如何具體設(shè)計土壤濕度傳感器的測試電路圖？

水是生命之源，土壤中水分進行含量的多少即土壤環(huán)境濕度，它直接關(guān)系到植物是否能生存且生長。各大校園之中，植被覆蓋率占比很大，灌溉方式?jīng)Q定了用水量的多少。采用智能控制灌溉，能大大提高節(jié)水率。而土壤濕度檢測的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性成為一個智能技術(shù)控制灌溉管理系統(tǒng)的關(guān)鍵。土壤濕度傳感器，通過金屬片探針表面濕度變化，改變自身電阻與電容值。土壤濕度檢測系統(tǒng)電路可以通過濕度傳感器數(shù)據(jù)采集到土壤濕度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號形成電磁脈沖。

土壤濕度傳感器又名：土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器、土壤含水量傳感器。主要用來測量土壤容積含水量，做土壤墑情監(jiān)測及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護目前常用到的土壤濕度傳感器有FDR型和TDR型，即頻域型和時域型。目前比較流行的是FDR型，常用型號HA2001.FDR頻域反射儀是一種用于測量土壤水分的儀器，它利具有簡便安全、快速準(zhǔn)確、定點連續(xù)、自動化、寬量程、少標(biāo)定等優(yōu)點。土壤濕度傳感器主要是采用濕敏元件，其中包括電阻式和電容式，根本原理是周圍環(huán)境中濕度發(fā)生變化，它的電阻、電阻率和介電常數(shù)的變化，從而改變檢測電路中的電壓或電流。

土壤濕度傳感器，是利用濕敏元件的電容值隨濕度變化的原理進行濕度測量的傳感器。此類濕敏元件實際上是一種吸濕性電解質(zhì)材料的介電常數(shù)隨濕度而變化的薄片狀電容器，感濕材料為聚酰銨樹脂，酰根纖維素和金屬氧化物如AL2O3等。國外廠家比較優(yōu)質(zhì)的濕度傳感器產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質(zhì)材料(如前所述)形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極，金的原度控制在70Um 左右，以保證水蒸汽順利通過.濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關(guān)系，線性度約±2%濕敏電容與相對濕度關(guān)系圖。電極金薄膜和感濕膜為多孔結(jié)構(gòu)薄膜，因此吸濕和脫濕容易，升濕響應(yīng)小于3S，而脫濕相對慢一些為10-30S。特性曲線看出在低濕段容值變化分辨顯著下降，而在高濕段90%RH以上變化過陡非線性現(xiàn)象較重，對于非線性現(xiàn)象，一方面在電路中加以修正，同時可對濕度傳感器作工藝處理，包括激光整補電極，純化處理等，可以收到好的效果。

電容式濕度傳感器線性度較好，重復(fù)性好，滯后小，反應(yīng)快，尺寸小，能在-10℃-60℃濕度環(huán)境下使用。但電容式濕度傳感器同時存在質(zhì)量問題，穩(wěn)定性不理想，由于容值在單位級變化，1%RH為0.3PF,容值小的漂移就容易造成%RH值的突變，一般在控制領(lǐng)域使用電容式濕敏傳感器都需要慎重考慮。

將土壤濕度傳感器兩個金屬插片探針，插在土壤里，開始準(zhǔn)備較為濕潤的土壤環(huán)境，設(shè)備測定兩個固定金屬插片探針之間的電阻值大約在幾百歐姆，土壤濕度傳感器模塊，相當(dāng)于一個相當(dāng)于電阻和電容組合模型，AO口用來采集電壓值，土壤中水分減少濕度值降低，兩金屬插片探針之間電阻值無限增大，接近于無窮大，微弱電流通過，AO相當(dāng)于和VCC直接相連，AC電壓值相當(dāng)于VCC電壓值;向土壤中加水，土壤中水分增多，土壤濕度值升高，此時，兩金屬插片探針之間電阻值減少，至幾百歐姆，同樣，AO電壓隨之發(fā)生變化。

電路中器件LM393充當(dāng)一枚比較器，通過對滑動電阻VR1設(shè)置一初始電阻數(shù)值，當(dāng)土壤濕度增大，同時AO電壓值減小，DO輸出低電平。反之，土壤濕度降低，同時AO電壓值變大，DO則輸出高電平。通過DO輸出的電平信號能夠大致用來估算土壤濕度的大小。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊將AO的數(shù)值變化轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這樣我們就能獲取測試土壤的濕度情況了。