太阳能供电的电子式土壤水势测量仪设计

作者：钱春阳; 王建春; 李凤菊; 刘伟; 梁新书; ...土壤水势测量低功耗太阳能供电

摘要：针对当前土壤湿度测量设备使用过程中易受外界环境影响、自动化程度低等问题,设计了具有数据自动存储/下载、太阳能与锂电池互补供电功能的电子式土壤水势测量仪。该测量仪采用测量系统的负压差近似表示土壤水的基质势,通过土壤张力数据的测量反映出土壤含水量的状况。采用STMicroelectronics(ST)公司STM32F103RCT6芯片作为主控制器,采用停机模式设计了系统低功耗工作流程;采用太阳能辅助锂电池进行能量存储与供应,设计了相应的供电及保护电路;采用主控制器内部A/D进行数据采样,并进行粗差剔除。测试表明,对采样的1 440组数据采用8阶多项式进行曲线拟合,决定系数R为0.998 6,RMSE为1.047,拟合度好,测试周期内电池电压值均保持在4 V以上,系统始终能够保持充足的能量对系统进行供电,与传统土壤水分张力计相比测量精度和准确度更高,数据存储、下载更加方便。

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