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竞赛作品-含温度补偿功能的土壤pH及湿度检测参考设计电路方案

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简介:
本项目提出了一种集成温度补偿功能的土壤pH值和湿度检测电路设计方案,旨在提高测量精度与可靠性,适用于农业监测等场景。 该项目设计介绍了一种单电源、低功耗且高精度的解决方案,用于土壤湿度与pH值测量,并具备温度补偿功能。该电路针对容性土壤湿度传感器进行了优化,这类传感器不受水体盐度影响并且不会随时间推移而遭受侵蚀。此外,它还能够进行土壤pH值的测量,适用于多种应用场合。 整个系统由三个独立的测量前端组成:pH值、土壤湿度和温度。在信号调理之后,这三个通道共用一个24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)AD7124-8。这款器件是专为高精度测量设计的一款低功耗、低噪声且全集成式的模拟前端。它内置了一个低噪声的24位Σ-Δ型ADC,可以配置成提供8个差分输入或者15个单端或伪差分输入。片内增益级确保了小信号可以直接被ADC接收。 更多设计细节,请参见附件中的原文说明。系统的设计简图和关键部分截图也包含在附件中。

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客服
客服
  • -pH湿
    优质
    本项目提出了一种集成温度补偿功能的土壤pH值和湿度检测电路设计方案,旨在提高测量精度与可靠性,适用于农业监测等场景。 该项目设计介绍了一种单电源、低功耗且高精度的解决方案,用于土壤湿度与pH值测量,并具备温度补偿功能。该电路针对容性土壤湿度传感器进行了优化,这类传感器不受水体盐度影响并且不会随时间推移而遭受侵蚀。此外,它还能够进行土壤pH值的测量,适用于多种应用场合。 整个系统由三个独立的测量前端组成:pH值、土壤湿度和温度。在信号调理之后,这三个通道共用一个24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)AD7124-8。这款器件是专为高精度测量设计的一款低功耗、低噪声且全集成式的模拟前端。它内置了一个低噪声的24位Σ-Δ型ADC,可以配置成提供8个差分输入或者15个单端或伪差分输入。片内增益级确保了小信号可以直接被ADC接收。 更多设计细节,请参见附件中的原文说明。系统的设计简图和关键部分截图也包含在附件中。
  • pH量仪-
    优质
    本参考设计提供了一款集成温度补偿功能的pH测量仪器电路方案,旨在提升pH值测量精度和稳定性。该设计方案详细介绍了硬件选型、电路布局及软件算法优化策略,适用于工业、环保等领域对精准酸碱度检测的需求。 该设计提供了一种带有温度补偿功能的pH测量仪的整体解决方案。电路主要由三部分构成:pH探针缓冲器、ADC(模数转换器)以及数字及电源隔离器。 AD8603是一款精密微功耗运算放大器,其最大电流为50 μA且低噪声(22 nV/√Hz),适用于配置为AD7793通道之一输入的缓冲器。该芯片具有极小的典型输入偏置电流(200 fA),能够有效解决高内部电阻pH探针的问题。 系统的核心是基于AD7793,这是一款24位Σ-ΔADC,具备三个差分模拟输入和一个片内低噪声、可编程增益放大器(PGA),其增益范围从单位增益至128。该芯片的最大功耗仅为500 μA,非常适合低能耗应用场合。 此外,AD7793还内置了一个低噪声且具有温度漂移补偿的内部带隙基准电压源,并支持外部差分基准电压输入。输出数据速率可通过软件编程设置,在4.17 Hz至470 Hz范围内可调。 数字隔离器和电源转换功能则由ADuM5401(四通道数字隔离器,集成DC-DC转换器)来提供,该器件利用iCoupler芯片级变压器技术实现微控制器与AD7793之间的逻辑信号及电源反馈路径的完全隔离。这一设计确保了在工业环境中免受噪声和瞬变电压的影响。 整个pH测量仪电路是一个低功耗、全隔离式的传感器信号调理器和数字化设备,并且具备自动温度补偿功能,可为0至14范围内的pH值提供精度高达0.5%的读数。该系统具有超过14位无噪声代码分辨率,在化工、食品加工、水处理及污水分析等多种工业应用中表现出色。 此外,电路设计支持高内阻(从1 MΩ到几GΩ)的pH传感器,并通过数字信号和电源隔离技术进一步提高了其抗干扰能力。
  • 湿模块与湿传感器促销
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    本产品为专业土壤湿度监测解决方案,集成了高精度土壤湿度计检测模块及配套传感器。适用于农业、园艺和环境科研等领域,现正进行优惠促销活动,助您轻松实现精准灌溉和土壤管理。 土壤湿度计检测模块结合土壤湿度传感器的详细资料及原理图。
