土壤離子測試儀控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種土壤離子測試儀控制電路，包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過第一信號放大電路與所述微處理器的第一信號輸入端相連，所述溫度傳感器經過第二信號放大電路連接在所述微處理器的第二信號輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測的離子信息數據與溫度信息數據，并通過信號發(fā)射電路進行無線上傳。其顯著效果是：電路結構簡單，實現成本低，不僅了實現傳統土壤離子檢測的功能，而且還能夠檢測土壤環(huán)境的溫度，并實現了將檢測出的數據遠程上傳。
【專利說明】
土壤離子測試儀控制電路
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及到土壤離子檢測技術領域，具體地說，是一種土壤離子測試儀控制電路。
【背景技術】
[0002]隨著近年來環(huán)保要求的提高，土壤質量和環(huán)境保護領域對土壤離子的關注越來越高。2015年5月28日，農業(yè)部、國家發(fā)改委、科技部等八部委聯合發(fā)布《全國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃(2015-2030)》，要求防治農田污染:全面加強農業(yè)面源污染防控，科學合理使用農業(yè)投入品，提高使用效率，減少農業(yè)內源性污染。
[0003]目前，農業(yè)領域土壤離子分析均為采樣后到專業(yè)的實驗室測試，不能即時獲得結果，且分析程序繁瑣;現在開展的測土配方施肥限于經費和人力，其取樣代表性不夠，且測得的是總養(yǎng)分，不是有效養(yǎng)分，影響了配方施肥的準確性;長期過量施肥會加深土壤污染。另一方面，土壤污染防治需要對污染狀況和污染治理效果進行評估，評估的工具就是測試土壤中相關離子的濃度。目前市場上，測試土壤離子的設備基本為臺式設備，不便于移動或攜帶，影響了現場特別是原位測量。
[0004]因此，需要開發(fā)出可現場原位測量、可將測量數據及時上傳的土壤離子測試儀控制電路；另外，現有的離子測試儀僅能檢測離子濃度，而離子濃度往往與溫度有很大關聯，因此在環(huán)境溫度未知的情況下，離子檢測儀獲取的數據往往不夠準確。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種土壤離子測試儀控制電路，該電路不僅能夠實現傳統土壤離子檢測的功能，而且還能夠檢測土壤環(huán)境的溫度，并將檢測出的數據實現遠程上傳。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]—種土壤離子測試儀控制電路，其關鍵在于:包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過第一信號放大電路與所述微處理器的第一信號輸入端相連，所述溫度傳感器經過第二信號放大電路連接在所述微處理器的第二信號輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測的離子信息數據與溫度信息數據，并通過信號發(fā)射電路進行無線上傳；
[0008]所述信號發(fā)射電路包括信號發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經電感LI與電阻R2后連接至所述信號發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號發(fā)射天線的公共端還經濾波電感L3后接地；
[0009]所述第一信號放大電路包括第一信號放大器U7與第二信號放大器U6，第一信號放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口的正相端，第一信號放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口的負相端，第一信號放大器U7的第一輸出端與第一負相輸入端接地，第一信號放大器U7的第二負相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號放大器U7的第二輸出端經電阻R28連接到第二信號放大器U6的第一正相輸入端，第二信號放大器U6的第二正相輸入端經電阻R30接地，第二信號放大器U6的第一負相輸入端經電阻R27后接地，第二信號放大器U6的第二負相輸入端經電阻R25后接地，第二信號放大器U6的第一輸出端輸出離子數據至所述微處理器，第二信號放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負相輸入端連接；
[0010]所述第二信號放大電路包括第三信號放大器U4，第三信號放大器U4的第一正相輸入端經電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口的正相端，第三信號放大器U4的第一負相輸入端經電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口的負相端，第三信號放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端輸出溫度信號至所述微處理器的第二信號輸入端，第三信號放大器U4的第一輸出端經電阻R21后與其第二正相輸入端連接。
[0011]在測試過程中，離子傳感器檢測土壤中的離子種類、濃度等，溫度傳感器檢測當前土壤中的溫度，然后分別轉換成電壓信號，并經過放大電路后送入微處理器進行AD轉換，然后通過信號發(fā)射電路發(fā)送至后臺數據處理中心。通過本電路不僅實現了傳統土壤離子檢測的功能，而且還能夠檢測土壤環(huán)境的溫度，并將檢測出的數據實現了無線遠程上傳。
