[实用新型]土壤水分传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤水分测定领域，具体涉及一种土壤水分传感器。

背景技术

在我们的生活中，养花时常常需要对盆栽进行浇水，但是在很多家庭中，浇水更多的是一种定时行为（每天浇多少），或者说经验性的行为（别人怎么浇水的），甚至对有的家庭而言，浇水是偶尔想起了才浇水。这些方式对盆栽而言，都不具有科学性，不利于盆栽中植物的生长。

在这种背景下，我们就想到了采用传感器对土壤水分进行测量，然后根据测量结果再确定浇水量，以保证浇水的科学性。但是我们查询相关文献之后，发现现在的土壤水分含量检测方法有TDR(时域反射法)、FDR(频域反射法)和SWR(驻波率法)，其中TDR和FDR是国外的专利技术，测量精度比较高，但是由于处理电路复杂导致成本极高，一台TDR高达数万美元，一台FDR高达数千美元；SWR土壤含水率传感器采用了精密信号源通过测量驻波率的方法可使成本降低到600元人民币。但是基于上述方法的土壤水分传感器因成本较高，不适用于日常生活中对盆栽土壤水分含量进行测量，因此目前急需一种成本低的土壤水分传感器。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种土壤水分传感器，以解决目前土壤水分传感器成本较高，不适用于日常生活中对盆栽土壤水分含量进行测量的问题。

本实用新型提供的基础方案为：土壤水分传感器，包括埋藏在土壤中的第一壳体及置于土壤外部的第二壳体，所述第一壳体前端设有两块极板，第一壳体内设有恒流源，所述两块极板分别与恒流源正负极电连接；所述第二壳体内设有微处理器、显示驱动电路和电源电路，第二壳体顶端设有显示部件；

微处理器用于采集两极板间的电压，根据电压与电流的关系计算出土壤的电阻，根据土壤电阻与土壤水分的关系计算出土壤水分含量并将土壤水分含量输出显示；

显示部件用于显示土壤水分含量；

显示驱动电路用于驱动显示部件显示；

电源电路用于为微处理器和恒流源提供恒定的电压；

恒流源用于为两块极板提供恒定的电流。

基础方案的工作原理：第一壳体埋藏在土壤中，第二壳体置于土壤外，其中本方案采用电流—电压四端法测量土壤的电阻，第一壳体中的恒流源的正负极分别与两块极板电连接，两极板间有电流流过，势必产生电势差，通过第二壳体中的微处理器采集两块极板间的电压，进而根据R=U/I计算出土壤的电阻，微处理器根据土壤电阻与土壤水分含量的关系P= F（R），得出当前测量的土壤水分的含量，并通过显示部件显示当前测量的土壤水分的含量。

基础方案的有益效果是：本方案中通过埋在土壤中的两块电极板获得土壤电阻，根据土壤水分含量的关系获得当前土壤水分的含量，实现过程简单，且成本较低，适合日常生活的盆栽养殖，其中采用四端法获得电阻的方法较少了微处理器的运算量，提高了测量数据的准确性。

进一步，微处理器采用STC12C5A60S2单片机。有益效果：STC12C5A60S2单片机具有A/D转换功能，且运算速度快、功耗低、抗干扰能力强，且价格便宜。

进一步，极板采用氧化铝板。有益效果：因氧化铝板耐候性好，长期埋藏的土壤中不易腐蚀、氧化和生锈，可保证测量数据的准确性。

进一步，两块极板的板间距为5cm。有益效果：该距离为最佳测量距离。

进一步，极板尺寸为5*10cm。有益效果：在满足了测量精度所需的电荷量的同时控制了成本。

进一步，第二壳体采用双面胶胶黏贴在花盆上。有益效果：第二壳体通过双面胶胶黏贴在花盆上，便于第二壳体的放置，也便于观察第二壳体上显示部件显示的测量值。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视示意图；

图2为本实用新型实施例的原理框图；

图3为本实用新型实施例 与土壤水分含量关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一壳体1、极板11、恒流源12、第二壳体2、电源电路21、微处理器22、显示驱动电路23、显示部件24。

实施例基本如图1、图2所示：