  • 带有WiFi湿传感器
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    本项目专注于设计一款集成WiFi模块的土壤湿度传感器,旨在实现远程监测农作物生长环境中的水分状况。该装置结合了先进的无线通信技术和精准的传感技术,为现代农业提供了一种高效且便捷的数据采集方案。 w-parasite是一款基于ESP32的电池供电土壤湿度传感器,并通过WiFi传输数据到MQTT服务器。硬件组件包括:乐鑫ESP32-WROOM-32D×1个,LIR2450锂离子纽扣电池×1个,XB3303A电池保护IC × 1个,LIR2450电池座× 1个,1N4148 –通用快速开关 × 1个及MMBT3904 NPN晶体管×2个。软件开发使用了PlatformIO IDE。 几个月前,我接触了一款有趣的电容式土壤湿度传感器。这些传感器的输出为一个模拟值,该数值与周围土壤的湿度成正比变化,具体取决于两条大PCB迹线之间的电容如何随地面中的水量而改变。为了可视化并存储土壤读数,尝试将这些传感器连接到MQTT上。 我组装了一块包含ESP32和坚固18650锂离子电池的小定制板,并设计了版本1及配套的3D打印盒。该装置运行良好:ESP32大部分时间处于睡眠状态,每隔几分钟通过WiFi发送一条MQTT消息。这里展示了一个7天传感器数据周期的例子:底部的两个凸起对应于这些植物浇水的时间。
  • 【RT-Thread展示】湿
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    本项目提供了一套基于RT-Thread操作系统的温湿度监测电路设计方案,包括硬件选型、软件架构及代码实现等内容。 【RT-Thread作品秀】温湿度监测设计 作者:Star.Water 概述产生背景: 当前的温湿度监控设备大多只能显示实时环境参数,并不能查看历史记录或曲线图,无法直观地展示温度和湿度的变化情况。因此本次设计旨在开发一款可以同时显示当前数据及历史变化趋势的产品。 实现功能: 仪表盘上会实时更新并显示当前的温度与湿度;此外还提供一个图表界面用于展示过去的数据信息。 硬件环境: 使用ART-Pi平台,搭载RT-Thread操作系统版本为rt-thread-v4.0.2。开发工具采用MDK5.21。 移植了RT-Thread到STM32H50,并设置系统滴答时钟以产生每毫秒一次的中断来驱动RTOS。 #define RT_HEAP_SIZE (1024*40) // 定义堆大小为 40KB #define RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE 1024 // 主线程栈空间大小设为 1K 字节 其他配置沿用默认硬件框架,其中ART-Pi与STM32L4开发板均运行RT-Thread操作系统。通过串口通信实现数据传输。 传感器参数采集由阿里云的stm32L4开发板负责,并将收集到的数据记录写入SD卡中。 屏幕部分采用10*10以内的转接板,参考正点原子和野火的设计方案自行绘制电路图并通过嘉立创打样完成。考虑到显示屏尺寸为 180mm * 100mm ,因此使用了三块小板拼接而成。 软件框架说明: RT-Thread通过系统滴答定时器产生每毫秒一次的中断来驱动;LVGL则利用定时器3实现相同功能。 各个线程资源分配如下:机智云WIFI远程遥控和传感器参数采集在STM32L496板子上完成。 软件模块说明: ART-Pi与STM32L496之间的通信采用了自定义协议,该协议要求包头及尾部均需进行双字节验证以减少传输错误的概率;同时每一帧数据的结尾都会附加16位校验值来确保在受到干扰时仍能正确发送参数。 使用过程中发现RT-Thread中的printf和sprintf函数功能不全,无法支持类似%0.2这样的格式化选项用于指定小数点后的精度。 调试阶段主要依赖于VS2017环境进行LVGL的初步设置,在完成电脑端测试后迅速移植到单片机上运行。 比赛感悟: 一直以来都有计划自己编写一个LVGL项目,但由于白天工作晚上还要照顾孩子而没有足够的时间。借助这次比赛的机会给自己施加了一定压力,并且通过每天加班努力学习掌握了基本操作。 RT-Thread是一款非常容易进行移植的实时操作系统,仅需一个中断即可驱动整个系统运行;同时其软件包也非常实用,在未来的学习过程中一定要加以利用。尽管此次因为时间紧迫仍然使用MDK开发环境并手动移植了RTT,但还是决定以后要多尝试其他工具和方法。 虽然在功能实现方面还有一些设想未能完成,但是会继续努力改进和完善现有设计。 非常感谢RT-Thread提供的参赛机会,在这次比赛中不仅学到了很多知识也更加深入地了解了该操作系统。尽管比赛即将结束但在技术学习的道路上永远不会停下脚步!