[0012]進一步的，為了對微處理器的AD變換提供參考電平，在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉換芯片REFl，該參考電平轉換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后輸出參考電平，所述參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后還經濾波電容C19后接地。
[0013]更進一步的描述是，在所述微處理器上還分別連接有三個信號指示燈，三個信號燈分別用于指示電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器的工作狀態(tài)。
[0014]通過上述三個指示燈，能夠準確掌控整個電路的工作狀態(tài)，當某一部分出現故障時，能夠及時排除，提高檢測數據的準確性。
[0015]再進一步的描述是，所述電源電路包括電壓轉換芯片U5，該電壓轉換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。
[0016]進一步的，所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號放大器U7、第二信號放大器U6以及第三信號放大器U4均采用AD8502運算放大器。
[0017]本實用新型的顯著效果是:電路結構簡單，實現成本低，不僅了實現傳統土壤離子檢測的功能，而且還能夠檢測土壤環(huán)境的溫度，并實現了將檢測出的數據遠程上傳。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的電路結構框圖；
[0019]圖2是所述微處理器與信號發(fā)射電路的電路原理圖；
[0020]圖3是所述第一信號放大電路的電路原理圖；
[0021 ]圖4是所述第二信號放大電路的電路原理圖；
[0022]圖5是所述參考電平電路的電路原理圖；
[0023]圖6是所述電源電路的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】以及工作原理作進一步詳細說明。
[0025]如圖1所示，一種土壤離子測試儀控制電路，包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過第一信號放大電路與所述微處理器的第一信號輸入端相連，所述溫度傳感器經過第二信號放大電路連接在所述微處理器的第二信號輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測的離子信息數據與溫度信息數據，并通過信號發(fā)射電路進行無線上傳。
[0026]本實施例中，作為優(yōu)選，所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號放大器U7、第二信號放大器U6以及第三信號放大器U4均采用AD8502運算放大器，所述參考電平轉換芯片REFl采用nRF51822藍牙芯片，所述電壓轉換芯片U5采用LMl 117MP-3.3穩(wěn)壓芯片。
[0027]參見附圖2，所述信號發(fā)射電路包括信號發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端VDD-PA依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經電感LI與電阻R2后連接至所述信號發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口 ANTl連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口 ANT2連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號發(fā)射天線的公共端還經濾波電感L3后接地。
[0028]從圖2中還可以看出，在所述微處理器的工作電壓輸入端VDD連接有第一發(fā)光二極管Dl，在所述微處理器的第一信號輸入端P0.02連接有第二發(fā)光二極管D2，在所述微處理器的第二信號輸入端P0.03連接有第三發(fā)光二極管D3，三個發(fā)光二極管分別用于指示電源電路、溫度傳感器以及離子傳感器的工作狀態(tài)。
[0029]參見附圖3，所述第一信號放大電路包括第一信號放大器U7與第二信號放大器U6，第一信號放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口 P5的正相端，第一信號放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口 P5的負相端，第一信號放大器U7的第一輸出端與第一負相輸入端接地，第一信號放大器U7的第二負相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號放大器U7的第二輸出端經電阻R28連接到第二信號放大器U6的第一正相輸入端，第二信號放大器U6的第二正相輸入端經電阻R30接地，第二信號放大器U6的第一負相輸入端經電阻R27后接地，第二信號放大器U6的第二負相輸入端經電阻R25后接地，第二信號放大器U6的第一輸出端輸出離子數據至所述微處理器的第一信號輸入端P0.03，第二信號放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負相輸入端連接。通過上述電路，將離子傳感器的電壓信號變換成適合ARM芯片進行A/D變換的信號。
