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1、(10)申请公布号 CN 103344678 A (43)申请公布日 2013.10.09 CN 103344678 A *CN103344678A* (21)申请号 201310250074.6 (22)申请日 2013.06.21 G01N 27/22(2006.01) (71)申请人 江苏物联网研究发展中心 地址 214135 江苏省无锡市新区菱湖大道 200 号中国传感网国际创新园 C 座 (72)发明人 高扬 孙学宏 徐高松 (74)专利代理机构 无锡市大为专利商标事务所 32104 代理人 曹祖良 (54) 发明名称 采用时域方法检测土壤水分的电路 (57) 摘要 本发明提供一种采。
2、用时域方法检测土壤水分 的电路， 包括 ： 包括一 NPN 三极管和一 555 定时 器 ； NPN 三极管的基极通过第一电阻连接输入方 波信号， 发射极接地， 集电极通过第二电阻连接 第三电阻的一端、 第四电阻的一端和第一探针 ； 第三电阻的另一端接电源 ； 第四电阻的另一端连 接 555 定时器的第二脚和第六脚， 以及第二探针 ； 555 定时器的第六脚通过第一电容接地， 第五脚 通过第二电容接地， 第一脚直接接地 ； 555 定时器 的第七脚悬空， 第四脚和第八脚接电源， 第三脚通 过第五电阻连接电源 ； 555 定时器的第三脚产生 输出电压。本电路能准确得到第一探针处从电压 最高点下降。
3、到1/3VCC的时间 （即时间差Ts） ， 以便 上位机对 Ts 进行分析。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103344678 A CN 103344678 A *CN103344678A* 1/1 页 2 1. 一种采用时域方法检测土壤水分的电路， 其特征在于 ： 包括一 NPN 三极管 (Q1) 和一 555 定时器 ； NPN 三极管 (Q1) 的基极通过第一电阻 (R1) 连接输入方波信号 (IN)， 发射极接地， 集电。
4、 极通过第二电阻 (R2) 连接第三电阻 (R3) 的一端、 第四电阻 (R4) 的一端和第一探针 (A) ； 第三电阻 (R3) 的另一端接电源 (VCC) ； 第四电阻 (R4) 的另一端连接 555 定时器的第二脚 和第六脚， 以及第二探针 (B) ； 555 定时器的第六脚通过第一电容 (C1) 接地， 第五脚通过第二电容 (C2) 接地， 第一脚 直接接地 ； 555 定时器的第七脚悬空， 第四脚和第八脚接电源 (VCC)， 第三脚通过第五电阻 (R5) 连接电源 (VCC) ； 555 定时器的第三脚产生输出电压 (Vout)。 2. 如权利要求 1 所述的采用时域方法检测土壤水分。
5、的电路， 其特征在于 ： 所述 NPN 三 极管 (Q1) 可以用一 NMOS 管替换。 权 利 要 求 书 CN 103344678 A 2 1/2 页 3 采用时域方法检测土壤水分的电路 技术领域 0001 本发明涉及一种检测电路， 尤其是一种检测土壤水分的电路。 背景技术 0002 在目前的家庭绿化种植中， 通常按照人们的经验来浇水， 这种方式只限于有种植 经验人， 对于多数人来说， 这种方法并不适用， 尤其新手往往不太容易把握土壤水分。不同 类别的绿化植物所需的土壤湿度也不同， 即便按照经验来浇水， 通常也无法定量地知道所 浇的水是否太多或太少。 而现在专业检测土壤水分的设备又很贵， 。
6、无法大众化， 很难普及到 寻常百姓家里。因此， 有必要发明一种低成本， 适合多数人群的土壤水分检测装置。 发明内容 0003 针对现有技术中存在的不足， 本发明提供一种采用时域方法检测土壤水分的电 路， 可以对土壤水分进行准确地探测， 进一步结合上位机进行分析， 即可获得土壤的湿度情 况。本发明采用的技术方案是 ： 按照本发明提供的技术方案， 所述采用时域方法检测土壤水分的电路， 包括 ： 包括一 NPN 三极管和一 555 定时器 ； NPN 三极管的基极通过第一电阻连接输入方波信号， 发射极接地， 集电极通过第二电阻 连接第三电阻的一端、 第四电阻的一端和第一探针 ； 第三电阻的另一端接电。
