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彤卫
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1 能慧科技土壤水分 ( 温度 ) 变送器 NHSF48 技术手册武汉中科能慧科技发展有限公司 Wuhan Zhongke Nenghui Technology Development Co., Ltd. 1

2 1 功能特点 NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册 NHSF48 土壤水分传感器是一款高精度高灵敏度的测量土壤水分的传感器通过测量土壤的介电常数, 能直接稳定地反映各种土壤的真实水分含量 NHSF48 土壤水分传感器可测量土壤水分的体积百分比, 是符合目前国际标准的土壤水分测量方法适用于土壤墒情监测科学试验节水灌溉温室大棚花卉蔬菜草地牧场土壤速测植物培养污水处理粮食仓储温室控制精细农业等, 同时在水利气象及各种颗粒物含水量的测量测量精度高, 响应速度快互换性好密封性好, 耐腐蚀, 可长期埋入土壤中使用采用阻燃环氧树脂固化, 完全防水, 可承受较强的外力冲击钢针采用优质材料, 可经受长期电解, 可经受土壤中的酸碱腐蚀测量精度高, 性能可靠, 受土壤含盐量影响较小, 可适用于各种土质具备电源反接保护功能土壤中体积含水率一般不超过 50% 传感器浸泡在小体积的纯水中时, 湿度不一定能达到 100% 要在水池中才有可能 2 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

3 2 技术参数型号 NHSF48AU NHSF48BU NHSF48AI NHSF48BI NHSF48AR NHSF48BR 信号输出类型电压输出 0-2V 输出阻抗 <1Kohm 电流输出 4-20mA 负载电阻 <500ohm RS485 接口,Modbus 协议供电电压 5-15V/DC 直流 12-24V/DC 直流 5-15V/DC 直流最大功耗 DC 直流 DC 直流 ( 当两电流输出通道均 30mA@24V DC 直流为 20mA 时 ) 土壤水分测量区域响应时间 ( 水分与温度 ) 土壤水分测量量程以中央探针为中心, 直径为 7cm 高为 7cm 的圆柱体内小于 1 秒 A( 土壤水分 ):0~100%;( 可定制 :0~30% 0~50%) B( 土壤水分土壤温度 ):0~100%( 可定制 :0~30% 0~50%);-40 ~80 土壤水分测量精度 0-53% 范围内为 ±3%; % 范围内为 ±5% 土壤温度测量量程 -40~80 土壤温度测量精度 ±0.5 防护等级 IP68, 可完全浸没于水中长期使用运行环境 -40~85 储存环境 -40~85 探针材料密封材料安装方式食品级不锈钢黑色阻燃环氧树脂全部埋入或探针全部插入被测介质联系方式 :

4 3 电气连接型号电压输出型电流输出型接线图红色 (V+): 电源正黑色 (G): 电源地蓝色 (O1): 输出信号 ( 温度 ) 棕色 (O2): 输出信号 ( 含水率 ) 黄色 : 请勿连接白色 : 请勿连接绿色 : 请勿连接红色 (V+): 电源正黑色 (G): 电源地蓝色 (O1): 输出信号 ( 温度 ) 棕色 (O2): 输出信号 ( 含水率 ) 黄色 : 请勿连接白色 : 请勿连接绿色 : 请勿连接 4 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

5 RS485 接口红色 (V+): 电源正蓝色 (O1): 请勿连接黑色 (G): 电源地棕色 (O2): 请勿连接型 Modbu s 协议黄色 (T+): RS485+/A/T+ 白色 (T-): RS485-/B/T- 绿色 (SET): 接 V+( 电源正 ) 时上电启动模块进入设置模式不连接或者接 G( 电源地 ) 时上电启动进入运行模式模块的配置参数如 Modbus 地址, 波特率, 校验位, 通讯协议等是由模块内部的 EEPROM( 掉电存储设备 ) 内存储的有时会忘记这些参数的具体配置而导致不能与模块进行通讯为了防止这个问题, 模块有一特殊的模式称作设置模式当模块以设置模式上电启动时, 模块会以以下参数进行通讯 : 1. Modbus 地址固定为 0 2. 通信配置为 9600,N,8,1(9600bps, 无校验位,8 个数据位, 一个停止位 ) 3. 通信协议为 Modbus-RTU EEPROM 中的配置参数不会因为模块进入设置模式时而改变, 当模块处于运行模式时仍会按照 EEPROM 中的这些配置参数进行通讯 4 外型尺寸选型订购与安装说明 4.1 外型尺寸 140*45*15MM 联系方式 :

