一种可旋转的土壤湿度信息获取装置的制作方法

本申请涉及土壤湿度测量技术领域，具体涉及一种可旋转的土壤湿度信息获取装置。

背景技术：

植物的成长过程中，土壤的湿度起着一个很重要的作用。不同的植物，甚至在不同的生长周期对土壤的湿度的需求是不同的。土壤湿度直接影响营养物质的吸收和花卉植物的生长发育，同时还能影响土壤中各种养分的有效性。商业：葡萄园，果园，农田生产，花圃，草坪维护家居：花园，草坪维护，盆栽。

土壤湿度计是将土壤则是对土壤水量进行测量的设备，土壤湿度计测量原理：通过测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。标定方式采用比较法，测量与土壤本身的机理无关的土壤水分的体积百分比，数据采集方式可采用人工读数方式进行采集。

上述方式虽然可以测量出土壤的湿度，但是自动化程度低，而且选取测量点不合适的原因导致测量失误，需要进行多次的反复测量才可以得出土壤的湿度数据。

技术实现要素：

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种可旋转的土壤湿度信息获取装置，其特征在于，包括：中空轴、外壳、碳刷滑环、碳刷支架、碳刷、碳刷支架支撑架、玻璃钢固定架和不锈钢探头，其中：所述中空轴和所述外壳均为圆柱形中空体结构，所述外壳的截面直径大于所述中空轴的截面直径，所述碳刷滑环环绕固定在所述中空轴上，对应所述碳刷滑环相邻设置碳刷支架，所述碳刷固定设置在所述碳刷支架上，所述碳刷支架与所述碳刷支架支撑架固定连接，所述碳刷支架支撑架和所述玻璃钢固定架均与所述外壳的内侧固定连接；所述不锈钢探头一端固定设置在所述玻璃钢固定架上，另一端贯穿所述外壳设置在所述外壳外侧，所述不锈钢探头设置在所述外壳外侧的一端为尖锐结构，所述不锈钢探头与所述碳刷对应设置，且所述碳刷与所述不锈钢探头相连接，所述碳刷与土壤湿度信息处理设备电连接。

采用上述实现方式，通过中空轴将可旋转的土壤湿度信息获取装置设在在机械设备上带动旋转，旋转过程中不锈钢探头可以插入土壤中采集土壤的湿度信息，碳刷实现不锈钢探头与土壤湿度信息处理设备之间的信号传输。不锈钢探头将采集的土壤湿度信息传输给土壤湿度信息处理设备之后，经过处理完成土壤湿度信息的获取采集。由于不锈钢探头在获取装置转动过程中可以采集土壤不同处的湿度信息，因此在提高土壤湿度信息采集自动化程度的同时，提升了获取土壤湿度信息的准确性。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述不锈钢探头与所述玻璃钢固定架之间设置第一绝缘套，所述不锈钢探头与所述外壳之间设第二绝缘套，所述第一绝缘套的内壁与所述不锈钢探头的外壁相连接，所述第一绝缘套的外壁与所述玻璃钢固定架相连接；所述第二绝缘套的内壁与所述不锈钢探头的外壁相连接，所述第二绝缘套的外壁与所述外壳相连接。第一绝缘套和第二绝缘套的设置避免了不锈钢探头与玻璃钢固定架和外壳之间的信号传输，提高了不锈钢探头获取的数据传输给碳刷的稳定性。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述碳刷滑环设置有多个，多个所述碳刷滑环均匀环绕设置在所述中空轴上。多个碳刷圆环对应多个碳刷，这样可以一次性获取多组土壤湿度数据，提升了获取土壤湿度数据的准确性。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，每个所述碳刷滑环上设置有多个碳刷，多个碳刷均匀设置在所述碳刷滑环上。一个碳刷滑环上设置多个碳刷，使得在整个旋转过程中可以不断的采集土壤湿度信息。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述中空轴上设置有导线孔，所述导线孔内设置有导线，所述导线分别连接所述碳刷与所述土壤湿度信息处理设备。导线的设置，保证了碳刷可以将获取到的数据信息顺利传输给土壤湿度信息处理设备。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述中空轴两端设置有密封螺丝，所述密封螺丝与所述中空轴活动连接，且其中一端的密封螺丝上设置有接线柱，所述接线柱分别连接所述土壤湿度信息处理设备的信号输出端。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述中空轴设置所述碳刷滑环的位置设置有绝缘装置，所述碳刷滑环固定设置在所述绝缘装置上。绝缘装置的设置保证了碳刷滑环与中空轴之间的绝缘性，进一步保证了土壤湿度信息输出的稳定性。