7、源 ； 第四电阻 的另一端连接 555 定时器的第二脚和第六脚， 以及第二探针 ； 555 定时器的第六脚通过第一电容接地， 第五脚通过第二电容接地， 第一脚直接接地 ； 555 定时器的第七脚悬空， 第四脚和第八脚接电源， 第三脚通过第五电阻连接电源 ； 555 定 时器的第三脚产生输出电压。 0004 上述 NPN 三极管也可以用一 NMOS 管替换。 0005 本发明的优点 ： 本电路能准确地得到第一探针处从电压最高点下降到 1/3VCC 的 时间 （即时间差Ts） ， 该时间差Ts反应了土壤湿度的不同， 进一步结合上位机对此时间差Ts 进行分析， 就可以得到准确的土壤湿度情况。电路采用。
8、了价格便宜的 555 定时器， 降低了成 本。 附图说明 0006 图 1 为本发明的电路图。 0007 图 2 为本发明的信号示意图。 具体实施方式 0008 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。 0009 如图 1、 图所示 ： 一种采用时域方法检测土壤水分的电路， 包括一 NPN 三极管 Q1 和一 555 定时器 ； 说 明 书 CN 103344678 A 3 2/2 页 4 NPN 三极管 Q1 的基极通过第一电阻 R1 连接输入方波信号 IN， 发射极接地， 集电极通过 第二电阻 R2 连接第三电阻 R3 的一端、 第四电阻 R4 的一端和第一探针 A ； 第三电阻 R。
9、3 的另 一端接电源 VCC ； 第四电阻 R4 的另一端连接 555 定时器的第二脚和第六脚， 以及第二探针 B ； 555 定时器的第六脚通过第一电容 C1 接地， 第五脚通过第二电容 C2 接地， 第一脚直接 接地 ； 555 定时器的第七脚悬空， 第四脚和第八脚接电源 VCC， 第三脚通过第五电阻 R5 连接 电源 VCC ； 555 定时器的第三脚产生输出电压 Vout。 0010 555 定时器的各管脚定义为 ： 1-GND 接 地 端 ； 2-TRIGGER 触 发 端 ； 3-Output 输 出 端 ； 4-RESET 复 位 端 ； 5-CONTROL VOLTAGE 控制。
10、电压端 ； 6-THRESHOLD 阈值端 ； 7-DISCHARGE 放电端 ； 8-Vcc 电源端。 0011 NPN 三极管 Q1 起到隔离输入方波信号 IN 及将输入方波信号 IN 反向作用。NPN 三 极管 Q1 可以用一 NMOS 管替换。当第一探针 A 与第二探针 B 同时插入土壤中时， 会形成虚 拟电容 C， 与 555 定时器构成施密特触发器。 0012 如图 2 所示， 为本发明具体工作时波形图， IN 为输入方波信号波形， 以 T2 为计时 起点描述， 当 IN 输入由低变高时， NPN 三极管 Q1 导通， 第一探针 A 接地， 第一探针 A 与第二 探针 B 形成的虚。
11、拟电容 C 进行放电， 此时 555 定时器的输出电压 Vout 仍为低电平， 当达到 T3 时刻， 即第一探针 A 处电压 2/3VCC 时， 555 定时器的输出电压 Vout 变为低电平， 由此完成一 个周期的检测。 0014 其中 T2 和 T3 的时间差 Ts 便是要上位机进行检测的时间信号。当土壤的湿度不 同时， 在第一探针 A 和第二探针 B 之间， 土壤形成的虚拟电容 C 也不同， 则虚拟电容 C 充放 电时间也不同， 从而第一探针 A 处从电压最高点下降到 1/3VCC 的时间 （即 Ts） 也不同。通 过上位机对时间差Ts进行分析处理， 并用精准仪器进行校准， 就可以根据时间差Ts获得土 壤的湿度情况。 0015 该电路结构简单， 通用性强， 易实施。 说 明 书 CN 103344678 A 4 1/1 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103344678 A 5 。