在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)信息化中，信息的采集主要有溫度、濕度、雨量、土壤濕度、土壤溫度、風速、風向、靜輻射、流量、壓力信號等，對這些信息的有效采集需要選擇能夠滿足要求并簡單易用、性價比高的傳感器。本文結(jié)合北京農(nóng)業(yè)信息技術研究中心的實際應用經(jīng)驗，主要針對空氣和土壤的溫濕度的測量與控制，探討農(nóng)業(yè)信息化中溫濕度傳感器的選擇與應用。

溫度傳感器包括熱電偶傳感器、熱電阻傳感器、熱敏電阻、屏，體管溫度傳感器以及近幾年出現(xiàn)的集成模塊溫度傳感器等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要采集的溫度數(shù)據(jù)有空氣溫度和土壤溫度，通常采用熱電阻rT1oo來測量土壤溫度，用全數(shù)宇式的集成溫度傳感器測量空氣溫度。

一、土壤溫度傳感器

土壤溫度的數(shù)據(jù)采集采用熱電阻rT1oo溫度傳感器，熱電阻的優(yōu)點是線性度好，精度高，有較好的長期穩(wěn)定性，工作溫度范圍大，只要經(jīng)過適當?shù)臄?shù)據(jù)處理就可以傳輸、顯示并記錄其溫度輸出。鉑電阻在0℃時的額定電阻值是Ioo}，它是一種標準化的器件，鉑金屬的長期穩(wěn)定性、可重復操作性、快速響應及較寬的工作溫度范圍等特性使其能夠適合多種應用，鉑電阻的電阻和溫度并非成線性關系，但是經(jīng)過一定的溫度補償后基本成線性關系。所以只要將已知的電流流過該電阻就可以得到與溫度成正比例的輸出電壓。根據(jù)已知的電阻和溫度的關系就可以知道被測溫度值。在實際應用中，用三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317自制1mA的恒流源給土壤溫度傳感器供電，即可得到滿足要求范圍的電壓信號輸出，其原理如圖1所示。

二、空氣溫度傳感器

空氣溫度的信號采集選用全數(shù)宇式的集成溫度傳感器DS18B20o DS18B20是關國DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求，通過簡單的編程實現(xiàn)9一12位的數(shù)值讀數(shù)方式。可以分別在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)宇量，而且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方而有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。其典型的接線圖如圖2所示。由接線方式可以看出，用一條傳輸線就可以完成溫度傳感器的信號的采集，這是采用外部供電的一種接線方式，此種方式溫度信號的轉(zhuǎn)換速度比較快，可以適應實時性要求比較高的場合。

在電路中，為了滿足信號遠程傳輸?shù)囊螅捎昧巳龖B(tài)緩沖器74ALS244作信號驅(qū)動，提高了信號傳輸?shù)目煽啃浴S18B20也可以采用內(nèi)部電源供電，但這種單線接線方式，溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)宇信號的速度比較慢：DS18B20充分利用了單總線的獨特特點，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡，提高系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設計更靈活，方便，而且適合在惡劣的環(huán)境下進行溫度現(xiàn)場測量。http://www.lvdaopeixun.com