基於太陽能的無線土壤水分傳感器的製造方法
2023-09-10 02:12:45 1
基於太陽能的無線土壤水分傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於太陽能的無線土壤水分傳感器，它涉及一種土壤水分傳感器。它包括多晶矽太陽能電池、充放電控制電路、備用電源、單片機、無線收發模塊、整流濾波電路、探針式水分傳感器和信號調節電路，單片機、分別與充放電控制電路、無線收發模塊、信號調節電路相連，信號調節電路通過探針式水分傳感器與整流濾波電路相連，充放電控制電路分別與多晶矽太陽能電池、備用電源相連。本發明採用電場法檢測土壤質量含水率，利用Zigbee技術構建無線傳感網絡實現數據傳送。利用多晶矽太陽能電池收集太陽能並存儲於備用電源中，實現對系統供電。通過合理的充放電管理，能有效地延長備用電源壽命。
【專利說明】基於太陽能的無線土壤水分傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種土壤水分傳感器，具體涉及一種基於太陽能的無線土壤水分傳感器。
【背景技術】
[0002]土壤含水率是精準農業中必需檢測的一個參數。目前測定土壤水分的方法歸納起來有兩大類，一類是變動位置取樣測定(如烘乾稱質量法等)，另一類是原位測定(如中子法、Y射線法、時域反射儀法、頻域發射儀法、傳感器法等)。烘乾稱質量法原理簡單，精度高，但不能在田間實時連續監測。中子法和Y射線法雖可在室外快速準確監測，但是存在放射性物質危害人體健康。目前市場上的土壤水分傳感器可在野外實現實時測量，但只能實現單點測量或通過總線實現測量結果的傳輸。要實現多點實時檢測，需要布置大量的通訊電纜。
【發明內容】
[0003]針對現有技術上存在的不足，本發明目的是在於提供一種基於太陽能的無線土壤水分傳感器，能夠實現O?30%間的土壤質量含水率的測量，相對誤差小於10%。
[0004]為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現:基於太陽能的無線土壤水分傳感器，包括多晶矽太陽能電池、充放電控制電路、備用電源、單片機、無線收發模塊、整流濾波電路、探針式水分傳感器和信號調節電路，單片機、分別與充放電控制電路、無線收發模塊、信號調節電路相連，信號調節電路通過探針式水分傳感器與整流濾波電路相連，充放電控制電路分別與多晶矽太陽能電池、備用電源相連。
[0005]所述的整流濾波電路與單片機的A/D轉換器相連。
[0006]本發明採用電場法檢測土壤質量含水率，利用Zigbee技術構建無線傳感網絡實現數據傳送。利用多晶矽太陽能電池收集太陽能並存儲於備用電源中，實現對系統供電。通過合理的充放電管理，能有效地延長備用電源壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發明；
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明的系統工作流程圖。
[0008]
【具體實施方式】
[0009]為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0010]參照圖1-2，本【具體實施方式】採用以下技術方案:多晶矽太陽能電池1、充放電控制電路2、備用電源3、單片機4、無線收發模塊5、整流濾波電路6、探針式水分傳感器7和信號調節電路8，單片機4、分別與充放電控制電路2、無線收發模塊5、信號調節電路8相連，信號調節電路8通過探針式水分傳感器7與整流濾波電路6相連，充放電控制電路2分別與多晶矽太陽能電池1、備用電源3相連。
[0011]所述的整流濾波電路6與單片機4的A/D轉換器41相連。
[0012]本【具體實施方式】多晶矽太陽能電池採用滴膠多晶矽太陽能電池板，其開路電壓為5 V、短路電流為50 mA，用於收集太陽能。備用電源，其標稱電壓為3.7 V，充電限制電壓為4.2 V，用於存儲多晶矽太陽能電池收集到的能量。充放電控制電路實現備用電源的充放電控制並提供電池的狀態信息，並將備用電源電壓經降壓穩壓後為整個系統供電。採用專用波形發生晶片AD9850來產生50 MHz，電壓幅值3.3 V的正弦信號，AD9850在5 V工作電壓下最高能發生125 MHz的正弦波，通過串行方式與單片機接口。探針式水分傳感器採用不鏽鋼板製成，尺寸為長200 mm,寬27.5 mm,厚4 mm,探針式水分傳感器間距70 mm。整流濾波電路實現對高頻信號的整流濾波，得到直流電壓信號，以進行A/D轉換。Zigbee無線收發模塊採用CC2430。該模塊採用晶片MRF24J40構成，同時集成了無線傳輸所必需的外圍器件和天線，省去了複雜的天線匹配設計與射頻電路的設計，提高了系統的可靠性。結合microchip公司的MiWi (TM) IEEE 802.15.4無線網絡協議棧，可實現無線傳感網絡的組網及數據的傳輸。單片機是整個系統的控制核心，實現高頻信號發生電路的控制與輸出電壓的檢測、含水率的計算、電池的監控與管理、無線傳感網絡協議棧的運行等，型號為ATMEGA8L-8PU，具有8k字節程序存儲器，512位元組數據存儲器，內部集成振蕩器，A/D轉換器等，當處於休眠狀態時，消耗電流為100 nA。使用該單片機可以減少很多外圍器件，在提高可靠性的同時，降低了成本與功耗。
[0013]本【具體實施方式】為降低功耗，系統採用間歇工作方式，定時檢測發送土壤含水率，並監控一次備用電源狀態。在休眠狀態，單片機看門狗定時器保持工作，利用該定時器溢出，喚醒系統工作一次，工作流程如圖2所示。
[0014]本【具體實施方式】採用電場法檢測土壤質量含水率，利用Zigbee技術構建無線傳感網絡實現數據傳送。利用多晶矽太陽能電池收集太陽能並存儲於備用電源中，實現對系統供電。通過合理的充放電管理，能有效地延長備用電源壽命。
[0015]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.基於太陽能的無線土壤水分傳感器，其特徵在於，包括多晶矽太陽能電池(I)、充放電控制電路(2)、備用電源(3)、單片機(4)、無線收發模塊(5)、整流濾波電路(6)、探針式水分傳感器(7)和信號調節電路(8)，單片機(4)、分別與充放電控制電路(2)、無線收發模塊(5)、信號調節電路⑶相連，信號調節電路⑶通過探針式水分傳感器(7)與整流濾波電路(6)相連，充放電控制電路(2)分別與多晶矽太陽能電池(I)、備用電源⑶相連。
2.根據權利要求1所述的基於太陽能的無線土壤水分傳感器，其特徵在於，所述的整流濾波電路(6)與單片機(4)的A/D轉換器(41)相連。
【文檔編號】G01N27/00GK104407016SQ201310584533
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】龍光利 申請人:陝西理工學院