Промышленный датчик влажности и температуры почвы (4-20 мА) LUTRON TRMS-701

Промышленный датчик влажности и температуры почвы (4-20 мА) LUTRON TRMS-701

LUTRON TRMS-701 — стационарный датчик-трансмиттер влажности и температуры почвы от известного тайванского производителя Lutron Electronic Enterprise. Прибор непрерывно измеряет два параметра почвы одновременно — влажность в диапазоне 0–100 % и температуру 0–70 °C — и передает их в виде двух независимых аналоговых сигналов 4–20 мА на ПЛК, SCADA-систему, IoT-платформу или непосредственно на исполнительный механизм.

Главное назначение — автоматизация полива, мониторинг корневой зоны и интеграция в системы точного земледелия. В отличие от портативных грунтовых влагосодержек для полевых обходов, TRMS-701 рассчитан на длительная стационарная установка: штыри зонда погружаются в почву корневой зоны и остаются там на весь сезон вегетации (или постоянно), обеспечивая непрерывный поток данных в систему управления.

Почему именно TRMS-701: качество Lutron

Lutron Electronic Enterprise – тайваньский производитель измерительных приборов с более чем 40-летней историей на рынке промышленной и лабораторной метрологии. Серия трансмитеров 4–20 мА (включая TRMS-701, TRCD-431 для проводимости/TDS, TRDO-501 для растворенного кислорода, TRPH-201 для pH) разработана для построения надежных измерительных систем в аграрном, промышленном и лабораторном секторах.

Ключевые качественные характеристики TRMS-701:

• Промышленная электроника на базе LSI-микроконтроллера — стабильность показаний во времени, низкий дрейф, отсутствие необходимости в регулярной калибровке
• 4-х штирцевый зонд из нержавеющей стали вместо стандартных 2-штительных конкурентов — больше активная область измерения, более стабильные показатели, лучше повторяемость в неоднородной почве
• Длина штырей 78 мм - оптимальна для корневой зоны большинства овощных и декоративных культур
• Герметизированный зонд с степенью защиты IP67 - рассчитан на постоянный контакт с влажным грунтом, включая зону капельного полива
• Изолированное питание и линейный токовой выход — стандарт промышленной автоматики, защищенность от электромагнитных помех на длинных кабельных трассах
• Два независимых канала 4–20 мА — влажность и температура передаются отдельно, могут заходить на разные входы ПЛК или в различные подсистемы
• Автоматическая температурная компенсация электроники в диапазоне рабочих температур 0–70 °C

При одинаковой архитектуры с лабораторными аналогами Lutron, TRMS-701 имеет усиленный промышленный корпус, рассчитанный на монтаж в теплицах, открытом грунте под навесом или в шкафу автоматики возле поливных узлов.

Важно: где можно погружать, а где — нет

TRMS-701 имеет особенность конструкции, которую следует понимать перед установкой:

• Нижняя часть - штыри зонда (4 × 78 мм из нержавеющей стали) - полностью погружается в грунт и остается там стационарно. Защита IP67 позволяет постоянный контакт с влажным грунтом, переживает поливные циклы капельной и дождевой систем.
• Верхняя часть - корпус трансмиттера с электроникой — НЕ предназначена для погружения в грунт или воду. Корпус имеет защиту от пыли и атмосферных осадков (брызги, дождь), но не рассчитан на полное погружение или постоянное нахождение ниже уровня почвы.

Правильная установка: штыри полностью в грунт, корпус трансмиттера остается над поверхностью (в теплице — в свободном воздухе, в открытом грунте — под навесом, защитным кожухом или в осадочной трубе — см. следующий раздел).

Как правильно установить TRMS-701 в грунт

Качество данных с TRMS-701 на 80% определяется правильностью установки зонда. Ниже — две проверенные полевые методики: базовый (поверхностный слой) и расширенная (для корневой зоны любой глубины с полной защитой корпуса).

Вариант 1. Базовая установка (поверхностный слой 0–8 см)

Подходит для задач, где достаточно мониторинга поверхностного слоя: газоны, рассадники, поверхностный капельный полив теплиц, мониторинг высыхания верхнего горизонта.

1. Выбор места. Точка установки должна быть референсной для вашей задачи: в теплической грядке – посередине ряда, на расстоянии ~20 см от корней основной культуры; в поле с капельным орошением – наряду с капельницей (15–20 см); в газоне – в представительной зоне травостоя.

2. Подготовка лунки. Садовым буром диаметром 50–60 мм выкапывайте вертикальную лунку на глубину 78 мм минимум (полная длина штырей). Не используйте лопату - она создает неровные стенки, почва не плотно контактирует со штырями.