结合第一方面或第一方面第一至六种任一可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述土壤湿度信息处理设备包括：滤波电路和放大电路，所述碳刷和所述滤波电路的信号输入端相连接，所述滤波电路的信号输出端连接所述放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输出端连接所述土壤湿度信息处理设备的信号输出端。滤波电路，其作用是使输出电压的波纹系数减小，波形变得平滑，防止输出电压失真。滤波电路的输出端接放大电路，其作用是：提高输出波形的幅值，将微小的电信号放大至后续对土壤湿度数据处理的mcu能识别的电压范围。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述滤波电路包括第一滤波电路和第二滤波电路，所述放大电路包括第一放大电路和第二放大电路，所述信号输入端包括第一信号输入端、第二信号输入端和第三信号输入端，所述信号输出端包括第一信号输出端和第二信号输出端；所述所述第一信号输入端与第一三极管的基极相连接，所述第一三极管的发射极与所述第一滤波电路的信号输入端相连接，所述第一滤波电路的信号输出端与所述第一放大电路的信号输入端相连接，所述第一放大电路的信号输出端与所述第一信号输出端相连接；所述第二信号输入端与第二三极管的基极相连接，所述第二三极管的发射极与所述第二滤波电路的信号输入端相连接，所述第二滤波电路的信号输出端与所述第二放大电路的信号输入端相连接，所述第二放大电路的信号输出端与所述第二信号输出端相连接；所述第三信号输入端分别于所述第一三极管的集电极、所述第二三极管的集电极和内部电源相连接。为了避免一次测量产生的误差，设计了两组土壤湿度采集电路。经过两组滤波电路及放大电路的处理，输出两组数据信息，送入后续对土壤湿度数据处理的mcu后取平均值。

结合第一方面第八种可能的实现方式，在第一方面第九种可能的实现方式中，所述第一滤波电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容和第一运算放大器，所述第一三极管的发射极分别连接所述第一电阻的第一端和第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第一端和所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电阻的第二端分别连接所述第二电容的第一端和所述第一运算放大器的第一信号端，所述第二电容的第二端接地；所述第三电阻的第一端分别连接所述第四电阻的第一端和所述第一运算放大器的第二信号端，所述第三电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端与所述第一运算放大器的信号输出端相连接；所述第一运算放大器与所述第一放大电路之间设置第三电容，所述第一放大电路包括：第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容、第六电容和第三三极管，所述第一运算放大器的信号输出端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端分别连接所述第六电阻的第一端、第七电阻的第一端和所述第三三极管的基极，所述第六电阻的第二端接地，所述第七电阻的第二端接内部电源，所述第三三极管的发射极连接所述第八电阻的第一端，所述第八电阻的第二端接地；所述第三三极管的集电极分别连接所述第九电阻的第一端、所述第四电容的第一端、第五电容的第一端和第六电容的第一端，所述第九电阻的第二端、所述第四电容的第二端、第五电容的第二端连接所述内部电源，所述第六电容的第二端连接所述第一信号输出端；所述第二滤波电路包括：第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第七电容、第八电容和第二运算放大器，所述第二三极管的发射极分别连接所述第十电阻的第一端和第十四电阻的第一端，所述第十四电阻的第二端接地，所述第十电阻的第二端分别连接所述第十一电阻的第一端和所述第七电容的第一端，所述第七电容的第二端接地，所述第十一电阻的第二端分别连接所述第八电容的第一端和所述第二运算放大器的第一信号端，所述第八电容的第二端接地；所述第十二电阻的第一端分别连接所述第十三电阻的第一端和所述第二运算放大器的第二信号端，所述第十二电阻的第二端接地，所述第十三电阻的第二端与所述第二运算放大器的信号输出端相连接；所述第二运算放大器与所述第二放大电路之间设置第九电容，所述第二放大电路包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十电容、第十一电容、第十二电容和第四三极管，所述第二运算放大器的信号输出端连接所述第九电容的第一端，所述第九电容的第二端分别连接所述第十五电阻的第一端、第十六电阻的第一端和所述第四三极管的基极，所述第十五电阻的第二端接地，所述第十六电阻的第二端接内部电源，所述第四三极管的发射极连接所述第十七电阻的第一端，所述第十七电阻的第二端接地；所述第四三极管的集电极分别连接所述第十八电阻的第一端、所述第十电容的第一端、第十一电容的第一端和第十二电容的第一端，所述第十八电阻的第二端、所述第十电容的第二端、第十一电容的第二端连接所述内部电源，所述第十二电容的第二端连接所述第二信号输出端；所述第三信号输入端与所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极之间设置第十九电阻，所述第十九电阻的第一端连接所述第三信号输入端，所述第十九电阻的第二端分别连接所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的集电极。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种可旋转的土壤湿度信息获取装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种可旋转的土壤湿度信息获取装置的内部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种土壤湿度信息处理设备的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种土壤湿度信息处理设备的内部电路结构示意图；

