基于Arduino的土壤机械阻力连续测量系统设计

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ＺｈａｏＺｈａｎｊｕｎ，ＨａｎＣｈａｎｇｊｉｅ，ＧｕｏＨｕｉ，ＺｈａｎｇＪｉｎｇ，ＨｕａｎｇＱｉｎｇｈｕａ，ＹａｎｇＷａｎｚｈａｎｇ
（Ｊ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００５２，Ｃｈｉｎａ；
赵占军，韩长杰，郭辉，张静，黄青华，杨宛章
（１．新疆农业大学机械交通学院，乌鲁木齐８３００５２；２．新疆新泰凌发动机有限公司，乌鲁木齐８ຫໍສະໝຸດ ３００００）摘
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｆｆｅｃｔｅｄｃｒｏｐｙｉｅｌｄｓ，ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｍａｃｈｉｎｅｒｙｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒ —
ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎｏｆＳｏｉｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＢａｓｅｄｏｎＡｒｄｕｉｎｏ
的可行性、准确性。该系统的测量过程和方法与精准农业实时、连续测量土壤机械阻力的要求相吻合。
关键词：土壤机械阻力；Ａｒｄｕｉｎｏ；传感器；精准农业
中图分类号：Ｓ１５２．９文献标识码：Ａ文章编号：２０９５ — １７９５（２０１５）０４ — ００５５ — ０３
ｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄｗｉｔｈｓｅｎ — ｓｏｔ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｅａｓｕｒｅｄｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｂｙ‘ ‘ Ｓ” ｔｙｐｅｆｏｒｃｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，ｍｅａｓｕｒｅｄｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｙｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｒａｎｇｉｎｇｍｏｄｕｌｅａｎｄｍｅａｓｕｒｅｄｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｓｐｅｅｄｗｉｔｈＧＰＳｍｏｄｕｌｅ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｌｌｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｗａｓｓｔｏｒｅｄｔｏｔｈｅＳＤｃａｒｄｍｏｄｕｌｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＡｒｄｕｉｎｏｐｒｏｇｒａｍｃｏｎｔｒｏ１．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＰｒｏｔｅｕｓａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｈａｒｄｗａｒｅ．ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，Ａｒｄｕｉｎｏ，Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ
要：土壤机械阻力既关系到农作物的产量，又关系到农业机械的作业性能和能量消耗。为了实现土壤机械阻力的
连续测量，开发设计了一套由 “ ｓ ” 型力传感器、ＧＰＳ模块、超声波测距模块、Ａｒｄｕｉｎｏ控制器、ＬＣＤ显示模块和ＳＤ卡模块组成的系统。通过Ａｒｄｕｉｎｏ程序控制，使 “ ｓ ” 型力传感器测量的土壤机械阻力，ＧＰＳ模块测得位置信息及耕地速度，超声波测距模块测得的耕地深度存储到ＳＤ卡模块中。该系统通过Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真和硬件实物的搭接验证了系统
第５卷第４期２０１５年７月
农
业
工
程
Ｖｏｌ＿５ＮＯ．４
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｊｕ１．２０１５
基于Ａｒｄｕｉｎｏ的土壤机械阻力连续测量系统设计
２．ＸｉｎｔａｉｌｉｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｒｕｃｋａｎｄＥｎｇｉｎｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ，Ｕｒｕｍｑｉ８３００００，Ｃｈｉｎａ）

基于Arduino的开源土壤墒情监测系统及方法与相关技术

本技术公开了一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统及方法，系统包括终端、数据线、Arduino开发板、抗干扰电路板、若干个水分传感器；所述终端、Arduino开发板、抗干扰电路板、水分传感器通过数据线连接；所述抗干扰电路板包括电源、电阻、三极管、水分传感器、数模转换器，其电源正极、电源负极、模拟信号端分别与Arduino开发板和水分传感器的的正极、负极、模拟信号端连接；其数字信号端与Arduino开发板的数字信号端连接。

本系统工作电压低(35V)、成本低、开发简单，对于指导用户进行科学灌溉、智能灌溉具有实际意义，成果可转化为具体的经济效益。

技术要求1.一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统，其特征在于，包括终端(1)、数据线(2)、Arduino开发板(3)、抗干扰电路板(4)、若干个水分传感器(5)；所述终端(1)、Arduino开发板(3)、抗干扰电路板(4)、水分传感器(5)通过数据线(2)连接；所述抗干扰电路板(4)包括电源、电阻、三极管、水分传感器、模拟信号端和数字信号端，其电源正极、电源负极、模拟信号端分别与Arduino开发板(3)和水分传感器(5)的的正极、负极、模拟信号端连接；其数字信号端与Arduino开发板(3)的数字信号端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统，其特征在于，所述终端(1)为树莓派。

3.根据权利要求1所述的一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统，其特征在于，所述抗干扰电路板(4)包括至少两个NPN型BC547型三极管。

4.根据权利要求1所述的一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统，其特征在于，所述抗干扰电路板(4)的电阻为300Ω。

