基于光电和倾角检测的全天候太阳跟踪传感器设计

为提高双轴太阳跟踪系统的跟踪精度,设计了一种全天候太阳跟踪传感器。该传感器主要由外壳、接口电缆、9个光电探头、倾角传感器SCA100T—D02及相应电路组成。晴天时通过光电探头检测太阳的位置,阴雨天气时通过SCA100T—D02实时反馈太阳能电池板转动后的倾角,以修正和消除太阳跟踪系统进行视日运动轨迹跟踪时的机械误差。通过理论分析计算,确定了光敏电阻器在探头中的安装位置,传感器可感知高度角在-88.83°~88.83°范围内的太阳入射光线。经试验测试,传感器的倾角检测的最大相对误差为3.8%,能满足实际应用要求。     

电容式土壤水分传感器的电导变异性试验研究

为评估电容式土壤水分传感器受土壤电导率的影响及其对农田土壤电导率变化范围的适用性,配制了一系列土壤等效含水率为40.6%、电导率为0~1.91dS/m的土壤等效介电溶液,分别对激励信号频率为40,50,60,70,80,90,100MHz的7种传感器进行了电导变异性试验,并且配制了相同含水率但电导率分别为0,0.31,0.46和0.61dS/m的4种土样进行了验证试验。试验结果表明:1)土样中的测试结果基本上与介电溶液吻合,可采用等效介电溶液评估传感器的电导变异性;2)传感器的电导变异率随待测介质电导率的升高而近似线性增大,相同电导率下,传感器激励信号频率越高其电导变异率越小;3)在农田土壤电导率基本变化区域0.239~0.650 dS/m内,当传感器激励信号频率从不低于80MHz时,其最大电导变异率为9.2%,能满足工程上的实际应用要求。     

不同频率激励信号下土壤水分传感器性能试验

激励信号频率是影响高频电容式土壤水分传感器性能的重要因素。利用去离子水和2—异丙氧基乙醇(2—isoproxyethanol)或二氧六环(dioxane)2种溶液混合,配制了一系列等效土壤体积含水率为0.9%~51.8%的待测介电溶液来替代土样。从与土壤含水率的函数关系、温度变异性2个方面,分别对激励信号频率为40,50,60,70,80,90,100 MHz的7种土壤水分传感器进行了性能测试与分析。结果表明:7种频率的传感器的输出电压均与土壤体积含水率呈线性负相关,其相关系数R2均大于0.94;激励信号频率不影响传感器输出电压的温度变异性,温差是影响温度变异性的主要因素,其最大变异率均小于4%。试验结果可为设计高频电容式土壤水分传感器时选择激励信号频率提供依据。     

基于无线传感器网络的小粒种咖啡园滴灌自动控制系统

为实现小粒种咖啡种植园的精量灌溉,达到节水增收的目的,基于无线传感器网络（WSNs）设计了一种滴灌自动控制系统,主要由传感器节点、簇头、控制节点和汇聚节点组成.测试了节点间的有效通信距离为50m,并在此基础上,采用静态簇和节点定位布置的方法进行了灌区划分和节点部署,每个灌区为边长50m的正方形,内设1个簇头、1个控制节点和4个传感器节点.采用定时通信与时间同步技术、休眠技术相结合的方法实现节点数据的无线传输,融合土壤含水率、光强和空气温湿度等信息,采用分区轮灌策略实现滴灌的自动控制.实验结果表明：系统实现了预期设计目标,能应用于小粒咖啡园的精量灌溉管理.     

一种压力式液位仪的设计

设计并制作了压力式液位检测装置。利用26PC系列压力传感器,将液位变化转换成电压变化,并利用A/D转换将模拟量转成数字量,通过单片机处理换算成液位高度。本液位仪具有线性度好,测量范围宽,测量精度高,抗液面波动能力强等特点。     

介电溶液测试土壤水分传感器性能的实证研究

利用土壤等效介电溶液代替土壤测试与评估土壤水分传感器的性能,具有便捷、快速的优点。为验证传感器在介电溶液中的测试结果是否与实际土壤中一致,利用去离子水和2—异丙氧基乙醇(2-isoproxyethanol)或二氧六环(dioxane)2种溶液混合,配制了一系列等效土壤体积含水率为0.9%~51.8%的待测介电溶液,同时取广州地区的典型红壤和雷州半岛的典型砖红壤,配制一系列与介电溶液等效含水率相对应的土样,分别从电气特性、与土壤含水率的函数关系、温度变异性和稳定性4个方面测试传感器的性能,并将介电溶液中的测试结果与2种土样中比较。实验结果表明:介电溶液中的测试结果与红壤和砖红壤中基本上一致,介电溶液在某种程度上可以代替土样进行土壤水分传感器的性能测试。     

一种智能液位检测仪的设计

设计一种多功能智能化液位检测装置,采用ATmega8作为硬件电路核心,以圆柱形电容探头为液位检测传感器,利用电容频率转换原理将电容变化为频率变化,利用单片机检测频率,软件计算液位高度。本装置具有机械去液面波动,用软件进行温度修正、线性校正、用户自校正,通信和多液体选择等功能。     

同心圆柱环型电容式肥液浓度传感器设计与试验

设计了一种同心圆柱环型电容式肥液浓度传感器,主要由稳压器、10MHz有源晶振、施密特触发器、电容传感器和真有效值检测器组成,检测结果以直流电压形式输出.在8×10 -1~1×10 -3mol/L浓度范围内,配置一系列待测肥液对传感器进行了试验:1)标定试验结果表明传感器输出电压与浓度对数呈线性负相关,决定系数R2>0.987;2)温度变异性试验结果表明传感器输出电压与肥液温度呈线性正相关,其决定系数R2=0.98417;3)稳定性试验结果表明同一浓度下连续测量10 h内测量最大差值为0.0003 mol/L,传感器稳定性良好;4)验证试验结果表明最大检测误差为9.8%.满足在线检测的实际应用要求.     

橘园无线土壤水分传感器的设计与实现

为了达到以一种低成本方式实时采集土壤水分信息用于指导橘园的节水灌溉,根据土壤电阻率随土壤含水率变化的原理,设计了一种土壤水分传感器.为克服恒定直流电压测量时探针电极的极化效应的影响,提出了一种以H桥正反脉冲间歇电压信号作为激励信号的测量方法.采用无线收发模块CC2420,实现了传感器与上位机之间的无线通信与数据无线传输.利用电源管理技术和睡眠机制,提高了电池的使用寿命.对传感器进行了标定,并在土壤含水率为13.6％～50.2％的范围内进行了验证实验,结果表明:当土壤含水率在21.1％～41.5％范围内,测量的平均误差为2.8％;当土壤含水率小于21.1％或大于41.5％时,测量的平均误差为5.2％.