一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀，尤其涉及一種土壤溫濕度傳感器水浸式批量校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步深入，新型土壤溫濕度傳感器層出不窮，而傳統(tǒng)的土壤溫濕度傳感器普遍存在溫飄、探頭不穩(wěn)定和批量校準(zhǔn)繁瑣等問(wèn)題，也就是隨溫度變化測(cè)量到的濕度值也發(fā)生變化，探頭隨著土壤鹽堿成分腐蝕亦會(huì)影響其測(cè)量準(zhǔn)確度，另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是傳統(tǒng)土壤濕度傳感器在制作過(guò)程中需要每一個(gè)進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，極大地降低了生產(chǎn)效率。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，頻域反射式土壤濕度傳感器水浸式校準(zhǔn)方法的穩(wěn)定性和重復(fù)性都是非常好的，其基本原理就是標(biāo)準(zhǔn)土壤濕度傳感器的金屬探頭浸入水中深度(H)不同，相應(yīng)的測(cè)量值(V)就不同，再將需要校準(zhǔn)的土壤濕度傳感器和標(biāo)準(zhǔn)土壤濕度傳感器探頭保持入水深度一致，即可調(diào)節(jié)校準(zhǔn)電阻將待測(cè)土壤濕度傳感器調(diào)整到和標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出一致。但是受到各種電子元器件性能影響，雖然測(cè)量值(V)都是隨著入水深度(H)增大而增大，但不同土壤濕度傳感器的探頭入水深度和測(cè)量值的關(guān)系曲線(xiàn)都不盡相同，簡(jiǎn)單的水浸式校準(zhǔn)方法還是不盡人意的。
[0003]數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀就是在水浸式校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。數(shù)字式土壤溫濕度傳感器集成了溫度傳感器和單片機(jī)，輸出值通過(guò)485總線(xiàn)傳遞出來(lái)。采用一主多從485總線(xiàn)的好處在于可同時(shí)校準(zhǔn)多達(dá)400個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器有四顆連線(xiàn)，分別是電源正、電源負(fù)、485正、485負(fù)，校準(zhǔn)時(shí)所有傳感器的485正接在一起，所有傳感器的485負(fù)接在一起。水浸式數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀自身有標(biāo)準(zhǔn)土壤溫濕度傳感器，它在校準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)時(shí)將測(cè)量到的溫濕度數(shù)值發(fā)送到485總線(xiàn)上，帶校準(zhǔn)的傳感器收到這些數(shù)值后，與自身當(dāng)前測(cè)量值對(duì)比并存儲(chǔ)，多組存儲(chǔ)數(shù)值可形成一個(gè)多點(diǎn)逼近的與標(biāo)準(zhǔn)傳感器一致的入水深度(H)與測(cè)量值(V)的曲線(xiàn)，存儲(chǔ)數(shù)值組數(shù)越多，曲線(xiàn)越與標(biāo)準(zhǔn)傳感器逼近。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種適用性較廣的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀，其可以實(shí)現(xiàn)帶微控制器的數(shù)字土壤溫濕度傳感器的自動(dòng)校準(zhǔn)。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種可兼容數(shù)字頻域反射式土壤溫濕度傳感器的校準(zhǔn)儀，可方便連接各種預(yù)留485總線(xiàn)接口的頻域反射式土壤溫濕度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0006]本發(fā)明的又一目的是提供一種方便的數(shù)字土壤溫濕度傳感器水浸式批量校準(zhǔn)方法，只需將待測(cè)數(shù)字土壤溫濕度傳感器連接到校準(zhǔn)儀即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找水平、自動(dòng)分段入水、自動(dòng)校準(zhǔn)的功能。
[0007]以下即對(duì)上述目的，結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明較佳的實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制器內(nèi)部構(gòu)造的方框圖。
[0009]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的控制器方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010][第一實(shí)施例]
[0011]圖1所示為依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制器內(nèi)部構(gòu)造的方框圖。于圖1中，控制器包括電源模塊1、控制單元2、驅(qū)動(dòng)單元3、電機(jī)4、標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5、總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元6、待測(cè)傳感器7。
[0012]參見(jiàn)圖1，校準(zhǔn)程序啟動(dòng)后，控制單元2會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢浸入水中，在傳感器探頭陣列剛接觸水面的時(shí)候，四角的標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5會(huì)傳送數(shù)據(jù)至控制單元2，以土壤濕度5%作為入水點(diǎn)，控制單元調(diào)整水平電機(jī)，使四角的標(biāo)準(zhǔn)傳感器都達(dá)到5%的測(cè)量值，此時(shí)為入水測(cè)量準(zhǔn)備。然后控制單元2繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢入水，在標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5的四個(gè)傳感器平均值達(dá)到10%時(shí)發(fā)送測(cè)量值到控制單元2，控制單元2通過(guò)總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元6將這些數(shù)值傳送給待測(cè)傳感器7，待測(cè)傳感器7將這些數(shù)值和自己當(dāng)前測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比存儲(chǔ)?？刂茊卧?繼續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使傳感器探頭陣列緩慢入水，在標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元5的四個(gè)傳感器平均值達(dá)到20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、100%時(shí)分別重復(fù)以上操作。完成后待測(cè)傳感器7共存儲(chǔ)10組數(shù)據(jù)，相鄰兩組數(shù)據(jù)之間按線(xiàn)性處理。各單元實(shí)現(xiàn)功能不同，所需電壓也不同，電源模塊I將輸入電源轉(zhuǎn)化為不同的電壓來(lái)滿(mǎn)足各單元的電壓要求。