6 4.2 选型订购 NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册系列代码 1 测量参数 NHSF48- A B 土壤体积含水率 (VWC) 土壤体积含水率 (VWC) 与温度代码 2 无土壤体积含水率范围 0-100%( 默认量程段 ) 0-50% 0-30% 代码 3 U I R F G 输出信号电压输出 0-2V 电流输出 4-20mA RS485 接口,Modbus 协议 RS485 接口,Modbus 协议 & 电压 0-2V 输出 RS485 接口,Modbus 协议 & 电流 4-20mA 输出 SDI-12 接口客户订制型号举例 : NHSF48 系列, 土壤体积含水率 (VWC) 与温度, 土壤体积含水率范围 0-100%,RS485 接口,Modbus 协议选型代码如下 : NHSF48- B - R 6 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

7 4.3 安装说明快速测量法 : 选定合适的测量地点, 避开石块, 确保钢针不会碰到石块之类坚硬物体, 按照所需测量深度刨开表层土, 保持下面土壤原有的松紧程度, 握紧传感器体垂直插入土壤, 插入时不可前后左右晃动, 确保与土壤紧密接触一个测点的小范围内建议测多次求平均埋地测量法 : 垂直挖直径大于 20 厘米的坑, 深度按照测量需要, 然后在既定深度将传感器钢针水平插入坑壁, 将坑填埋压实, 确保与土壤紧密接触稳定一段时间后, 即可进行连续数天数月乃至更长时间按的测量和记录如果在较坚硬的地表测量时, 应先钻孔 ( 孔径应小于探针直径 ), 再插入土壤中并将土压实然后测量 ; 传感器应防止剧烈振动和冲击, 更不能用硬物敲击由于传感器为黑色封装, 在强烈阳光的照射下会使传感器使急剧升温 ( 可达 50 以上 ), 为了防止过高温度对传感器的温度测量产生影响, 请在田间或野外使用时注意遮阳与防护. 5 土壤体积含水率, 温度与输出的换算联系方式 :

8 型号参数范围换算关系 NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册电压输出 0-2V 对应温度对应容积含水率 0-30% 温度 =60.0* 电压 -40 如测量到电压为 1.5V, 则温度 =60.0*1.5-40=50.00 容积含水率 =0.15* 电压如测量到电压为 1.5V, 则容积含水率 =0.15*1.5= 0.225=22.5% 对应容积含水率 0-50% 容积含水率 =0.25* 电压如测量到电压为 1.5V, 则容积含水率 =0.25*1.5=0.375=37.5% 电流输出 4-20m A 对应容积含水率 0-100% 对应温度对应容积含水率 0-30% 容积含水率 =0.5* 电压如测量到电压为 1.5V, 则容积含水率 =0.5*1.5=0.75=75.0% 温度 =7.5* 电流 -70 如测量到电流为 10mA, 则温度 =7.5*10-70=5.00 容积含水率 = *( 电流 -4) 如测量到电流为 10mA, 则容积含水率 = *(10-4)= =11.25% 8 对应容积含水率容积含水率 = *( 电流 -4) 如测量到 0-50% 电流为 10mA, 则容积含水率 = *(10-4)= =18.75% 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

