本文阐明怎么丈量土壤湿度和pH值，以及怎么运用这种丈量（例如）让作物快速成长。
图1所示电路是一种完好的单电源、低功耗、高精度解决方案，用于土壤湿度和pH值丈量，包括温度补偿功用。每个模仿传感器来自三个独立的丈量部分的丈量值被馈送至模数转换器（ADC），然后模数转换器（ADC）将它们以数字方式转发给一个微控制器，以进行进一步的信号处理。ADI公司供给的24位Σ-Δ ADC AD7124便是一个适宜的ADC示例，该器材是一款合适高精度丈量运用的全集成式低噪声模仿前端。其输入能够装备为差分输入或单端/伪差分输入。此外，AD7124具有可编程放大器级，以保证小幅度信号能够直接接入。
图1.进行土壤湿度、pH值和温度丈量的简化电路
pH值丈量
因为pH传感器一般具有较高的阻抗输出（约1 GΩ），无法驱动ADC输出，所以需求一个高精度运算放大器来缓冲传感器输出。因为传感器的输出阻抗高，为了最小化偏置差错，低运算放大器输入偏置电流就非常重要。在本电路设计中，运用了ADA4661-2轨到轨运算放大器。pH传感器供给双极性输出，输出的最大信号为±414 mV。AD7124的内部偏置生成器可用于将其输入共模电压设置为AVDD/2，从而在传感器输出端发生AVDD/2 ± 414 mV。
组件的噪声特性对丈量体系的分辨率也有影响。AD7124（全功率形式，增益 = 1，输出数据速率 = 25 SPS）的有用噪声为VNOISE，EFF = 570 nV，因而发生峰峰值VNOISE，PP = 3.76 μV（6.6 × VNOISE， EFF）。ADA4661-2的噪声组件VNOISE，PP = 3 μV增加之后，发生的总噪声为VNOISE， PP， TOTAL = 4.8 μV。 因为ADC的最大输入电压规模为6.6 V，导致无噪声分辨率为：
土壤湿度丈量
现在常用的土壤湿度传感器一般是电容式，经过介电常数来丈量水分含量。因为水比土壤中的其他元素具有更高的介电常数，因而传感器能够经过电容改变来检测含水量的改变。图1所示的电路运用3线传感器（电源、接地和电压输出）。为了使功耗最小化，传感器大部分时刻都处于睡觉形式，只要在需求丈量时才经过VSENSOR激活。
在噪声特性方面，因为传感器与ADC直接相连，因而与pH丈量值比较，无噪声分辨率略高：
温度丈量
因为电极涂层和老化进程，pH传感器的行为随时刻而改变。为了坚持最高的准确度，定时校准必不可少。为此，一般要丈量已知的液体，并与NIST参阅表中给出的相应温度的pH值进行比较，这些参阅表应随附在软件中。温度丈量选用三线电阻温度检测器（RTD）进行，如图2所示。因为AD7124的可编程励磁电流源，RTD能够直接连接到ADC（IOUT1、IOUT2）。
图2.RTD温度丈量电路
定论
如图所示，土壤湿度和pH值的丈量相对简单。因为pH传感器对温度的依赖性很强，所以需求经过额定的温度丈量进行温度补偿。
作者简介
Thomas Brand于2015年10月参加德国慕尼黑的ADI公司，其时他还在攻读硕士。2016年5月至2017年1月，他参加了ADI公司的现场运用工程师训练生项目。2017年2月，他开端担任现场运用工程师。首要担任工业大客户。此外，他还专心于研讨工业以太网，并为中欧的相关业务供给支撑。
他结业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业，之后在德国康斯坦茨运用科学大学取得世界出售硕士学位。