5.根据权利要求1所述的一种基于Arduino的开源土壤墒情监测系统，其特征在于，所述水分传感器(5)为电容式水分传感器。

6.一种基于Arduino的开源土壤墒情监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对各水分传感器探头连接导线，对水分传感器、水分传感器与导线接线处进行防水处理；(2)单片机开发板设计：采用Arduino开发板用于水分传感器工作控制；(3)抗干扰电路板设计：通过抗干扰电路板将多路水分传感器与单片机开发板相连；(4)连接电脑：Arduino开发板与电脑相连，用于程序开发、数据采集和蓝牙传输；(5)程序开发：用于进行多路水分传感器监测控制和数据采集、处理与传输；(6)水分传感器率定：采用称重法，对各水分传感器输出信号和实际土壤含水率进行率定，绘制各传感器虑定曲线；(7)土壤含水率定位、连续测定：水分传感器埋设于土壤中，监测输出信号，并与各水分传感器率定曲线进行对照，得到实际土壤含水率。

基于arduino的高效自动化栽苗机设计

基于arduino的高效自动化栽苗机设计
随着城市化和人口增长，粮食和蔬菜的需求也不断增加。

为了满足这一需求，大规模
的农机进行栽种、加工和采摘等步骤已经成为传统的农业生产方式。

然而，这种方式往往
需要耗费大量的时间和资源，同时还需要更多的劳动力。

最近，基于arduino的智能化栽
苗机成为了新的研究热点。

本文提出了一个基于arduino的自动化栽苗机设计。

该机器由一个控制系统部件（使
用arduino板）、一个运动部件（使用步进电机）、多个传感器和一个用于灌溉的系统组成。

为了实现一个更加高效，快速和准确的自动化栽苗机，我们需要使用功能强大的控制
系统。

因此，我们选择了使用arduino板进行控制。

运动部件是该机器的一个重要组成部分。

我们选择的是步进电机。

步进电机是一种适
合于需要精确控制和重复动作的运动部件。

该机器使用多个传感器。

这些传感器会测量土壤湿度，温度和光线强度等参数。

这些
参数有助于确定植物的健康状况，并能够根据需要调整灌溉系统。

该机器还使用一套灌溉系统。

当土壤湿度低于设定阈值时，将自动启动植物灌溉系统。

该系统可能由一个泵组成以加速水分的分配。

此外，还应该添加一个定时器，以便每天对
植物进行定时的浇水。

总之，该机器将使农民能够更有效地种植作物，并大大减少种植过程中的时间和资源
消耗。

使用一个基于arduino的控制系统，配合一个灵活的运动系统，多个传感器以及一
个灌溉系统，这个栽苗机可以极大地提高种植效率和精度，为农业生产带来新的机会。

土壤耕作阻力测试系统研制及标定

基金项目：广东省科技发展计划自助项目（０６２９１０）华南农业２０Ａ０００１；大学校长科学基金项目（０８０２９广东省农机议案项目２０ｋ８１）；
（００）２１
作者简介：甄文斌（９８一）女，东台山人，师，１６，广讲硕士，Ｅ—ｍａ）（ｉｌ
２１０１年７月
农机化研究
第７期
土壤耕作阻力测试系统研制及标定
甄文斌，杨丹彤，黄世醒，陈海波
（南农业大学工程学院，广州华５０４）１６２
摘
要：土壤耕作过程中，土壤对耕作部件的阻力是波动、机的，定机械阻力大小可对部件设计的合理性及随测
中图分类号：￥５．１２９文献标识码：Ａ文章编号：１０１８２１）７一１４－００３— ８Ｘ（０１０Ｏ０４
Ｏ引言
在耕作过程中，作部件对土壤施加作用力，耕使土壤产生切削、碎、转或土壤位移等效应。土壤破翻
参数如表１所示。
表１电阻应变片参数
Ｔｂ１Ｐｒｍｅｅｓｏｅｉｔｎｅｓｒｉａｇａ．ａａｔｒｆｒｓｓｃｔａｎｇｕｅａ
１４・０
２１０７月１年
２１２传感器的贴片．．
农机化研究
与各点输入值相对应的输出值。

土壤机械阻力连续测量系统设计

土壤机械阻力连续测量系统设计
赵占军;郭辉;杨宛章;赵晓伟;韩长杰
【期刊名称】《中国农机化学报》
【年(卷),期】2016(37)4
【摘要】典型的土壤机械阻力连续测量系统在田间作业时,多采用笔记本电脑对数据进行显示和存储。

本设计依据应变测力的测量原理,设计一种能够对土壤机械阻力实现连续测量的系统。

该系统通过Arduino UNO将GPS数据、超声波测距传感器测量的距离数据和"S"型力传感器测得的力数据共同存储到SD卡中,能够准确地测量出土壤机械阻力的实际情况。

本设计体积小、质量轻,成本低,容易操作,能够准确、连续地测量出土壤的机械阻力。

【总页数】5页(P264-268)
【关键词】土壤机械阻力;Arduino;UNO;力传感器;连续测量
【作者】赵占军;郭辉;杨宛章;赵晓伟;韩长杰
【作者单位】新疆农业大学机械交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】S152.9
【相关文献】
1.基于Arduino的土壤机械阻力连续测量系统设计 [J], 赵占军;韩长杰;郭辉;张静;黄青华;杨宛章
2.土壤机械阻力测量方法研究现状及趋势 [J], 赵占军;韩长杰;郭辉;杨宛章
3.陕西渭北旱塬土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究Ⅴ.田间冬小麦土壤-叶片途径水运转阻力研究 [J], 赵立新;荆家海;王韶唐
4.土壤机械阻力的连续测定及空间变异结构分析 [J], 夏拥军;丁为民
5.车载式土壤电导率与机械阻力实时测量系统 [J], 孟超;杨玮;张淼;韩雨;李民赞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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