本實(shí)用新型屬于測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種土壤溫濕度傳感器。

背景技術(shù)：

土壤溫濕度傳感器是用來(lái)測(cè)量土壤的溫度和濕度，廣泛應(yīng)用于節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場(chǎng)、土壤速測(cè)、植物培養(yǎng)、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域，測(cè)得的實(shí)時(shí)土壤溫度和濕度數(shù)值通過(guò)中間傳輸設(shè)備傳送至服務(wù)器端也可以直接顯示在外接的屏幕上，供人們參考使用。

而市場(chǎng)上現(xiàn)有的能同時(shí)測(cè)量土壤溫度和濕度的傳感器種類(lèi)很少，且現(xiàn)有產(chǎn)品的功耗大、供電時(shí)間短，需要頻繁更換電池，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不環(huán)保。

另外，由于土壤溫濕度傳感器是放在室外，長(zhǎng)期暴曬、雨淋，更容易加速電池的老化以及性能的下降。

為此需要提供新結(jié)構(gòu)的土壤溫濕度傳感器，克服上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種土壤溫濕度傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的土壤溫濕度傳感器需要頻繁更換電池、不環(huán)保的問(wèn)題，并增強(qiáng)土壤溫濕度傳感器的耐熱防水性能。

土壤溫濕度傳感器，包括天線(xiàn)、電路板2、鋰電池3、防水箱4、土壤溫濕度探針，其中，電路板2內(nèi)含天線(xiàn)接線(xiàn)柱6、探針接線(xiàn)柱組7、電源接線(xiàn)柱，分別與天線(xiàn)、土壤溫濕度探針、電路板2連接。電路板2和鋰電池3安裝在防水箱4中。此外：

在防水箱4外設(shè)有太陽(yáng)能電池板15。

通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將太陽(yáng)能電池板15與電源接線(xiàn)柱連接，由太陽(yáng)能電池板15和/或鋰電池3向電路板2供電。

天線(xiàn)設(shè)置在防水箱4的外部，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將天線(xiàn)與天線(xiàn)接線(xiàn)柱6相連接。

土壤溫濕度探針設(shè)置在防水箱4的外部，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將土壤溫濕度探針與探針接線(xiàn)柱組7相連接。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便，在繼續(xù)采用大容量鋰電池供電的同時(shí)，增加太陽(yáng)能板進(jìn)行充電，使得供電時(shí)間更長(zhǎng)、充電/取電方式多樣。

本實(shí)用新型的太陽(yáng)能板一方面起到供電的作用，另一方面起到遮陽(yáng)的效果。

本實(shí)用新型的連接口均設(shè)置在底部，避免頂部開(kāi)口容易在潮濕環(huán)境或雨天滲水的問(wèn)題。

本實(shí)用新型中的電路板懸在防水箱中，且遠(yuǎn)離底部的開(kāi)口、右側(cè)的鋰電池，確保充足的散熱。

本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案是將太陽(yáng)能板可旋轉(zhuǎn)地與防水箱連接在一起，一方面構(gòu)成穩(wěn)固的三角連接，另一方面能夠根據(jù)放置環(huán)境的地形起伏進(jìn)行微調(diào)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型中防水箱4內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是圖1中防水箱4內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體示意圖。

圖3是配有電路板2和鋰電池3的防水箱4的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4是圖3的立體示意圖。

圖5本實(shí)用新型優(yōu)選方案的立體示意圖。

圖6是圖5中防水箱4內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖7是圖5的仰視圖。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1、2和3，土壤溫濕度傳感器，包括天線(xiàn)、電路板2、鋰電池3、防水箱4、土壤溫濕度探針，其中，電路板2內(nèi)含天線(xiàn)接線(xiàn)柱6、探針接線(xiàn)柱組7、電源接線(xiàn)柱，分別與天線(xiàn)、土壤溫濕度探針、電路板2連接，如圖3所示。電路板2和鋰電池3安裝在防水箱4中。此外，在防水箱4外設(shè)有太陽(yáng)能電池板15。通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將太陽(yáng)能電池板15與電源接線(xiàn)柱連接，由太陽(yáng)能電池板15和/或鋰電池3向電路板2供電。天線(xiàn)設(shè)置在防水箱4的外部，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將天線(xiàn)與天線(xiàn)接線(xiàn)柱6相連接。土壤溫濕度探針設(shè)置在防水箱4的外部，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將土壤溫濕度探針與探針接線(xiàn)柱組7相連接。

參見(jiàn)圖3，進(jìn)一步說(shuō)，電源接線(xiàn)柱由鋰電池接線(xiàn)柱組1和太陽(yáng)能電池接線(xiàn)柱組5構(gòu)成。其中，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將鋰電池接線(xiàn)柱組1和鋰電池3相連接。通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將太陽(yáng)能電池接線(xiàn)柱組5和太陽(yáng)能電池接線(xiàn)柱組5相連接。

參見(jiàn)圖3，進(jìn)一步說(shuō)，天線(xiàn)接線(xiàn)柱6、探針接線(xiàn)柱組7和太陽(yáng)能電池接線(xiàn)柱組5均設(shè)置在電路板2的底部。

在防水箱4的底部分別開(kāi)有天線(xiàn)連接通孔8、探針連接通孔9和太陽(yáng)能電池連接通孔10。

用以連接天線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)、用以連接土壤溫濕度探針的導(dǎo)線(xiàn)、用以連接太陽(yáng)能電池板15的導(dǎo)線(xiàn)分別從天線(xiàn)連接通孔8、探針連接通孔9、太陽(yáng)能電池連接通孔10中穿過(guò)。

