Le CS650 est un capteur intelligent multiparamètre qui utilise des techniques innovantes pour mesurer la teneur en eau volumétrique, la conductivité électrique et la température du sol. Il envoie un signal SDI-12 que beaucoup de nos centrales de mesure peuvent recevoir.
Lire la suiteLa sonde est constituée de deux tiges en acier inoxydable de 30 cm, connectées à un circuit imprimé. Le circuit imprimé est encapsulé dans de l'époxy et un câble blindé câblé à ce circuit, permet de connecter la sonde à une centrale de mesure.
La sonde CS650 mesure le temps de propagation, l’atténuation du signal et la température. La permittivité diélectrique, la teneur en eau volumétrique et la conductivité diélectrique sont ensuite déterminées à partir de ces valeurs brutes.
La mesure de l’atténuation du signal permet de corriger le temps pour lequel la réflexion de l’onde est détectée. Cette correction permet d’améliorer la mesure du temps de propagation. Par conséquent, il est possible de mesurer des teneurs en eau précises sans étalonnage préalable de la sonde dans des sols dont la conductivité ≤3 dS m-1. La conductivité électrique est également calculée par la mesure de l’atténuation du signal.
Une thermistance, en contact thermique avec une tige de la sonde placée, près de la surface de l'époxy, mesure la température. L'installation horizontale du capteur permet une mesure de température du sol et de la teneur en eau volumétrique précise pour la profondeur considérée. La mesure de température dans d'autres orientations sera celle de la région près de l'entrée de la tige située à proximité du boîtier en époxy.
Les abréviations suivantes sont utilisées dans le texte :
CE = Conductivité électrique
VWC = Teneur en eau volumique.
in. = pouce
ft = pied
Mesures effectuées | Conductivité électrique (EC), permittivité diélectrique relative, teneur en eau volumétrique (VWC) et température du sol |
Équipement requis | Centrale de mesure |
Type de sol | Les tiges longues avec un grand volume de détection (> 6 L) conviennent aux sols avec une conductivité électrique faible à modérée. |
Tiges | Non remplaçable |
Capteurs | Non interchangeable |
Volume mesuré | 7800 cm3 (~7.5 cm de rayon autour de chaque tige et 4,5 cm en bout de tige) |
Compatibilité Électromagnétique |
Conforme à la norme CE (EN61326 vis à vis de la protection contre les décharges électrostatiques.) |
Température de fonctionnement | -50°C à +70°C |
Sortie du capteur | SDI-12; série RS-232 |
Temps de chauffage | 3 s |
Temps de mesure | 3 ms pour la mesure ; 600 ms pour effectuer la commande SDI-12 complète |
Tension d'alimentation requise | 6 à 18 Vcc (a besoin de 45 mA @ 12 Vcc.) |
Longueur de câble maximum | 610 m en combinant jusqu’à 25 capteurs connectés au même port de contrôle d’une centrale de mesure. |
Espacement entre les tiges | 32 mm (1.3 in.) |
Indice de protection | IP68 |
Diamètre des tiges | 3,2 mm (0.13 in.) |
Longueur des tiges | 300 mm (11.8 in.) |
Dimensions de la tête de la sonde | 85 x 63 x 18 mm (3.3 x 2.5 x 0.7 in.) |
Poids du câble | 35 g par m (0.38 oz par ft) |
Poids de la sonde | 280 g (9.9 oz) sans câble |
Consommation en courant |
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Active (3 ms) |
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Au repos | 135 µA typiquement (@ 12 Vcc) |
Conductivité électrique |
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Gamme pour solution CE | 0 à 3 dS m-1 |
Gamme CE globale ou volumique | 0 à 3 dS m-1 |
Exactitude de mesure | ±(5% de lecture + 0,05 dS m-1) |
Fidélité de mesure | 0,5% de la CEV (CE volumique) |
Permittivité diélectrique relative |
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Gamme de mesure | 1 à 81 |
Exactitude de mesure |
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Fidélité de mesure | < 0,02 |
Teneur en eau volumique |
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Gamme de mesure | 0 à 100% (avec la commande M4) |
Exactitude de mesure de la teneur en eau |
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Fidélité de mesure | < 0,05% |
Température du sol |
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Gamme de mesure | -50°C à +70°C |
Résolution | 0,001°C |
Exactitude de mesure |
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Fidélité de mesure | ±0,02°C |
Veuillez noter : Ce qui suit montre des informations de compatibilité générales. Ce n'est pas une liste complète de tous les produits compatibles.