3. Установка зонда. Прижмите TRMS-701 строго вертикально, штыри равномерно входят в дно лунки. Не раскачивайте зонд со стороны в сторону - это образует воздушные карманы, которые искажают показатель. Если почва твердая – смягчите небольшим количеством воды и подождите 15-30 минут.

4. Засыпание. Засыпайте просеянной почвой послойно (по 2–3 см), каждый слой слегка уплотняйте. Корпус трансмиттера остается над поверхностью - рекомендуется установить защитный козырек от прямого солнца и ливня.

Вариант 2. Установка с осадочной трубой (для корневой зоны 15–40 см с полной защитой)

Подходит для серьезных задач: поле с капельным орошением плодовых деревьев, винограда, помидоров с глубокой корневой зоной, стационарный мониторинг в теплице, зимнее оставление датчика в грунте. Методика базируется на "access tube method" — полевом стандарте для стационарных грунтовых датчиков премиум-класса.

Суть метода: вместо того, чтобы копать лунку только под штыри, выкапывается лунка на нужную глубину корневой зоны. На дне остается неторцающий грунт — штыри заглубляются в него. Боковые стенки лунки обкладываются осадочной трубой из пластика ПВХ или полипропилена диаметром 50–60 мм. Корпус трансмиттера с его IP63-защитой оказывается внутри трубы, изолирован от поливой воды, осадков и ультрафиолета. Сверху - герметичная крышка с сальником для выведения кабеля.

Преимущество штыри измеряют влажность именно на уровне активной корневой зоны (для томатов – 20–30 см, для винограда – 30-50 см, для плодовых деревьев – 40 см и глубже), а корпус трансмитёра полностью защищен от окружающих воздействий. Сервисное обслуживание – вытянула трубу с прибором в сборе, промыли штыри, возврати на место.

Как собрать такую установку:

1. Ископайте/пробуйте вертикальную лунку грунтовым буром (50–60 мм диаметр) на нужную глубину плюс ~10 см запаса под штыри. Например, для мониторинга на глубине 25 см - лунка глубиной 33–35 см. Стенки должны быть ровными и вертикальными.
2. Подготовьте осадную трубу. Отрезок ПВХ- или ПП-трубы внутренним диаметром чуть больше диаметра корпуса TRMS-701, высотой = глубина лунки + 5–10 см запаса над поверхностью. Нижний конец остается открытым (штири датчика будут выходить наружу в грунт), верхний – под герметичную крышку.
3. Установите трубу в лунку. Вставьте трубу в подготовленную лунку, оставьте ~5 см над уровнем почвы. Уплотните почву вокруг трубы (без лишнего давления — чтобы не деформировать).
4. Вставьте TRMS-701 в трубу. Осторожно опустите прибор в трубу штырями вниз. Штири должны пройти через нижний открытый торец и плотно войти в неторкнутый грунт на дне лунки. Вертикальность - обязательно.
5. Загерметизуйте верхню частину. Крышка трубы с отверстием под сальник (PG7 или PG9 — по диаметру кабеля). Кабель пропускается через сальник, сальник затягивается, крышка устанавливается на трубу. Герметичность стика крышки с трубой – силиконовой прокладкой или уплотнительной лентой.
6. Маркировка на поверхности. На 5 см трубы, выступающий из земли, рекомендовано нанести яркую маркировку (оранжевый/красный скотч, сигнальная краска) — чтобы при механических работах на поле не повредить установку мотокультиватором, газонокосилкой или франтом.

Комплектующие для установки (приобретаются отдельно, доступны в строительных магазинах):

• Труба ПВХ или ПП канализационная, Ø 50 мм, длина по глубине установки
• Крышка для трубы (ПП-заглушка с уплотнением или техническая крышка с резьбой)
• Сальник кабельный PG7 или PG9 (в зависимости от диаметра кабеля датчика)
• Силиконовый герметик для уплотнения стыков
• Земляный бур 50–60 мм (многоразовый, отдельная покупка)

Важно: обсадна труба не должен закрывать штыри снизу — штыри TRMS-701 должны напрямую контактировать с почвой, иначе измерение будет некорректным. Нижний торец трубы заканчивается на уровне, где начинается зонд с штырями, а сами штыри выходят ниже трубы в неторцающий грунт на дне лунки.

Стабилизация после установки

Как только установлен зонд в первые 24–48 часов показывает нестабильные значения — почва вокруг штырей еще не успел восстановить естественную структуру. В первые 2-3 дня просто наблюдайте тренд, не настраивайте пороги автоматики. На 3–7 день проведите контрольный "тест высыхания": получайте обильно, наблюдайте, как падает показатель, зафиксируйте значения, при котором растение начинает нуждаться в поливе. На основе этих наблюдений установите в контроллере пороги ВКНУТЫ / ВЫКНУТЫ полив, индивидуальные для вашей комбинации “грунт+ культура+ система орошения”.