图1-4中符号表示为：

1-中空轴，2-外壳，3-碳刷滑环，4-碳刷支架，5-碳刷，6-碳刷支架支撑架，7-玻璃钢固定架，8-不锈钢探头，9-第一绝缘套，10-第二绝缘套，11-导线孔，12-密封螺丝，13-接线柱，14-第一固定螺丝，15-第二固定螺丝。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术方案，下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种可旋转的土壤湿度信息获取装置的结构示意图，图2为本申请实施例提供的一种可旋转的土壤湿度信息获取装置的内部结构示意图。参见图1和图2，所述可旋转的土壤湿度信息获取装置包括：中空轴1、外壳2、碳刷滑环3、碳刷支架4、碳刷5、碳刷支架支撑架6、玻璃钢固定架7和不锈钢探头8，其中：

所述中空轴1和所述外壳2均为圆柱形中空体结构，所述外壳2的截面直径大于所述中空轴1的截面直径，所述碳刷滑环3环绕固定在所述中空轴1上，所述中空轴1设置所述碳刷滑环3的位置设置有绝缘装置，所述碳刷滑环3固定设置在所述绝缘装置上。绝缘装置的设置保证了碳刷滑环3与中空轴1之间的绝缘性，保证了土壤湿度信息输出的稳定性。

所述碳刷滑环3设置有多个，多个所述碳刷滑环3均匀环绕设置在所述中空轴1上。对应所述碳刷滑环3相邻设置所述碳刷支架4，所述碳刷5固定设置在所述碳刷支架4上，每个所述碳刷滑环3上设置有多个碳刷5，多个碳刷5均匀设置在所述碳刷滑环3上。多个碳刷圆环3对应多个碳刷5，这样可以一次性获取多组土壤湿度数据，进而可以保证获取土壤湿度数据的准确性。一个碳刷滑环3上设置多个碳刷5，使得在整个旋转过程中可以不断的采集土壤湿度信息。

所述碳刷支架4与所述碳刷支架支撑架6固定连接，所述碳刷支架支撑架6和所述玻璃钢固定架7均与所述外壳2的内侧固定连接。具体的，通过第一固定螺丝14穿过所述外壳2将碳刷支架支撑架6和所述玻璃钢固定架7固定在所述外壳2的内侧，所述第一固定螺丝14设置有多个，进而保证了碳刷支架支撑架6和玻璃钢固定架7固定的稳定性。由于碳刷支架4与碳刷支架支撑架6固定连接，因此碳刷支架4在碳刷支架支撑架6作用下保证了自身的稳定性。

所述中空轴1上设置有导线孔11，所述导线孔11内设置有导线，所述导线分别连接所述碳刷5与所述土壤湿度信息处理设备。导线孔11和导线孔内导线的设置，保证了碳刷5可以将获取到的数据信息顺利传输给土壤湿度信息处理设备。