9 RS485 接口,Mo dbus 协议客户订制对应容积含水率 0-100% 对应温度对应容积含水率 0-30% 对应容积含水率 0-50% 对应容积含水率 0-100% 容积含水率 = *( 电流 -4) 如测量到电流为 10mA, 则容积含水率 = *(10-4)= 0.375=37.5% 温度 = 温度寄存器值 /100 如读取到的数据为 2013, 则温度 = 2013/100=20.13 容积含水率 = 容积含水率寄存器值 /10000 如读取到的数据为 1568, 则温度 = 1568/10000=15.68% 订制型号的输出请联系技术支持注 : 公式中电压单位为伏 (V), 电流单位为毫安 (ma) 联系方式 :

10 6 Modbus 通信协议 6.1 串行通信参数 Modbus 是一种串行通信协议, 是 Modicon 为使用可编程逻辑控制器 (PLC) 而发表的它已经成为工业领域通信协议标准, 并且现在是工业电子设备之间相当常用的连接方式 Modbus 在工业现场中有着广泛的应用 Modbus 协议是一个主 / 从架构的协议有一个节点是主节点, 其他使用 Modbus 协议参与通信的节点是从节点每一个从设备都有一个唯一的地址通讯参数默认值为 : 波特率 9600bps, 一个起始位,8 个数据位, 无校验, 一个停止位通讯协议为 Modbus RTU 协议通讯参数可由设置程序或者 Modbus 命令改变 6.2 Modbus 寄存器参数名称寄存器参数 Modbus 参数范围及说明默认值地址类型功能号 (16 进制 ) 通道 0 10 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

11 温度值 0x0000 INT16, 3/ (TEMPRATU 只读除以 100 得到实际的 RE) 温度值无温度测量的型号读出值始终为 0 无容积含水 0x0001 INT16, 3/ 无率只读除以得到实际 (VWC) 的容积含水率保留 0x0002 INT16, 只读保留 0x0003 INT16, 只读 3/4 总是 0 无 3/4 总是 0 无容积含水 0x0004 INT16, 3/4 容积含水率原始 AD 无率原始 AD 只读值值 (VWCRAWAD ) 保留 0x0005 INT16, 只读保留 0x0006 INT16, 只读 3/4 总是 0 无 3/4 总是 0 无联系方式 :

12 保留 0x0007 INT16, 3/4 总是 0 无只读土壤类型 0x0020 UINT16 3/6/ : 矿物 (SOILTYPE, 只读 0: 矿物土 ( 耕种用 ) 土 ( 耕 ) 1: 沙土种用 ) 2: 粘土 3: 有机质土 Modbus 从 0x0200 UINT16 3/6/ 机地址, 读写 (ADDRESS) 串行通信 0x0201 UINT16 3/6/ :9600 波率, 读写 0:1200bps bps (BAUDRATE 1:2400bps ) 2:4800bps 3:9600bps 4:19200bps 5:38400bps 6:57600bps 7:115200bps 12 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

13 串行通信 0x0202 UINT16 3/6/16 0~1 协议, 读写 0:Modbus RTU (PROTOCOL 1:Modbus ASCii ) 2:ADAM 研华协议 3:ADAM 研华协议 ( 带校验 ) 0:Modb us RTU 串行通信 0x0203 UINT16 3/6/ : 无校校位, 读写 0: 无校验验 (PARITY) 1: 偶校验 2: 奇校验串行通信 0x0204 UINT16 3/6/16 1 1:8 个数据位, 读写 1:8 个数据位数据位 (DATABITS ) 串行信停 0x0205 UINT16 3/6/ :1 个止位, 读写 0:1 个停止位停止位 (STOPBITS 1:2 个停止位 ) 联系方式 :

