基于dsPIC30F2010的土壤水分測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)研究
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2．1 傳感器
本系統(tǒng)中傳感器的等效電路如圖2所示。在圖2中，Eg為高頻信號(hào)源電動(dòng)勢(shì)；Rg是信號(hào)源的內(nèi)阻；Z1是傳輸線的阻抗；ZL是土壤探針的阻抗：R1、Gl和C1分別表示傳輸線上的分布電阻、電導(dǎo)和電容。這樣，根據(jù)傳輸線理論，可得到A點(diǎn)的峰值電壓為：Ua=A(1+ρ)；而如果傳輸線長(zhǎng)度為電磁波波長(zhǎng)的四分之一，則B點(diǎn)的峰值電壓為：Ub=A(1-ρ)，所以，A、B兩點(diǎn)的電壓差為△UAB=2Aρ。其中，ρ為傳輸線在A點(diǎn)的反射系數(shù)，可用表達(dá)式來(lái)表示。
當(dāng)傳感器的探針插入土壤時(shí)，ZL主要由土壤介電常數(shù)決定，它可隨著土壤水分的變化而變化，從而使傳輸線輸出電壓△UAB產(chǎn)生變化。因
此，通過(guò)測(cè)量傳輸線兩端的電壓差就能間接得到土壤水分的含量。
本測(cè)量系統(tǒng)的高頻信號(hào)采用100 MHz的正弦波信號(hào)，傳輸線采用同軸電纜，探針采用不銹鋼制成。100 MHz信號(hào)發(fā)生電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/195470.htm
圖3采用0X30系列MP3030型集成晶體振蕩器。該振蕩器的頻率范圍為10～160 MHz，電源電壓為+5 V，在引腳5和引腳2之間可連接一個(gè)20
kΩ的可調(diào)電阻，可通過(guò)引腳l來(lái)調(diào)節(jié)阻值，以得到100 MHz的正弦波信號(hào)，并通過(guò)引腳4輸出。
2．2檢波電路
檢波電路的作用是在傳輸線的兩端檢波出駐波的波峰和波谷，然后通過(guò)差分放大、輸出調(diào)節(jié)，再進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。
由于電壓信號(hào)是由100 MHz正弦波產(chǎn)生的，故若不對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，dsPIC2010將無(wú)法有效處理信號(hào)，因而不能得到精確的結(jié)果。檢波電路采用峰值檢波，當(dāng)檢測(cè)出電壓信號(hào)峰值后，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換并送入單片機(jī)處理，進(jìn)而得到精確結(jié)果。其檢波電路的電路圖如圖4所示。
評(píng)論