所述不锈钢探头8一端固定设置在所述玻璃钢固定架7上，另一端贯穿所述外壳2设置在所述外壳2外侧，所述不锈钢探头8设置在所述外壳2外侧的一端为尖锐结构，所述不锈钢探头8与所述碳刷5对应设置，且所述碳刷5与所述不锈钢探头8相连接，所述碳刷5与土壤湿度信息处理设备电连接。尖锐结构可以使得不锈钢探头8顺利的插入土壤，以便采集土壤湿度数据。

所述不锈钢探头8与所述玻璃钢固定架7之间设置第一绝缘套9，所述不锈钢探头8与所述外壳2之间设第二绝缘套10，所述第一绝缘套9的内壁与所述不锈钢探头8的外壁相连接，所述第一绝缘套9的外壁与所述玻璃钢固定架7相连接。所述第二绝缘套10的内壁与所述不锈钢探头8的外壁相连接，所述第二绝缘套10的外壁与所述外壳2相连接。第一绝缘套9和第二绝缘套10的设置隔离屏蔽了不锈钢探头8与玻璃钢固定架7和外壳2之间的信号传输，提高了不锈钢探头8获取的数据传输给碳刷5的稳定性。

所述中空轴1两端设置有密封螺丝12，所述密封螺丝12与所述中空轴1活动连接，且其中一端的密封螺丝12上设置有接线柱13，所述接线柱13分别连接所述土壤湿度信息处理设备的信号输出端。进一步地，为了将外壳2的两个圆形侧面进行密封，分别设置了2个密封面，通过第二固定螺丝15固定连接。第二固定螺丝15可以将密封面固定外壳2中的玻璃钢支架7上，当然也可以固定在碳刷支架支撑架6上，本实施例不做具体限定。

本申请实施例中，所述土壤湿度信息处理设备包括：滤波电路和放大电路，所述碳刷5和所述滤波电路的信号输入端相连接，所述滤波电路的信号输出端连接所述放大电路的信号输入端，所述放大电路的信号输出端连接所述土壤湿度信息处理设备的信号输出端。参见图3，所述放大电路的信号输出端与所述土壤湿度信息处理设备的信号输出端之间还依次设置模数转换芯片和处理设备。滤波电路，其作用是使输出电压的波纹系数减小，波形变得平滑，防止输出电压失真。滤波电路的输出端接放大电路，其作用是：提高输出波形的幅值，将微小的电信号放大至后续对土壤湿度数据处理的mcu能识别的电压范围。

参见图4，所述滤波电路包括第一滤波电路和第二滤波电路，所述放大电路包括第一放大电路和第二放大电路，为了避免一次测量产生的误差，设计了两组土壤湿度采集电路。经过两组滤波电路及放大电路的处理，输出两组数据信息，送入后续对土壤湿度数据处理的mcu后取平均值。信号输入端包括第一信号输入端s1、第二信号输入端s2和第三信号输入端s3，所述信号输出端包括第一信号输出端t1和第二信号输出端t2。所述所述第一信号输入端s1与第一三极管q1的基极相连接，所述第一三极管q1的发射极与所述第一滤波电路的信号输入端相连接，所述第一滤波电路的信号输出端与所述第一放大电路的信号输入端相连接，所述第一放大电路的信号输出端与所述第一信号输出端t1相连接。所述第二信号输入端s2与第二三极管q2的基极相连接，所述第二三极管q2的发射极与所述第二滤波电路的信号输入端相连接，所述第二滤波电路的信号输出端与所述第二放大电路的信号输入端相连接，所述第二放大电路的信号输出端与所述第二信号输出端t2相连接。所述第三信号输入端s3分别于所述第一三极管q1的集电极、所述第二三极管q2的集电极和内部电源vcc相连接。

所述第一滤波电路包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第二电容c2和第一运算放大器，所述第一三极管q1的发射极分别连接所述第一电阻r1的第一端和第五电阻r5的第一端，所述第五电阻r5的第二端接地，所述第一电阻r1的第二端分别连接所述第二电阻r2的第一端和所述第一电容c1的第一端，所述第一电容c1的第二端接地，所述第二电阻r2的第二端分别连接所述第二电容c2的第一端和所述第一运算放大器的第一信号端，所述第二电容c2的第二端接地；所述第三电阻r3的第一端分别连接所述第四电阻r4的第一端和所述第一运算放大器的第二信号端，所述第三电阻r3的第二端接地，所述第四电阻r4的第二端与所述第一运算放大器的信号输出端相连接。