14 串行通信延时响应 (RESPONSE DELAY) 0x0206 NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册 UINT16 3/6/ , 读写接受到主机请求命令后延时一段时间然后响应延时时间为设置值 *10 毫秒设置为 0 时不延时串行通信主动输出时间间隔 (ACTIVEOU TPUTINTER VAL) 0x0207 UINT16, 读写 3/6/ 不需要主机进行请求, 以固定的时间间隔自动发送数据时间间隔为设置值 *1 秒设置为 0 时禁止主动输出功能 UINT16:16 位无符号整数寄存器 INT16:16 位有符号整数寄存器 UINT32:32 位无符号整数寄存器 UINT32:32 位有符号整数寄存器 BIT: 位寄存器 0 14 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

15 6.3 Modbus 寄存器参数说明 TEMPERATURE --- 温度值参数默认值 : 无范围参数存储无意义 : 温度测量值, 负数用补码表示举例 : 如果返回的值是 0702H (16 进制, 原码 ), 则第一字节高字节为 07H, 第二字节低字节为 02H, 那么温度测量值为 (07H*256+02H) /100=17.94 摄氏度如果返回的值是 FF05H (16 进制, 补码 ), 则第一字节高字节为 FFH, 第二字节低字节为 05H, 那么温度测量值为 ((FFH*256+05H) -FFFFH-1H)/100 =(FF05H-FFFFH-1H)/100=-2.51 摄氏度 VWC --- volumetric water content 容积含水率参数范围默认值 : 无参数存储无意义 : 容积含水率测量值举例 : 如果返回的值是 071DH (16 进制 ), 则第一字节高字节为 07H, 第二字节低字节为 1DH, 那么容积含水率测量值为 (07H*256+1DH) 联系方式 :

16 /10000=(7*256+29)/10000=18.21% NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册 VWCRAWAD --- volumetric water content raw ad 容积含水率原始 AD 值参数范围不固定默认值 : 无参数存储无意义 : 容积含水率原始 AD 值举例 : 如果返回的值是 071DH (16 进制 ), 则第一字节高字节为 07H, 第二字节低字节为 1DH, 那么容积含水率原始 AD 值为 (07H*256+1DH) =(7*256+29) =1821 SOILTYPE --- soil type 土壤类型参数范围 0-3 默认值 : 0 参数存储立即存储意义 : 土壤类型 0: 矿物土 ( 耕种用土 ) 1: 沙土 2: 粘土 3: 有机质土举例 : 如果返回的值是 071DH (16 进制 ), 则第一字节高字节为 07H, 第二字节低字节为 1DH, 那么容积含水率原始 AD 值为 (07H*256+1DH) =(7*256+29) = 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

17 SLAVEADDR --- Modbus 从机地址参数范围默认值 :1 参数存储立即存储 Modbus 地址, 可设置为当模块外部的地址拨码开关设置为址 0 时, 使用此寄存器的内容作为从机地址设置后需要重新上电或者使用 RST 命令重新启动模块, 使此地址生效使用此命令修改模块地址不需要打开机壳即可设置 BAUDRATE --- 串行通信波特率参数范围 0-7 默认值 :3 0:1200bps 1:2400bps 2:4800bps 3:9600bps 4:19200bps 5:38400bps 6:57600bps 7:115200bps 参数存储立即存储 PROTOCOL --- 串行通信协议联系方式 :

18 参数范围 0~1 默认值 :0 0:Modbus RTU 1:Modbus ASCii 参数存储立即存储 PARITY --- 串行通信校验位参数范围 0-2 0: 无校验 1: 偶校验 2: 奇校验参数存储立即存储默认值 :0 DATABITS --- 串行通信数据位参数范围 1 1:8 个数据位参数存储立即存储默认值 :1, 只支持 8 个数据位, 其他无效 18 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

