直观简便的土壤干湿度检测仪

　　工作原理
　　
　　酸碱盐都是电解质，它们在水中发生电离而导电。土壤中含有大量的各种无机盐，土壤的含水量不同即湿度不同，导电性能也不同。湿度大，导电能力强，即电阻小，土壤干，导电能力差，即电阻大。通过大量的观察和测量：最适宜植物生长的土壤湿度，其电阻值一在5KΩ-10KΩ之间，低于5KΩ过湿，高于10KΩ过干，均不利于植物生长。本检测仪正是利用土壤的湿度不同，电阻不同，通过电路使显示的发光管数目不同而制作的。本制作所用的核心元件是一块四电压比较器集成电路LM339，它内部含有四个相同的电压比较器，见上图（a），每一个电压比较器都有“+”“-”两个输入端，一个输出端，如上图（b），当输入端电压U+>U-时，输出端U0为高电压，U+<U-时，U0为低电压。用它组成的检测电路如下图所示，R1-R5组成串联分压电路，使每个电压比较器的“-”端，固定不同的基准电压值，按图标阻值可以算得a.b.c.d的电压分别是7.5V6V、4.5V、3V，所有比较器的“+”端接在一起与探针B相连，另一探针A接电池正极，两探针间测得的土壤电阻，与R6串联分压使各比较器得到一个U+值，凡满足U+<U-的比较器，其输出为低电压，所接的发光二极管导通发光，L1未接比较器而始终发光，R7-R11为各发光二极管的限流电阻。例如两探针间的土壤电阻为8KΩ，则U+=9V×[10K/（8K+10K）]=5V，低于a、b两点电压，相应这两个比较器输出端为低电压，则L1、L2、L3发光，表示土壤湿度适中，适宜植物生长。若两探针间的土壤电阻为1KΩ，U+=9V×[10K/（1K+10K）]=8.2V，均高于a、b、c、d各点电压，相应四个比较器输出端均为高电压，只有L1发光，表示土壤极湿，植物易烂根死亡。这样土壤的湿度就通过发光管亮的数目直观形象的反应了出来。各种情况如以下附表所示。

显示状态 土壤电阻 土壤干湿度 植物生长情况 应采取的措施 L₁~L₅亮 ≥20K 极干（旱） 叶片干萎.生长停止.易死亡. 立即浇水.并挡风遮光.叶面喷水. L₁~L₄亮 10~20K 较干 生长受到抑制. 应浇水. L₁~L₃亮 5~10K 适中 适宜植物生长. 不浇水. L₁.L₂亮 2~5K 较湿 影响根系呼吸.易根腐叶黄 控制浇水.通风透光. L₁亮 ≤2K 极湿（涝） 根系呼吸困难.易烂根死亡. 采取排涝措施.

　　制作方法
　　
　　本装置所用元件少，电路简单，可自行设计刻制线路板，上图可供制作者参考。为保证集成电路的焊接安全及调换方便，可在集成电路位置先焊接一只14脚集成电路插座，再焊接周围元件。探针可用2颗5cm长的铁钉（直径2mm左右的铜棒更好），3.5cm长作为探针，1.5cm段焊在线路板上固定，两针相距2cm 左右，然后用导线连接9V叠层电池及小型按钮开关。只要各元件选择、安装无误，本电路不用调试即可工作，此时按下按钮所有发光管都亮，用导线短路两针，只有L1亮，即证明电路工作正常。最后找一个大小适当的塑料盒或用有机玻璃板粘制一个盒作外壳，尺寸约为4.5×10×2cm ，线路板及叠层电池放在盒内，两根探针伸出盒外，按钮露在盒外便于操作，5只发光管可露在外面，以便观察。外形示意图如下图所示。

　　使用方法
　　
　　本装置操作极为简单，手持检测仪，把两探针全部插入土壤，按下按钮，观察发光管亮数即可知道土壤湿度及植物生长状况，以采取相应措施。例如：测量时四只发光管亮，表示土壤较干，植物生长缓慢，应该浇水，其它情况如附表。本装置特别适合测量盒栽植物的土壤湿度，若应用于大田土壤湿度测量，只需将探针加长至10cm，R6改为8.2K即可。
　　
　　另外，土壤的电阻除主要决定于湿度，还与土壤的温度等有关，但这些次要因素对上表测量结果影响不大，同学们可在实践中进行观察总结，研究这些因素对测量结果的影响及改进措施。

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