參見(jiàn)圖3，進(jìn)一步說(shuō)，鋰電池接線(xiàn)柱組1設(shè)置在電路板2的頂部。

進(jìn)一步說(shuō)，在太陽(yáng)能電池板15的背部設(shè)有支架，太陽(yáng)能電池板15斜撐在地面上。天線(xiàn)和防水箱4均放置在太陽(yáng)能電池板15下方，通過(guò)太陽(yáng)能電池板15對(duì)天線(xiàn)和防水箱4進(jìn)行遮擋，防止防水箱4內(nèi)部溫度過(guò)高，導(dǎo)致電路板2損壞。

進(jìn)一步說(shuō)，防水箱4由盒體和盒蓋兩部分組成。在盒體的開(kāi)口處設(shè)有硅膠密封條，并通過(guò)螺絲將盒蓋固定在盒體的開(kāi)口處。

參見(jiàn)圖2、3和4，進(jìn)一步說(shuō)，在盒體內(nèi)設(shè)有連接柱11。電路板2與連接柱11固定鏈接，確保電路板2的散熱性。

電路板2安裝在防水箱4的腔體的左側(cè)，鋰電池3安裝在防水箱4的腔體的右側(cè)，電路板2與鋰電池3不接觸，提高電路板2與鋰電池3之間散熱性。

電路板2的底部與防水箱4底部的間距、鋰電池3的底部與防水箱4底部的間距均不小于5cm，一則增加散熱空間，二則遠(yuǎn)離地面減少受熱——防水箱4上部由太陽(yáng)能電池板15進(jìn)行遮擋，但地表溫度、水汽仍對(duì)防水箱4內(nèi)的元器件有影響，故需要增加間隔距離，杜絕高溫、高濕的干擾。

參見(jiàn)圖5、6和7，優(yōu)選的方案是，在防水箱4的兩側(cè)分別設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸12。2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸12位于同一直線(xiàn)上，如圖6所示。

在太陽(yáng)能電池板15的背部設(shè)有2個(gè)支架13，在每個(gè)支架13的末端開(kāi)有圓孔，并與相鄰的旋轉(zhuǎn)軸12活動(dòng)連接，防水箱4直立在地面上。太陽(yáng)能電池板15的底部支撐在地面上，并通過(guò)支架13與的防水箱4連接，構(gòu)成三角支撐，如圖7所示。

參見(jiàn)圖6和7，進(jìn)一步說(shuō)，防水箱4底部的四角分別設(shè)有一個(gè)支腳14。

進(jìn)一步說(shuō)，電路板2為MSP430系列單片機(jī)。鋰電池3的容量為3000mAh，充電電壓為5V。采用MSP430系列超低功耗單片機(jī)，較市場(chǎng)上絕大部分單片機(jī)更加省電。采用433M傳輸，穿透力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)。數(shù)據(jù)即采即發(fā)，有效保障了實(shí)時(shí)性。

進(jìn)一步說(shuō)，電路板2按自發(fā)形式的Modbus協(xié)議‐RTU方式經(jīng)天線(xiàn)向外傳發(fā)射信號(hào)，即按時(shí)間頻率定期自主發(fā)送數(shù)據(jù)。采用該協(xié)議能夠避免現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。

對(duì)本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品的區(qū)別，簡(jiǎn)單介紹如下：

而現(xiàn)有土壤溫濕度傳感器產(chǎn)品多采用stm32系列單片機(jī)，存在功耗較大，功耗大就面臨著供電和散熱的壓力。此外，現(xiàn)有產(chǎn)品的供電方式主要有堿錳電池(如南孚5號(hào)電池)和220V市電接電源轉(zhuǎn)換器兩種。堿錳電池的缺點(diǎn)是供電時(shí)間短(南孚5號(hào)電池按照60秒的采集頻率只能工作10天左右)，且堿錳電池處理不善就會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；而采用220V市電接電源轉(zhuǎn)換器供電，則需要繁雜的布線(xiàn)，成本高昂且完全喪失了便攜性。

本實(shí)用新型采用美國(guó)德州儀器(TI)的msp430系列單片機(jī)，具有超低功耗、低產(chǎn)熱的特點(diǎn)，因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。

本實(shí)用新型采用3000mAh大容量鋰電池+太陽(yáng)能雙供電模式。鋰電池充滿(mǎn)電按照60s的采集頻率能工作兩個(gè)月以上，并且在有太陽(yáng)光的情況下，太陽(yáng)能板能很快將鋰電池電充滿(mǎn)，保證了設(shè)備能長(zhǎng)時(shí)間在野外使用。

另外，現(xiàn)有產(chǎn)品主要采用“問(wèn)答形式”的Modbus協(xié)議‐RTU方式。Modbus協(xié)議下的錯(cuò)誤校驗(yàn)使用了16位循環(huán)冗余的方法(CRC16)，“問(wèn)答形式”是指服務(wù)器查詢(xún)一次，傳感器就回應(yīng)一次，不查詢(xún)就不回應(yīng)。采用“問(wèn)答形式”的優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)器對(duì)傳感器的控制力強(qiáng)，但同時(shí)也造成了實(shí)時(shí)性差、費(fèi)電、費(fèi)流量的弊端。

本實(shí)用新型將“問(wèn)答形式”替換為“自發(fā)形式”，即按照預(yù)定的時(shí)間頻率定期自主發(fā)送數(shù)據(jù)，取消了服務(wù)器查詢(xún)這一步驟。為防止傳感器同服務(wù)器失去連接，雙方定時(shí)互發(fā)心跳包，傳感器超過(guò)規(guī)定時(shí)間未收到服務(wù)器發(fā)來(lái)的心跳包就會(huì)嘗試重連服務(wù)器，一直到連接上為止。結(jié)合實(shí)際用途，本實(shí)用新型在確保連接安全的情況下對(duì)Modbus協(xié)議做了一些改進(jìn)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，而且節(jié)約了電能和流量。