Produits | Compatibilité | Note |
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CR1000 (obsolète) | ||
CR1000X | ||
CR300 | ||
CR3000 (obsolète) | ||
CR310 | ||
CR350 | ||
CR6 | ||
CR800 (obsolète) | ||
CR850 (obsolète) |
Une source extérieure d'interférences peut affecter le bon fonctionnement de la sonde. Ainsi la sonde doit être placée loin d’une source d'interférences, d’une ligne électrique ou d’un moteur.
Plusieurs sondes CS650 peuvent être installées à 10 cm l'une de l'autre, à condition d'utiliser la commande standard "M" de l'instruction SDI-12 de la centrale de mesure. La commande "M" de l'instruction SDI-12 permet qu'à une seule sonde d'être activée à la fois.
Le CS650G (référence 009746) rend l'insertion de la sonde dans le sol plus facile dans les sols compactes ou rocheux. Cet outil peut être martelé dans le sol avec une force qui pourrait endommager le capteur si le CS650G n'était pas utilisé. Il permet de réaliser des ''avant trous" dans lesquels les tiges des sondes peuvent ensuite être insérées. Le CS650G remplace le pilote et le guide d'insertion.
Current CS650 and CS655 firmware.
Note: The Device Configuration Utility and A200 Sensor-to-PC Interface are required to upload the included firmware to the sensor.
Nombre de FAQ au sujet de(s) CS650: 53
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Campbell Scientific ne recommande pas expressement de raccourcir les tiges du capteur. L'électronique dans la tête du capteur a été optimisée pour fonctionner avec des tiges de 30 cm de long. Le raccourcissement de ces tiges changera la moyenne de la période. Par conséquent, les équations dans le firmware deviendront invalides et donneront des lectures inexactes.
A thermistor is encased in the epoxy head of the sensor next to one of the stainless-steel rods. This provides an accurate point measurement of temperature at the depth where that portion of the sensor head is in contact with the soil. This is why a horizontal placement is the recommended orientation of the CS650 or CS655. The temperature measurement is not averaged over the length of the sensor rods.
Probably not. The principle that makes these sensors work is that liquid water has a dielectric permittivity of close to 80, while soil solid particles have a dielectric permittivity of approximately 3 to 6. Because the permittivity of water is over an order of magnitude higher than that of soil solids, water content has a significant impact on the overall bulk dielectric permittivity of the soil. When the soil becomes very dry, that impact is minimized, and it becomes difficult for the sensor to detect small amounts of water. In air dry soil, there is residual water that does not respond to an electric field in the same way as it does when there is enough water to flow among soil pores. Residual water content can range from approximately 0.03 in coarse soils to approximately 0.25 in clay. In the natural environment, water contents below 0.05 indicate that the soil is as dry as it is likely to get. Very small changes in water content will likely cause a change in the sensor period average and permittivity readings, but, to interpret those changes, a very careful calibration using temperature compensation would need to be performed.
Les capteurs CS650 et CS655 sont lus à la fois en utilisant les commandes SDI-12. Par conséquent, ils ne sont jamais actifs en même temps et ne s'interfèrent pas électriquement. Lors de l'installation de capteurs très proches, une recommandation est de les maintenir à au moins 10 cm de distance.
Period average and electrical conductivity readings were taken with several sensors in solutions of varying permittivity and varying electrical conductivity at constant temperature. Coefficients were determined for a best fit of the data. The equation is of the form
Ka(σ,τ) = C0*σ3*τ2 + C1*σ2*τ2 + C2*σ*τ2 + C3*τ2 + C4*σ3*τ + C5*σ2*τ + C6*σ*τ + C7*τ + C8*σ3 + C9*σ2 + C10*σ + C11
where Ka is apparent dielectric permittivity, σ is bulk electrical conductivity (dS/m), τ is period average (μS), and C1 to C11 are constants.
