土壤水势变送器使用说明
第1章 产品介绍
1.1 产品概述
土壤水势传感器是我司自主研发的一款可以测量土壤中任意点土壤湿度变化情况的传感器,也是一款以介电常数原理为基础的传感器;能够对不同土层的土壤湿度进行快速、准确、全面地监测。
土壤湿度对作物的生长起着十分重要的作用,使用我司研发的土壤水势传感器可以准确检测土壤中湿度变化,通过检测的数据来进行改善土壤,让农作物处于最佳的生存环境,从而提高产量,并且极大的方便了客户系统的评估土壤情况。
1.2 应用环境
广泛适用于园林灌溉监测、墒情监测、农耕指导、水利建设、矿山监测、地质勘探、科学实验以及牧草种植等多种环境湿度的监测。
1.3 产品功能特点
l 实时监测不同层次土壤湿度
l 塑料管中上下移动,实现对各个土层土壤水分含量的动态观测
l 设备采用标准的modbus协议
1.4 产品优势
l 采用高灵敏探头,响应速度快
l 稳定、可靠,测量准确
l 零点漂移小,重复性好
l 产品防护等级IP67
l 产品经过多种环境测试,抗干扰能力
1.5 产品参数
参数名称 | 参数内容 |
水势测量范围 | 0~-100kPa |
测量精度 | ±0.1%F.s |
分辨率 | 0.1kPa |
通讯方式 | RS485 |
防护等级 | IP67 |
工作温度 | 5℃至45℃ |
工作湿度 | 0至95%(相对湿度)、无凝结 |
直流供电(默认) | 12-24VDC |
耗电 | ≤0.5W(@12V DC , 25℃) |
输出信号 | RS485输出(Mondbus协议) |
工作压力范围 | 0.9-1.1atm |
第2章 硬件连接
2.1 产品外观
下面两张图片分别是485版本外观尺寸图,如图所示:
2.2 产品清单
安装设备前请检查设备清单
名称 | 数量 |
高精度传感器 | 1台 |
12V防水电源 | 1台(选配) |
USB转485设备 | 1台(选配) |
保修卡/合格证 | 1份 |
2.3 接线说明
设备电源供电采用12VDC供电,485信号线接线时注意A/B两条线不能接反,如图(表)所示:
| 线色 | 说明 |
电源 | 棕色 | 电源正(12-24VDC) |
黑色 | 电源负 |
通信 | 黄(灰)色 | 485-A |
蓝色 | 485-B |
出厂默认提供1.25米长线材,客户可根据需要按需延长线材或者顺次接线。
注意在某些出厂批次中可能提供的线序中没有黄色线,此时灰色线等价替换黄色线作用。
2.4 使用事项
(1)土壤水势传感器使用、安装时主要掌握好用无气水和将陶土管中的空气排除干净这两个环节。除气瓶中的空气不仅影响仪器测量精度和产生迟后现象,而且严重的还会影响仪器的正常使用。
(2)水势传感器中注入无气水(冷开水)直到加满为止,将传感器直立10-20分钟(不要加盖子),让水把陶土管湿润,并见水从陶土管表面滴出。再将传感器注满无气水,加盖子密封,并将仪器直立,让陶土管在空气中蒸发。约二小时后,此时从陶土管、压电传感器、有机玻璃管中,会有埋藏的气泡逸出,轻轻敲打传感器,使气泡集中到上部。再将陶土管浸入无气水中,此时变送器读数回到零附近,打开盖子,重新充满无气水,加盖子密封,并将仪器直立,让陶土管在空气中蒸发。上述操作反复2-3次。反复做几次除气处理,在除气的同时,传感器中的空气自动排出而为水充满。
(3)仪器在湿土中使用,测量由湿变干的过程,水势传感器可以从饱和时开始测量;若需要在较干的土壤中作用,测量由干变湿的过程,干土的初始含水量须在水势传感器的测量范围内(<0.85巴),先将水势传感器风干达到被测干土的吸力值,然后插入土壤中使用。
(4)在室外使用时,由于温度变化大,以及使用周期长,就要对水势传感器和变送器采取一些保护措施.如在水势传感器上外罩避免日光趋势照射.为减少温差波动对传感器的影响,可将传感器埋入土中.为了防止土壤中的水气渗入,做一个塑料管密封套保护传感器。
(5)一般来讲,如埋设前传感器内部的空气基本除净,且土壤的湿度在传感器的测量范围内,则可连续维持20-25天不必重新加水。当气温降到冰点前,应将传感器撤离。
(6)陶土头切忌油污,以免堵塞细孔,传感器失灵。
(7)仪器通常在5~45℃温度范围内使用。同时应注意避免其它电磁场的干扰。
2.5 测量方法
选定合适的测量地点,根据需要测量的深度,并且按照的尺寸进行打孔测试,将坑填埋严实,测量仪开始工作,稳定一段时间后,即可进行连续数天,数月乃至更长时间的测量和记录。采集方式如图所示:
2.6 注意事项
l 测量仪必须垂直插入测试环境中
l 设备埋入测试环境时,切勿过力按压
l 不适用于对于盐分较大的盐碱地、沙地、或者其他粉末状物体的绝对水分测量
l 切勿在土壤杂质,石子、根、不容易溶解的环境中使用
第3章 通信协议
3.1 通讯基本参数
参数 | 内容 |
编码 | 8位二进制 |
数据位 | 8位 |
奇偶校验位 | 无 |
停止位 | 1位 |
错误校验 | CRC(冗余循环码) |
波特率 | 2400bps/4800bps/9600bps可设,出厂默认为9600bps |
3.2 数据帧格式定义
采用Modbus-RTU通讯规约,格式如下:
初始结构≥4字节的时间
地址码=1字节
功能码=1字节
数据区=N字节
错误校验=16位CRC码
结束结构≥4字节的时间
地址码:为变送器的地址,在通讯网络中是唯一的(出厂默认0x01)。
功能码:主机所发指令功能指示,本变送器只用到功能码0x03(读取寄存器数据)。
数据区:数据区是具体通讯数据,注意16bits数据高字节在前!
CRC码:二字节的校验码。
问询帧
地址码 | 功能码 | 寄存器起始地址 | 寄存器长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 1字节 | 1字节 |
应答帧
地址码 | 功能码 | 有效字节数 | 数据一区 | 第二数据区 | 第N数据区 | 校验码 |
1字节 | 1字节 | 1字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 | 2字节 |
3.3 寄存器地址
寄存器地址 | PLC或组态地址 | 内容 | 操作 |
0002H | 40003 | 土壤水势值(单位0.1kPa) | 只读 |
0100H | 40101 | 设备地址(0-252) | 读写 |
0101H | 40102 | 波特率(2400/4800/9600) | 读写 |
3.4 通讯协议示例以及解释
3.4.1 读取设备地址0x01的土壤水势值
问询帧
地址码 | 功能码 | 起始地址 | 数据长度 | 校验码低位 | 校验码高位 |
0x01 | 0x03 | 0x000x02 | 0x000x01 | 0x25 | 0xCA |
应答帧
地址码 | 功能码 | 有效字数 | 水势值 | 校验码 低位 | 校验码 高位 |
0x01 | 0x03 | 0x02 | 0x02 0x92 | 0x5A | 0x3D |
土壤水势:
0292H(十六进制)=658=>土壤水势=65.8kPa