简介

该传感器适用于土壤的测量与观测，5-30V宽电压供电，RS485输出，可检测土壤电导率（EC）与酸碱度（PH），响应快，输出稳定，可搭配Arduino UNO R3与TTL转485扩展板，快速搭建测试。

土壤传感器防护等级为IP68，采用黑色阻燃环氧树脂真空灌装密封，探针材质选用316型不锈钢，具有防锈防水防腐蚀、耐盐碱腐蚀、耐长期电解，受土壤含盐量影响较小，可长期埋入土壤中，适用各种土质。

土壤传感器带有电导率自动温度补偿功能，无论环境如何变化，都能确保测量的准确性，广泛适用于科学实验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、粮食仓储及各种颗粒物含水量和温度的测量。

土壤电导率(EC)是土壤中盐的水平(盐度)。这些参数是土壤肥力和健康的重要指标，并最终影响植物。当土壤含盐量高时，即使土壤中的水分含量很高，盐分也会使植物难以吸收水分。这种情况最终会“烧毁”植物。在土壤湿度、温度和EC水平的最佳范围内，植物在其偏好的环境中生长得最好。种植者需要这些参数的数据，并了解需要采取什么行动来确保植物健康和更高的产量。

土壤酸碱度, 又称“土壤反应”。它是土壤溶液的酸碱反应，主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，以PH值表示。PH值等于7的溶液为中性溶液；PH值小于7，为酸性反应；PH值大于7为碱性反应。 土壤酸碱度一般可分为以下几级：

PH值 土壤酸碱度

＜4.5 极强酸性

4.5—5.5 强酸性

5.5—6.5 酸性

6.5—7.5 中性

7.5—8.5碱性

8.5—9.5 强碱性

＞9.5 极强碱性

特点

• 5-30V宽电压供电
• RS485输出，可搭配Arduino使用
• 带自动温度补偿，精度高，响应快，输出稳定
• 不锈钢探针，可长期埋入土里或水里
• 树脂真空灌装密封，IP68防护等级

技术规格

• 供电电压：DC5-30V
• 功耗：0.5W@24V
• 输出方式：RS485
• 检测参数：电导率（EC）、酸碱度(PH)
• EC参数
  • 量程：0-20000us/cm
  • 分辨率：1us/cm
  • 精度：0-10000us/cm@±3%FS，10000-20000us/cm@±5%FS
  • 温度补偿：内存温度补偿，补偿范围0-50°C
• PH参数
  • 量程：3-9PH
  • 分辨率：0.1PH
• 防护等级：IP68
• 探针材料：防腐特制电极
• 密封材料：黑色阻燃环氧树脂
• 工作温度：-20°C~+60°C
• 线长：2m

引脚示意图

尺寸图

通信协议

1、通讯基本参数

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：为传感器的地址，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，本传感器只用到功能码 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。

主机问询帧结构：

从机应答帧结构：

3、通讯协议示例及解释

举例：读取EC、PH二合一设备（地址 0x01）的参数值

问询帧（16 进制）：

应答帧（16 进制）：

电导率计算：

• 电导率：03E8 H (十六进制)= 1000 => 电导率 = 1000 us/cm

PH计算：

• PH：0038 H（十六进制）= 56 => PH = 5.6

4、寄存器地址

使用教程

准备

• 硬件

  Arduino UNO x1

  TTL转RS485扩展板（DFR0259） x1

  RS485土壤传感器(温度&湿度&PH) x1

• 软件

  Arduino IDE，点击下载 Arduino IDE

接线图

烧录代码前，请将扩展板的收发模式开关切换到AUTO，运行/编译开关切换到OFF，烧录代码后，运行/编译开关切换到ON，串口波特率选择9600

示例代码

uint8_t Com[8] = { 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x04, 0x44, 0x09 };
float ph;
int ec;
void setup() {
  Serial.begin(9600);  //初始化串口
}
void loop() {
  readECPH();
  Serial.print("EC = ");
  Serial.print(ec, 1);
  Serial.print(" us/cm ");
  Serial.print("PH = ");
  Serial.println(ph, 1);
  delay(1000);
}
void readECPH(void) {
  uint8_t Data[12] = { 0 };
  uint8_t ch = 0;
  bool flag = 1;
  while (flag) {
    delay(100);
    Serial.write(Com, 8);
    delay(10);
    if (readN(&ch, 1) == 1) {
      if (ch == 0x01) {
        Data[0] = ch;
        if (readN(&ch, 1) == 1) {
          if (ch == 0x03) {
            Data[1] = ch;
            if (readN(&ch, 1) == 1) {
              if (ch == 0x08) {
                Data[2] = ch;
                if (readN(&Data[3], 10) == 10) {
                  if (CRC16_2(Data, 11) == (Data[11] * 256 + Data[12])) {
                    ec = Data[7] * 256 + Data[8];
                    ph = (Data[9] * 256 + Data[10]) /10.00;
                    flag = 0;
                  }
                }
              }
            }
          }
        }
      }
    }
    Serial.flush();
  }
}

uint8_t readN(uint8_t *buf, size_t len) {
  size_t offset = 0, left = len;
  int16_t Tineout = 500;
  uint8_t *buffer = buf;
  long curr = millis();
  while (left) {
    if (Serial.available()) {
      buffer[offset] = Serial.read();
      offset++;
      left--;
    }
    if (millis() - curr > Tineout) {
      break;
    }
  }
  return offset;
}

unsigned int CRC16_2(unsigned char *buf, int len) {
  unsigned int crc = 0xFFFF;
  for (int pos = 0; pos < len; pos++) {
    crc ^= (unsigned int)buf[pos];
    for (int i = 8; i != 0; i--) {
      if ((crc & 0x0001) != 0) {
        crc >>= 1;
        crc ^= 0xA001;
      } else {
        crc >>= 1;
      }
    }
  }

  crc = ((crc & 0x00ff) << 8) | ((crc & 0xff00) >> 8);
  return crc;
}

结果：将土壤传感器插入土里，则串口打印出传感器检测到的电导率值与PH值。

安装使用方法

1、速测法

选定合适的测量地点，避开石块，确保钢针不会碰到坚硬的物体，按照所需测量深度抛开表层土，保持下面土壤原有的松紧程度，紧握传感器垂直插入土壤，插入时不可左右晃动，一个测点的小范围内建议多次测量求平均值。

2、埋地测量法

垂直挖直径>20cm 的坑，在既定的深度将传感器钢针水平插入坑壁，将坑填埋严实，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。

3、注意事项

• 测量时钢针必须全部插入土壤里。
• 避免强烈阳光直接照射到传感器上而导致温度过高，野外使用注意防雷击。
• 勿暴力折弯钢针，勿用力拉拽传感器引出线，勿摔打或猛烈撞击传感器。
• 传感器防护等级 IP68，可以将传感器整个泡在水中。
• 由于在空气中存在射频电磁辐射，不宜长时间在空气中处于通电状态。

常见问题

无输出或输出错误存在可能的原因：

• 电脑有 COM 口，选择的口不正确。
• TTL转485模块运行/编程拨动开关选择不正确。
• 波特率错误。
• 485 总线有断开，或者 A、B 线接反。
• 设备数量过多或布线太长，应就近供电。
• 设备损坏。

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