No. The abrupt permittivity change at the interface of air and saturated soil causes a different period average response than would occur with the more gradual permittivity change found when the sensor rods are completely inserted in the soil.
For example, if a CS650 or a CS655 was inserted halfway into a saturated soil with a volumetric water content of 0.4, the sensor would provide a different period average and permittivity reading than if the probe was fully inserted into the same soil when it had a volumetric water content of 0.2.
No. The equation used to determine volumetric water content in the firmware for the CS650 and the CS655 is the Topp et al. (1980) equation, which works for a wide range of mineral soils but not for organic soils. In organic soils, the standard equations in the firmware will overestimate water content.
When using a CS650 or a CS655 in organic soil, it is best to perform a soil-specific calibration. For details on performing a soil-specific calibration, refer to “The Water Content Reflectometer Method for Measuring Volumetric Water Content” section in the CS650/CS655 manual. A linear or quadratic equation that relates period average to volumetric water content will work well.
No. The equation used to determine volumetric water content in the firmware for the CS650 and the CS655 is the Topp et al. (1980) equation, which works for a wide range of mineral soils but not necessarily for artificial soils that typically have high organic matter content and high clay content. In this type of soil, the standard equations in the firmware will overestimate water content.
When using a CS650 or a CS655 in artificial soil, it is best to perform a soil-specific calibration. For details on performing a soil-specific calibration, refer to “The Water Content Reflectometer Method for Measuring Volumetric Water Content” section in the CS650/CS655 manual. A linear or quadratic equation that relates period average to volumetric water content will work well.
No. The temperature sensor is located inside the sensor’s epoxy head next to one of the sensor rods. The stainless-steel rods are not thermally conductive, so the reported soil temperature reading is actually the temperature of the sensor head. If the CS650 or the CS655 is installed horizontally, which is the preferred method, then the sensor head will be at the same temperature as the soil, and the soil temperature value will be accurate. However, if the sensor is installed vertically, and/or with the sensor head above ground, the soil temperature reading will be less accurate. Because the sensor orientation is not known, no temperature correction was written into the firmware.
The CS650-series sensors have several logical tests built into their firmware to ensure that the sensors do not report a number that is known to be erroneous. Erroneous readings are either outside the sensor’s operational limits or outside of published accuracy specifications.
A reported value of NAN or 9999999 does not necessarily mean that there is a problem with the sensor hardware. The conditions outlined below can lead to a value of NAN or 9999999 for permittivity and volumetric water content.
SDI-12 communications issue
If all of the following are true, there is likely an issue with the SDI-12 communications between the sensor and the datalogger: the sensor is being polled with an M1! SDI-12 command, the permittivity value reported is NAN, and subsequent values are all zeroes or never change. Possible causes include the following:
Calculated permittivity is less than 0 or greater than 88
The equation used to convert period average and electrical conductivity values to permittivity is a three-dimensional surface with two independent variables and eleven coefficients, plus an offset. Some rare combinations of period and electrical conductivity result in a permittivity calculation that is less than air (1) or greater than water at 0°C (88). These rare combinations are not expected when the sensor is in soil.
Bulk electrical conductivity (EC) is greater than 1.14 dS/m
When bulk electrical conductivity is greater than 1.14 dS/m, the solution EC is greater than 3 dS/m, which is the upper limit for accurate readings with the CS650. When this occurs, the soil is considered out-of-bounds and will report a value of NAN or 9999999 for both permittivity and volumetric water content.
Calculated permittivity is less than 80% of the permittivity limit
A permittivity limit based on the bulk electrical conductivity (EC) reading is used to determine whether the bulk EC at saturation exceeds the sensor’s operational limit. That permittivity limit is calculated and compared to the permittivity reading. If the measured permittivity is more than 20% beyond the permittivity limit, both permittivity and volumetric water content are reported as NAN or 9999999. This is the most common cause of NAN values with the CS650-series sensors, and it occurs because of the soil properties and not because of a sensor malfunction.