所述第一运算放大器与所述第一放大电路之间设置第三电容c3，所述第一放大电路包括：第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第四电容c4、第五电容c5、第六电容c6和第三三极管q3，所述第一运算放大器的信号输出端连接所述第三电容c3的第一端，所述第三电容c3的第二端分别连接所述第六电阻r6的第一端、第七电阻r7的第一端和所述第三三极管q3的基极，所述第六电阻r6的第二端接地，所述第七电阻r7的第二端接内部电源vcc，所述第三三极管q3的发射极连接所述第八电阻r8的第一端，所述第八电阻r8的第二端接地；所述第三三极管q3的集电极分别连接所述第九电阻r9的第一端、所述第四电容c4的第一端、第五电容c5的第一端和第六电容c6的第一端，所述第九电阻r9的第二端、所述第四电容c4的第二端、第五电容c5的第二端连接所述内部电源vcc，所述第六电容c6的第二端连接所述第一信号输出端t1。

所述第二滤波电路包括：第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第七电容c7、第八电容c8和第二运算放大器，所述第二三极管q2的发射极分别连接所述第十电阻r10的第一端和第十四电阻r14的第一端，所述第十四电阻r14的第二端接地，所述第十电阻r10的第二端分别连接所述第十一电阻r11的第一端和所述第七电容c7的第一端，所述第七电容c7的第二端接地，所述第十一电阻r11的第二端分别连接所述第八电容c8的第一端和所述第二运算放大器的第一信号端，所述第八电容c8的第二端接地；所述第十二电阻r12的第一端分别连接所述第十三电阻r13的第一端和所述第二运算放大器的第二信号端，所述第十二电阻r12的第二端接地，所述第十三电阻r13的第二端与所述第二运算放大器的信号输出端相连接。

所述第二运算放大器与所述第二放大电路之间设置第九电容c9，所述第二放大电路包括：第十五电阻r15、第十六电阻r16、第十七电阻r17、第十八电阻r18、第十电容c10、第十一电容c11、第十二电容c12和第四三极管q4，所述第二运算放大器的信号输出端连接所述第九电容c9的第一端，所述第九电容c9的第二端分别连接所述第十五电阻r15的第一端、第十六电阻r16的第一端和所述第四三极管q4的基极，所述第十五电阻r15的第二端接地，所述第十六电阻r16的第二端接内部电源vcc，所述第四三极管q4的发射极连接所述第十七电阻r17的第一端，所述第十七电阻r17的第二端接地；所述第四三极管q4的集电极分别连接所述第十八电阻r18的第一端、所述第十电容c10的第一端、第十一电容c11的第一端和第十二电容c12的第一端，所述第十八电阻r18的第二端、所述第十电容c10的第二端、第十一电容c11的第二端连接所述内部电源vcc，所述第十二电容c12的第二端连接所述第二信号输出端t2。

所述第三信号输入端s3与所述第一三极管q1的集电极和所述第二三极管q2的集电极之间设置第十九电阻r19，所述第十九电阻r19的第一端连接所述第三信号输入端s3，所述第十九电阻r19的第二端分别连接所述第一三极管q1的集电极和所述第二三极管q2的集电极。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种可旋转的土壤湿度信息获取装置，通过中空轴将可旋转的土壤湿度信息获取装置设在在机械设备上带动旋转，旋转过程中不锈钢探头8可以插入土壤中采集土壤的湿度信息，碳刷5实现不锈钢探头8与土壤湿度信息处理设备之间的信号传输。不锈钢探头8将采集的土壤湿度信息传输给土壤湿度信息处理设备之后，经过处理完成土壤湿度信息的获取采集。由于不锈钢探头8在获取装置转动过程中可以采集土壤不同处的湿度信息，因此在提高土壤湿度信息采集自动化程度的同时，提升了获取土壤湿度信息的准确性。土壤湿度信息处理设备中滤波电路和放大电路的设置，进一步提高了数据的准确性。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。