[0013]圖2所示為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的校準(zhǔn)儀方框圖。于圖2中，校準(zhǔn)儀包括校準(zhǔn)儀電源插孔及開(kāi)關(guān)8、傳感器探頭陣列水平調(diào)整臂9、傳感器固定架10、水平板11、水槽12。
[0014]參見(jiàn)圖2，待測(cè)傳感器探頭陣列需處在同一平面上，安裝時(shí)待測(cè)傳感器先不要固定，使金屬探頭垂直良好接觸下方水平板11后再固定待測(cè)傳感器在傳感器固定架10上，以此達(dá)到所有待測(cè)傳感器探頭處在同一平面上，然后撤走水平板11，待所有連接線(xiàn)連接無(wú)誤后，啟動(dòng)校準(zhǔn)儀開(kāi)始自動(dòng)校準(zhǔn)程序。傳感器探頭陣列水平調(diào)整臂9可調(diào)整前后角度、左右角度，傳感器固定架10可上下移動(dòng)。校準(zhǔn)儀主體采用金屬外殼，電源插孔帶開(kāi)關(guān)8方便連線(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法包括 一控制單元，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，電機(jī)控制功能； 一驅(qū)動(dòng)單元，用以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)； 一標(biāo)準(zhǔn)傳感器單元，用以采集溫濕度數(shù)據(jù)； 一總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元，用以調(diào)理485總線(xiàn)通信信號(hào)，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力； 一電源模塊，用以產(chǎn)生各單元電路所需電源信號(hào)； 其特征在于:根據(jù)不同位置的4路標(biāo)準(zhǔn)傳感器數(shù)據(jù)，求出上百個(gè)待測(cè)傳感器探針陣列的水平角度，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)待測(cè)傳感器探針陣列和水平面保持水平，同時(shí)求平均得到當(dāng)前入水深度的對(duì)應(yīng)測(cè)量值和溫度值，通過(guò)控制單元發(fā)送到485總線(xiàn)上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)傳感器的數(shù)值對(duì)比校準(zhǔn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:控制單元包括一單片機(jī)和其外圍電路構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:驅(qū)動(dòng)單元采用場(chǎng)效應(yīng)管，按照電機(jī)的磁極對(duì)應(yīng)關(guān)系切換不同的電機(jī)繞組，結(jié)合PffM脈沖實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:傳感器單元采用高精度頻域反射式土壤溫濕度傳感器，產(chǎn)生精確的水分溫濕度輸出信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)單元采用大電流轉(zhuǎn)換電路，以實(shí)現(xiàn)掛載量大、驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)的總線(xiàn)信號(hào)傳輸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:電源模塊采用低壓差線(xiàn)性穩(wěn)壓器、極性轉(zhuǎn)換電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器各單元電路不同電壓要求的電源供給。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，其特征是:通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傳感器的數(shù)值對(duì)比存儲(chǔ)，構(gòu)建多點(diǎn)逼近曲線(xiàn)，最終完成大批量土壤溫濕度傳感器的自動(dòng)校準(zhǔn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀及其水浸式校準(zhǔn)方法，采用485總線(xiàn)通信，可同時(shí)校準(zhǔn)400個(gè)傳感器，數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀在校準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)時(shí)將測(cè)量到的標(biāo)準(zhǔn)溫濕度數(shù)值發(fā)送到485總線(xiàn)上，帶微處理器的傳感器收到這些數(shù)值后，與自身當(dāng)前測(cè)量值對(duì)比并存儲(chǔ)，多組數(shù)值可校準(zhǔn)待測(cè)傳感器。根據(jù)圖1制作的數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀具有以下功能：數(shù)字土壤溫濕度傳感器批量校準(zhǔn)儀可以實(shí)現(xiàn)帶微控制器的數(shù)字土壤溫濕度傳感器的自動(dòng)校準(zhǔn)，方便連接各種預(yù)留485總線(xiàn)接口的頻域反射式土壤溫濕度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
【IPC分類(lèi)】G01D18/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105021218
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410160291
【發(fā)明人】宋濤, 徐曉輝, 蘇彥莽, 溫陽(yáng)
【申請(qǐng)人】河北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2014年4月17日