Настройка нескольких датчиков в одной системе

Для больших площадей (теплицы более 500 м2, поля с неоднородным грунтом) рекомендуется установить 2-4 датчика TRMS-701 в референсных точках с контролем через один ПЛК. По умолчанию сценарии:

• Теплица с одним контуром полива: 1 датчик на 100–200 м2 в представительной грядке
• Теплица с несколькими зонами: отдельный датчик на каждый участок
• Поле с разнородным грунтом: датчики в самой сухой и влажной зонах — полив по самой сухой точке
• Профиль по глубине: 2 датчика в одной точке в разных обсадных трубах – один на 10 см (поверхностная влага), другой на 30 см (корневая зона) – позволяет управлять поливом по реальной доступности воды для корней

Сезонное обслуживание

• Начало сезона: вытащить зонд из трубы, промыть штыри чистой водой (без моющих средств, без абразивов), проверить целостность кабеля и уплотнений, установить снова
• У сезон: визуальный обзор раз в 2-4 недели, особенно после сильных осадков или механических работ в области датчика
• Конец сезона (осень): в открытом грунте при риске промерзания — зонд ВЕТЯГНУТЫ (TRMS-701 не рассчитан на отрицательное температуры); теплическая установка с постоянным плюсовым режимом — остается на месте

Принцип измерения влажности

TRMS-701 измеряет весовая влажность грунта (% by weight) кондуктометрическим методом: электрическое сопротивление грунту между 4-мя штырями зонда зависит от количества влаги, растворенных в ней ионов и плотности почвы. Заводская калибровка выполнена по стандартным глинистым грунтом гравиметрическим методом (золотой стандарт в грунтовке).

Что это означает на практике:

• Тренды фиксируются точно — динамика высыхания и увлажнения почвы в одной точке в течение дней, недель, месяцев
• Абсолютные значения в различных типах почвы отличаются - песок, торф, чернозем дают свою "нулевую точку" (отклонение ориентовочно 5-15% от лабораторного эталона для глины)
• Ручная калибровка под тип грунта не предусмотрена — TRMS-701 работает с заводской калибровочной кривой
• После внесения удобрений показатели временно растут на 7–14 дней — кондуктометрический метод реагирует на повышенную проводимость от растворенных солей

Для большинства агрономических задач автоматизированного полива это не является ограничением: логика автоматики строится на порогах срабатывания (например, "полив включается, когда показатель падает ниже 35%"), которые калибруются эмпирично для конкретного поля и культуры. Абсолютная точность ±1% по гравиметричному эталону в системах автополива не требуется — требуется повторяемость и стабильность, которые TRMS-701 обеспечивает.

Принцип измерения температуры

Температура почвы измеряется встроенным термистором в диапазоне 0–70 °C с разрешением 0.5°C и точностью ±1°C. Это ключевой агрономический параметр, определяющий:

• скорость произрастания семян (для большинства овощных культур — не менее +8...+10 °C)
• активность почвенной микрофлоры и процессы минерализации
• поглощение питательных веществ корнями
• риски промерзания или перегрева корневой зоны

Важно о температурном диапазоне. TRMS-701 измеряет только положительные температуры от 0 °C. Для измерения промерзания почвы (отъемные температуры) прибор непригоден — в холодный сезон трансмиттер будет показывать "0" и сигнализировать лишь о факте замерзания, без числового значения. Это ограничение следует учесть при планировании системы мониторинга в открытом грунте в зимний период.

Верхний предел 70 °C перекрывает не только естественные температуры почвы, но и повышенные технологические (теплицы с подогревом грунта, компостные установки на стадии активного расписания с эко-зотермическим нагревом до 55–65 °C).

Выходные сигналы 4–20 мА: соответствие значений

Оба канала линейные в пределах своих диапазонов:

Формулы пересчета в ПЛК:

• Влажность (%) = (I_вход − 4) × 100 / 16
• Температура (°C) = (I_вход − 4) × 70 / 16

Где I_вход — входной ток в мА.

Схема подключения: 3-wire, 4 провода в кабеле

TRMS-701 подключается через интегрированный кабель длиной 1.2 м с 4 проводниками. Схема 3-wire — общая земля для питания и обоих сигналов.

Максимальное сопротивление петли нагрузки — 50 Ω при 24 В DC. Для стандартного кабеля 0.5 мм2 и ПЛК с входным импедансом ≤ 50 Ω надежная работа обеспечивается на расстояниях до 20–30 м. Для больших расстояний (поля более 50 м от шкафа автоматики) рекомендуется использовать кабель большего сечения (0,75–1,0 мм2) или устанавливать полевые контроллер / IoT-шлюз ближе к датчику.

Наращивание кабеля стандартным промышленным 4-жельным кабелем с соблюдением полярности разрешается. Паяные соединения лучше клеммных из-за риска окисления во влажной среде - швы изолируются термоусадкой или герметиком.