  • 基于STM32F103C8T6湿
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    本设计采用STM32F103C8T6微控制器为核心,结合温湿度传感器,构建了一个高效、精确的温湿度监测系统。 随着现代工农业技术的发展以及人们对生活环境要求的提高,准确检测与控制温湿度变得越来越重要。温湿度是工业生产和农业生产中的关键环境参数,在实际操作中占据着重要的位置。例如,如果温度高且湿度过大,则可能导致粮食发芽和腐败,并可能增加二氧化碳浓度;在密闭环境中甚至有可能导致工人窒息。此外,发芽的粮食还会进一步提高环境温度,从而增加了火灾等安全事故的风险。 因此,适时准确地进行温湿度测量具有重要意义,在工业生产中有着广泛的应用需求。传统的实现方式通常需要通过电缆连接监控台与现场设备,并且传统传感器需借助复杂的电路来将模拟信号转换为数字信号;而长距离的数据传输会带来损耗和误差问题。 本系统采用无线方案,不需要铺设电缆,从而节约成本并提高工作效率及数据采集的便捷性。该系统主要使用STM32F103C8T6作为主控芯片,并利用DHT11传感器进行温湿度检测;随后将获取的数据发送给单片机处理后通过NRF24L01无线模块传输出去,其中单片机与无线模块之间的通信采用SPI协议。接收端同样使用STM32F103C8T6作为主控芯片,并配以NRF24L01无线接收器和液晶屏(如诺基亚5110)进行数据展示;经过一定距离的传输,接收到的数据会被传送到单片机中处理并显示在屏幕上。这样就完成了一次温湿度信息从采集到发送再到接收与展现的过程。
  • 湿模块……
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    本模块用于精确测量与记录土壤中的温度及湿度变化,适用于农业、园艺及环境科学研究,助力优化作物生长条件。 “土壤温湿度监测模块”主要涉及嵌入式系统设计领域,特别是采用STM32F103微控制器以及C语言编程技术。该模块用于实时监控土壤的温度与湿度,在农业自动化、环境监测等领域具有重要意义。 **STM32F103 微控制器**:意法半导体(STMicroelectronics)生产的基于ARM Cortex-M3内核的高性能低功耗32位微控制器,具备多种外设接口如UART、SPI和I2C等,适用于各种控制应用,包括土壤温湿度监测。 **四线土壤温湿度模块MH-Sensor-Series**:该传感器通常由一个集成的温度与湿度感应器及信号调理电路组成。通过四根导线传输数据,能够准确测量土壤环境参数,并为农业灌溉、植物生长研究等提供可靠的数据支持。使用时需根据具体规格书调整灵敏度以适应不同土质需求并确保在适当的时间间隔内完成上电操作。 **C语言编程**:作为一种高效且通用的编程语言,C语言广泛应用于嵌入式系统开发中。在此项目里,开发者可能利用C编写了控制STM32微控制器读取传感器数据、处理信息并通过串行通信接口(如UART)将结果发送至上位机或其它设备程序。 **文件结构说明:** - `keilkilll.bat`:可能是用于自动执行编译任务的Keil编译器清理脚本。 - `README.TXT`:通常包含项目的基本介绍、使用方法和注意事项,建议用户首先阅读此文档获取操作指南。 - `USMART`:可能是一个通过串口发送命令来控制STM32芯片工作的友好的命令行接口库。 - `STM32F10x_FWLib`:提供驱动程序及基本功能函数的固件库,便于开发者快速开发基于STM32的应用项目。 - `SYSTEM`:包含系统级初始化代码,包括时钟配置和中断设置等基础操作。 - `CORE`:可能包含了与微控制器内核相关的底层代码。 - `OBJ`:存放编译过程中生成的目标文件的目录。 - `USER`:用户自定义源码所在的文件夹,用于实现项目特定需求的功能模块。 - `HARDWARE`:硬件相关驱动和配置,如GPIO、ADC及UART等外设的驱动程序。 该项目关键技术包括嵌入式系统设计、STM32F103微控制器的应用、C语言编程技术以及土壤温湿度监测与传感器数据处理通信等方面。开发者需要深入了解这些领域,并结合提供的文件进行项目开发调试工作以实现有效的土壤温湿度监控功能。
