一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪，尤其涉及一种土壤温湿度传感器水浸式批量校准方法。
【背景技术】
[0002]随着农业现代化的进一步深入，新型土壤温湿度传感器层出不穷，而传统的土壤温湿度传感器普遍存在温飘、探头不稳定和批量校准繁琐等问题，也就是随温度变化测量到的湿度值也发生变化，探头随着土壤盐碱成分腐蚀亦会影响其测量准确度，另一个关键问题就是传统土壤湿度传感器在制作过程中需要每一个进行手动校准，极大地降低了生产效率。经过实验证明，频域反射式土壤湿度传感器水浸式校准方法的稳定性和重复性都是非常好的，其基本原理就是标准土壤湿度传感器的金属探头浸入水中深度(H)不同，相应的测量值(V)就不同，再将需要校准的土壤湿度传感器和标准土壤湿度传感器探头保持入水深度一致，即可调节校准电阻将待测土壤湿度传感器调整到和标准传感器输出一致。但是受到各种电子元器件性能影响，虽然测量值(V)都是随着入水深度(H)增大而增大，但不同土壤湿度传感器的探头入水深度和测量值的关系曲线都不尽相同，简单的水浸式校准方法还是不尽人意的。
[0003]数字土壤温湿度传感器批量校准仪就是在水浸式校准方法的基础上改进而来的。数字式土壤温湿度传感器集成了温度传感器和单片机，输出值通过485总线传递出来。采用一主多从485总线的好处在于可同时校准多达400个传感器，每个传感器有四颗连线，分别是电源正、电源负、485正、485负，校准时所有传感器的485正接在一起，所有传感器的485负接在一起。水浸式数字土壤温湿度传感器批量校准仪自身有标准土壤温湿度传感器，它在校准过程中实时将测量到的温湿度数值发送到485总线上，带校准的传感器收到这些数值后，与自身当前测量值对比并存储，多组存储数值可形成一个多点逼近的与标准传感器一致的入水深度(H)与测量值(V)的曲线，存储数值组数越多，曲线越与标准传感器逼近。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种适用性较广的数字土壤温湿度传感器批量校准仪，其可以实现带微控制器的数字土壤温湿度传感器的自动校准。
[0005]本发明的另一目的是提供一种可兼容数字频域反射式土壤温湿度传感器的校准仪，可方便连接各种预留485总线接口的频域反射式土壤温湿度传感器进行校准。
[0006]本发明的又一目的是提供一种方便的数字土壤温湿度传感器水浸式批量校准方法，只需将待测数字土壤温湿度传感器连接到校准仪即可实现自动找水平、自动分段入水、自动校准的功能。
[0007]以下即对上述目的，结合附图详细说明较佳的实施例。
【附图说明】
[0008]图1所示为依据本发明较佳实施例的控制器内部构造的方框图。
[0009]图2所示为依据本发明第二实施例的控制器方框图。
【具体实施方式】
[0010][第一实施例]
[0011]图1所示为依据本发明较佳实施例的控制器内部构造的方框图。于图1中，控制器包括电源模块1、控制单元2、驱动单元3、电机4、标准传感器单元5、总线驱动单元6、待测传感器7。
[0012]参见图1，校准程序启动后，控制单元2会驱动电机使传感器探头阵列缓慢浸入水中，在传感器探头阵列刚接触水面的时候，四角的标准传感器单元5会传送数据至控制单元2，以土壤湿度5%作为入水点，控制单元调整水平电机，使四角的标准传感器都达到5%的测量值，此时为入水测量准备。然后控制单元2继续驱动电机使传感器探头阵列缓慢入水，在标准传感器单元5的四个传感器平均值达到10%时发送测量值到控制单元2，控制单元2通过总线驱动单元6将这些数值传送给待测传感器7，待测传感器7将这些数值和自己当前测量值进行对比存储。控制单元2继续驱动电机使传感器探头阵列缓慢入水，在标准传感器单元5的四个传感器平均值达到20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %、100%时分别重复以上操作。完成后待测传感器7共存储10组数据，相邻两组数据之间按线性处理。各单元实现功能不同，所需电压也不同，电源模块I将输入电源转化为不同的电压来满足各单元的电压要求。
[0013]图2所示为依据本发明第二实施例的校准仪方框图。于图2中，校准仪包括校准仪电源插孔及开关8、传感器探头阵列水平调整臂9、传感器固定架10、水平板11、水槽12。
[0014]参见图2，待测传感器探头阵列需处在同一平面上，安装时待测传感器先不要固定，使金属探头垂直良好接触下方水平板11后再固定待测传感器在传感器固定架10上，以此达到所有待测传感器探头处在同一平面上，然后撤走水平板11，待所有连接线连接无误后，启动校准仪开始自动校准程序。传感器探头阵列水平调整臂9可调整前后角度、左右角度，传感器固定架10可上下移动。校准仪主体采用金属外壳，电源插孔带开关8方便连线。
【主权项】
1.一数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法包括 一控制单元，用以实现数据处理，电机控制功能； 一驱动单元，用以驱动电机转动； 一标准传感器单元，用以采集温湿度数据； 一总线驱动单元，用以调理485总线通信信号，增强驱动能力； 一电源模块，用以产生各单元电路所需电源信号； 其特征在于:根据不同位置的4路标准传感器数据，求出上百个待测传感器探针阵列的水平角度，进而驱动电机，实现待测传感器探针阵列和水平面保持水平，同时求平均得到当前入水深度的对应测量值和温度值，通过控制单元发送到485总线上，以实现对待测传感器的数值对比校准。2.根据权利要求1所述的数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:控制单元包括一单片机和其外围电路构成。3.根据权利要求1所述的一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:驱动单元采用场效应管，按照电机的磁极对应关系切换不同的电机绕组，结合PffM脉冲实现步进电机的转动。4.根据权利要求1所述的一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:传感器单元采用高精度频域反射式土壤温湿度传感器，产生精确的水分温湿度输出信号。5.根据权利要求1所述的一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:总线驱动单元采用大电流转换电路，以实现挂载量大、驱动力强的总线信号传输。6.根据权利要求1所述的一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:电源模块采用低压差线性稳压器、极性转换电路，以实现对传感器各单元电路不同电压要求的电源供给。7.根据权利要求1所述的一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，其特征是:通过对标准传感器的数值对比存储，构建多点逼近曲线，最终完成大批量土壤温湿度传感器的自动校准。
【专利摘要】本发明提供了一种数字土壤温湿度传感器批量校准仪及其水浸式校准方法，采用485总线通信，可同时校准400个传感器，数字土壤温湿度传感器批量校准仪在校准过程中实时将测量到的标准温湿度数值发送到485总线上，带微处理器的传感器收到这些数值后，与自身当前测量值对比并存储，多组数值可校准待测传感器。根据图1制作的数字土壤温湿度传感器批量校准仪具有以下功能：数字土壤温湿度传感器批量校准仪可以实现带微控制器的数字土壤温湿度传感器的自动校准，方便连接各种预留485总线接口的频域反射式土壤温湿度传感器进行校准。
【IPC分类】G01D18/00
【公开号】CN105021218
【申请号】CN201410160291
【发明人】宋涛, 徐晓辉, 苏彦莽, 温阳
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月17日