19 STOPBITS --- 串行通信停止位参数范围 0-1 0:1 个停止位 1:2 个停止位参数存储立即存储默认值 :0 RESPONSEDELAY --- 串行通信延时响应参数范围默认值 :0 参数存储立即存储串行通信延时响应在以下情况下使用 : 当主机发送请求命令后, 模块延时 (RESPONSEDELAY*10) 毫秒, 然后将响应数据返回给主机比如设置 RESPONSEDELAY=5, 那么模块延时 5*10=50 毫秒后响应主机请求设置为 0 时为无延时立即响应此命令主要应用于主机从 RS485 发送状态切换为接收状态时速度比较慢的场合 ACTIVEOUTPUTINTERVAL --- 串行通信主动输出时间间隔参数范围默认值 :0 参数存储立即存储串行通信主动输出时间间隔在以下情况下使用 : 主机不需要发送请求命令, 模块主动输出响应数据, 输出间隔为 ACTIVEOUTPUTINTERVAL 联系方式 :

20 秒, 比如设置 ACTIVEOUTPUTINTERVAL=5, 那么模块每 5 秒按照设置的通信协议输出数据设置为 0 时主动输出无效, 需主机请求后方可响应此命令主要应用于 GPRS 等无线传输时, 需要终端节点主动发送数据的场合注意 : 当设置为主动输出数据时,RS485 总线上只能连接一个模块, 以避免总线数据冲突 6.4 CRC16 校验说明以及例程举例 : 读寄存器 0x0000H-0x0001H, 即温度容积含水率的测量值请求 : C4 0B(8 个字节 ) 设备地址 1 字节 0x01 功能号 1 字节 0x03 起始寄存器地址 2 字节 0x0000 寄存器数量 2 字节 0x0002 校验 2 字节 0xC40B 20 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

21 响应 : D E1 7E(9 个字节 ) 设备地址 1 字节 0x01 功能号 1 字节 0x03 有效字节数 1 字节 0x04 数据 4 字节 0x07( 温度高字节 ) 0x02( 温度低字节 ) 0x07( 容积含水率高字节 ) 0x1D( 容积含水率低字节 ) 校验 2 字节 0xE17E 当接收到设备返回的 9 个字节数据后, 进行以下 crc 计算操作, 其中 num( 输入参数 2)= 9 // //CRC 计算 C51 语言函数如下 // 输入参数 1:snd, 待校验的字节数组名 // 输入参数 2:num, 待校验的字节总数 ( 包括 CRC 校验的 2 个字节 ) // 函数返回值 : 校验失败时返回非 0 值校验成功返回 0 // unsigned int calc_crc16 (unsigned char *snd, unsigned char num) { 联系方式 :

22 } NHSF48 土壤水分 ( 温度 ) 传感器技术手册 unsigned char i, j; unsigned int c,crc=0xffff; for(i = 0; i < num; i ++) { c = snd[i] & 0x00FF; crc ^= c; for(j = 0;j < 8; j ++) { if (crc & 0x0001) { crc>>=1; crc^=0xa001; } else { crc>>=1; } } } return(crc); 22 网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2

23 得到返回结果为 0 时那么校验成功, 如果校验失败返回为非零值校验成功后, 使用以下公式计算温度和容积含水率 ( 负数以补码表示 ): 此时温度 =(07H*256+02H)/100=17.94 此时容积含水率 =(07H*256+1DH)/10000=(7*256+29)/10000=18.21% 如果校验不成功, 说明传输过程发生错误, 应放弃此次采集到的数据, 重新采集联系方式 :

24 公司名称 : 武汉中科能慧科技发展有限公司电话 : 手机 : Q Q: 邮编 : 能慧网站 : 地址 : 武汉市东湖新技术开发区地球空间国家信息产业基地 II 区 A-2 V

温湿度传感器用户手册-RS485-V1.0

温湿度传感器用户手册-RS485-V1.0 温湿度传感器用户手册 V1. 1 功能特点 THS1 系列温湿度传感器是一款高精度高灵敏度的测量空气温度和湿度的传感器采用了进口数字温湿度传感芯片, 能直接稳定地反映现场温度湿度是符合目前国际标准的温湿度测量方法适用于科学试验温室大棚植物培养粮食仓储温室控制节水灌溉精细农业等测量具有以下有点 : 测量精度高, 响应速度快互换性好, 性能可靠通用通讯接口使用方便宽输入电压范围