  • 【RT-Thread展示】——智湿
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    本项目基于RT-Thread操作系统,设计了一款智能温湿度监测电路。该系统能够实时采集环境中的温度和湿度数据,并通过显示屏进行直观显示,为智能家居、气象站等应用场景提供了精准的环境参数监测解决方案。 本段落介绍了一个基于STM32H75XB芯片的温湿度数据采集系统,并通过MQTT协议将数据传输到服务器,在网页端进行显示的同时也在OLED显示器上实时展示当前的时间与温度、湿度信息,可以作为一个智能小显示器使用。 开发环境如下: - 硬件:ARTPi(stm32h750xb) - RT-Thread版本:v4.03 - 开发工具及版本:RT-Thread Studio v1.15 在项目中,我们主要利用了RTOS的线程调度功能来实现不同的工作,并使用I2C框架和Sensor框架等组件。具体来说: - `main.c`文件用于初始化系统并开启各个线程。 - `dht11_sample.c`处理DHT11传感器的相关内容,包括温湿度数据读取及创建相应的线程。 - `MQTT_sample.c`负责通过MQTT协议将采集到的温湿度信息发送至云端服务器。 - `ssd_1306...cpp`用于OLED显示相关功能开发。 在此次比赛中,我不仅接触到了操作系统相关的知识,并且实际应用了RT-Thread系统。起初觉得操作较为复杂,但随着对官方文档的学习和理解逐渐深入后发现其实并不难掌握。此外,在使用RT Studio这一IDE过程中也感到非常方便快捷,能够快速添加所需的功能模块。 感谢电路城提供的这次比赛机会让我有机会学习更多知识,并希望有共同兴趣的人们一起努力向前!
  • 基于STC89C52单片机湿装置.pdf
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    本论文详细介绍了以STC89C52单片机为核心设计的一种土壤温湿度检测装置,旨在为农业灌溉和作物生长提供科学依据。通过传感器采集数据并进行实时监测与分析,有效提升了农业生产效率。 在深入探讨基于STC89C52单片机的土壤温湿度检测器设计之前,首先需要了解该设计的背景、目的以及核心组件。随着农业现代化的发展,大棚种植、植被培育及育种等领域对土壤环境的要求日益提高。精确测量土壤温度和湿度对于这些应用至关重要,因此开发了一款基于STC89C52单片机的土壤温湿度检测器。 STC89C52是一款性能卓越且成本低廉的8位微控制器,在工业控制领域广泛应用。在本设计中,它作为核心处理单元负责接收和处理传感器采集的数据,并通过外围模块实现数据展示及报警功能。 该系统采用SHT11温度与湿度集成传感器进行测量。此款传感器能够提供精确、范围广泛的温湿环境监测结果,并且具备数字输出接口以方便单片机通信需求。 设计中还使用了LCD1602液晶显示屏,用于实时显示土壤的温湿度数据。这款模块在工业测量及家用电器领域有着广泛应用基础。 此外,为提高检测器的实际应用性与响应速度,在系统内加入了声光报警功能。当土壤温度或湿度超出预设阈值时,该装置将启动并提醒用户采取相应措施。 接下来详细分析几个关键设计点: 1. STC89C52单片机的特性: STC89C52采用的是8051内核,并配备有丰富的RAM和ROM资源以及多种外部接口。