[0030]參見附圖4，所述第二信號放大電路包括第三信號放大器U4，第三信號放大器U4的第一正相輸入端經電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口 P4的正相端，第三信號放大器U4的第一負相輸入端經電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口 P4的負相端，第三信號放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端輸出溫度信號至所述微處理器的第二信號輸入端P0.02，第三信號放大器U4的第一輸出端經電阻R21后與其第二正相輸入端連接。通過上述電路，將溫度傳感器的電壓信號變換成適合ARM芯片進行A/D變換的信號。
[0031]參見附圖5，在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉換芯片REFl，該參考電平轉換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后輸出參考電平值微處理器的P0.00引腳，所述參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后還經濾波電容Cl 9后接地。
[0032]參見附圖6，所述電源電路包括電壓轉換芯片U5，該電壓轉換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。
[0033]在測試過程中，離子傳感器檢測土壤中的離子種類、濃度等，溫度傳感器檢測當前土壤中的溫度，然后分別轉換成電壓信號，并經過放大電路后送入微處理器進行AD轉換，然后通過信號發(fā)射電路發(fā)送至后臺數據處理中心。本電路不僅實現了傳統土壤離子檢測的功能，而且還能夠檢測土壤環(huán)境的溫度，并將檢測出的數據實現了無線遠程上傳。
【主權項】
1.一種土壤離子測試儀控制電路，其特征在于:包括微處理器、電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器，所述離子傳感器通過第一信號放大電路與所述微處理器的第一信號輸入端相連，所述溫度傳感器經過第二信號放大電路連接在所述微處理器的第二信號輸入端，所述微處理器的輸出端連接有信號發(fā)射電路，所述電源電路分別為所述微處理器、離子傳感器以及溫度傳感器提供工作電源，所述微處理器從離子傳感器與溫度傳感器獲取檢測的離子信息數據與溫度信息數據，并通過信號發(fā)射電路進行無線上傳； 所述信號發(fā)射電路包括信號發(fā)射天線，所述微處理器的發(fā)射電源輸出端依次串接電感L7與電感L2后連接電容C8的一端，電容C8的另一端經電感LI與電阻R2后連接至所述信號發(fā)射天線，所述微處理器的第一天線接口連接至電感L7與電感L2的公共端，所述微處理器的第二天線接口連接至電感L2與電容C8的公共端，所述電容C8還經電容C9接地，所述電感LI與電阻R2的公共端和接地端之間并聯有電容ClO與電容Cll，所述電阻R2與信號發(fā)射天線的公共端還經濾波電感L3后接地； 所述第一信號放大電路包括第一信號放大器U7與第二信號放大器U6，第一信號放大器U7的第一正相輸入端連接離子傳感器接口的正相端，第一信號放大器U7的第二正相輸入端連接離子傳感器接口的負相端，第一信號放大器U7的第一輸出端與第一負相輸入端接地，第一信號放大器U7的第二負相輸入端接與其第二輸出端連接，第一信號放大器U7的第二輸出端經電阻R28連接到第二信號放大器U6的第一正相輸入端，第二信號放大器U6的第二正相輸入端經電阻R30接地，第二信號放大器U6的第一負相輸入端經電阻R27后接地，第二信號放大器U6的第二負相輸入端經電阻R25后接地，第二信號放大器U6的第一輸出端輸出離子數據至所述微處理器，第二信號放大器U6的第一輸出端還串接電阻R24后與其第二負相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端串接電阻R29后與其第二正相輸入端連接，第二信號放大器U6的第二輸出端還串接電阻R26后與其第一負相輸入端連接； 所述第二信號放大電路包括第三信號放大器U4，第三信號放大器U4的第一正相輸入端經電阻R19與電阻R15后連接工作電源，電阻R19與電阻R15的公共端連接至溫度傳感器接口的正相端，第三信號放大器U4的第一負相輸入端經電阻R18與電阻R16后連接工作電源，電阻R18與電阻R16的公共端連接至溫度傳感器接口的負相端，第三信號放大器U4的第二正相輸入端串接電阻R22后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端串接電阻R20后接地，第三信號放大器U4的第二負相輸入端輸出溫度信號至所述微處理器的第二信號輸入端，第三信號放大器U4的第一輸出端經電阻R21后與其第二正相輸入端連接。2.根據權利要求1所述的土壤離子測試儀控制電路，其特征在于:在所述微處理器上還連接有參考電平電路，該參考電平電路包括參考電平轉換芯片REFl，該參考電平轉換芯片REFl的電壓輸入端連接外接直流電源，該參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后輸出參考電平，所述參考電平轉換芯片REFl的兩個電源輸出端串接后還經濾波電容C19后接地。3.根據權利要求1或2所述的土壤離子測試儀控制電路，其特征在于:在所述微處理器上還分別連接有三個信號指示燈，三個信號燈分別用于指示電源電路、離子傳感器以及溫度傳感器的工作狀態(tài)。4.根據權利要求1所述的土壤離子測試儀控制電路，其特征在于:所述電源電路包括電壓轉換芯片U5，該電壓轉換芯片U5的電壓輸入端接外接直流電源VCC，電壓轉換芯片U5的電壓輸出端輸出工作電源VCC-OPA。5.根據權利要求1所述的土壤離子測試儀控制電路，其特征在于:所述微處理器采用ADR3420ARJZ-R7集成電路芯片，所述第一信號放大器U7、第二信號放大器U6以及第三信號放大器U4均采用AD8502運算放大器。
【文檔編號】G01D21/02GK205506114SQ201620284126
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】李云濤, 王遠云
【申請人】重慶紐貝環(huán)?？萍加邢薰?br>