支持ISP下载,通过串口编程实现灵活配置;具备中断、定时器及通信功能以满足多样化需求。 2. SHT11传感器的工作原理: SHT11利用集成的电容式湿度感应元件与温度敏感原件测量环境温湿状况,并提供数字信号输出给单片机进行处理。其宽广的操作范围和高精度特性使其成为理想的监测工具。 3. LCD1602显示屏的应用机制: 通过单片机控制LCD1602模块的数据指针及显示缓冲区,可实现数据的实时展示功能。 4. 声光报警系统的运作方式: 当检测到异常情况时(如超出预设阈值),系统会触发蜂鸣器发声和LED灯亮起以发出警报信号。 实验结果显示,在温度区间为-40至+123.8℃、湿度范围在0%至100%RH的情况下,该设备能够提供±0.4℃的温差精度及±3.0%RH的相对湿度误差。这表明其性能足以满足现代农业测量需求,并且因其体积小、成本低和操作简单等特点而具有良好的市场推广潜力。 总之,基于STC89C52单片机开发出的土壤温湿度检测器充分展示了微控制器与传感器技术在农业监测中的应用价值。该设备不仅具备优良的技术性能指标,而且便于携带且易于使用,在实际农业生产中能有效帮助作物生长条件监控从而提升农作物产量和品质。
  • 通过ESP8266将湿湿传送到OneNet,使用F103RCT6湿并控制继器启动水泵
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    本项目利用ESP8266模块与OneNet平台通信,实时传输环境温湿度及土壤湿度数据,并通过F103RCT6微控制器监测土壤湿度自动启停水泵。 本段落将深入探讨如何利用STM32微控制器、ESP8266 Wi-Fi模块以及OneNet云平台来构建一个智能环境监测系统,特别关注温湿度及土壤湿度的监控,并在土壤湿度超标时自动启动水泵进行浇水。该系统适用于家庭园艺、农业自动化或室内环境控制等多种场景。 具体来说,STM32F103RCT6是一款基于ARM Cortex-M3内核的微控制器,具有高性能和低功耗的特点。它集成了多种接口如UART、SPI和I2C等,便于与传感器及无线通信模块连接。在这个项目中,STM32负责采集温湿度以及土壤湿度的数据,并通过UART接口将数据发送给ESP8266。 ESP8266是一款低成本且高性能的Wi-Fi模组,能够提供稳定的网络连接功能。在此应用环境中,它被用来把从STM32获取到的信息上传至互联网上的OneNet云平台。作为开放式的物联网(IoT)服务平台,OneNet提供了数据存储、分析和设备管理等功能,并允许用户通过API接口便捷地访问及处理这些信息。 土壤湿度传感器(例如DHT系列或AM2302)用于实时测量土壤中的水分含量。当检测到的数值超过预设阈值时,系统会启动继电器以控制水泵运行,从而对植物进行自动浇水。继电器是一种电控装置,能够接通或者断开较大的电流负载实现远程或自动化操作。 在项目的实施过程中,需编写STM32固件代码来读取传感器数据并通过UART接口与ESP8266通信;同时根据湿度判断是否启动继电器以控制水泵工作。对于ESP8266的编程,则可以采用MicroPython或者NodeMCU Lua语言实现Wi-Fi连接设置及OneNet平台的数据传输功能。 此外,还需在OneNet平台上创建设备并配置数据点来接收来自ESP8266的信息,并且设定阈值报警以触发相应的响应策略。为了便于用户管理和监控系统状态,在实际应用中还可能需要开发移动端或网页端的应用程序显示实时和历史记录信息。 总之,该方案结合了嵌入式技术、物联网(IoT)及云计算等领域知识,通过STM32微控制器、ESP8266 Wi-Fi模块以及OneNet云平台的协同工作实现了环境参数智能监控与自动响应功能。这不仅为现代农业自动化带来了便利条件也适用于智能家居领域的需求,并且随着技术和实践的发展可以进一步优化和完善此系统以应对更复杂的应用场景要求。