Области применения

Системы капельного орошения (сад, огород, виноградник, ягодник):

• TRMS-701 вмонтирован в корневую зону ключевой культуры (референсная точка поля), данные идут на контролер полива
• Автоматика включает полив при падении влажности ниже заданного порога и останавливает после достижения целевого уровня
• Экономит воду (полив только по необходимости, а не по таймеру) и электроэнергию (насос не работает зря)

Теплицы с автополом:

• Мониторинг корневой зоны для томатов, огурцов, перца, зелени в почвенной культуре
• Интеграция с теплическими контроллерами (Priva, Hoogendoorn, Galcon, украинские аналоги)
• Отдельная функция — мониторинг температуры почвы для ранневесенней посадки рассады (гарантия, прогревшейся грунту до нужного минимума)

Агро-IoT и точное хозяйство:

• Датчик для IoT-платформ на базе ESP32, Arduino с промышленным шлидом 4-20 мА, Raspberry Pi с ADC-модулем
• Интеграция в сети LoRaWAN, NB-IoT, Sigfox через соответствующие шлюзы с аналоговыми входами
• Передача в облачные платформы (ThingsBoard, Node-RED, домашние MQTT-брокеры) через полевой шлюз
• Накопление исторических данных для построения кривых высыхания по сезонам, культурах, полях

Сады, рассадники, лесные хозяйства:

• Мониторинг декоративных рассадников, маточников, плодовых саженцев первого года
• Контроль в дендрологических коллекциях, ботанических садах
• Оценка режима водобезопасности в лесном хозяйстве при выращивании саженцев

Газоны и спортивные объекты:

• Гольф-поля, футбольные газоны, декоративные газоны приусадебных территорий
• Автоматизация полива с учетом реальной влажности, а не погоды
• Интеграция с коммерческими контроллерами полива (Rain Bird, Hunter) через IoT-мосты 4–20 мА

Компостные установки и технологичное хозяйство:

• Контроль влажности компостных буртов (оптимум 45–60 %) и их температуры (активная фаза 55–65 °C)
• Мониторинг субстратных котлов, грунтовых теплообменников, систем биотеплиц

Когда может понадобиться другой прибор

• Для разовых полевых обходов с картой влажности — стационарный трансмиттер не подходит. Нужен портативный влагомер с выносным щупом, с возможностью быстрого извлечения и переноски: Lutron PMS-716 (базовый профессиональный) или Lutron MS-7004SD (расширенный, с логером данных на SD-карте, одновременным измерением температуры, ручным режимом 99 позиций для обхода поля). Оба прибора доступны в нашем ассортименте как естественное дополнение к стационарному TRMS-701.
• Для измерения глубоких горизонтов (20–40 см) одной точкой — штыри 78 мм TRMS-701 работают в верхнем слое 0-8 см. Для глубоких горизонтов без осадной трубы — стационарные зонды с удлинителями или профессиональные грунтовые датчики премиум-класса (METER TEROS 12, Sentek Drill & Drop, Campbell CS655) на отдельном логере. Альтернативно — установите TRMS-701 с осадочной трубой на нужную глубину (см. Вариант 2 в разделе установка).
• Для отрицательных температур — TRMS-701 не измеряет температуру ниже 0°С. Для мониторинга промерзания почвы — профильные термометрические датчики с термопарами типа T или K с соответствующим диапазоном.
• Для абсолютной точности под конкретный тип почвы — TRMS-701 работает на заводской калибровке под глинистая почва. Для задач с требованием высокой абсолютной точности в вашем типе почвы — украинский METRINCO M142S с 2-точечной калибровкой и 4 ячейками для сохранения собственных грунтовых профилей (песок, торф, чернозем, суглинок). Для научных исследований и точного земледелия по стандарту ASABE - TDR/FDR-датчики с пользовательским калибровкой (Delta-T ThetaProbe, METER TEROS 12 с soil-specific кalibration).

Технические характеристики

Измерение влажности почвы

Измерение температуры почвы

Токовые выходы 4–20 мА

Зонд

Общие характеристики

Комплектация

У комплекті:

• Трансмиттер TRMS-701 с выносным 4-штильным зондом (интегрированный кабель 1.2 м) - 1 шт
• Инструкция пользователя - 1 шт

Частые вопросы (FAQ)

Можно ли закопать TRMS-701 в почву полностью?
Нет. В почву погружаются только штыри зонда (нижняя часть прибора). Корпус трансмиттера с электроникой имеет степень защиты IP63 – выдерживает атмосферные осадки (дождь, брызги), но не рассчитан на погружение в воду или почву. Правильная установка: штыри полностью в грунт, корпус остается над поверхностью в свободном воздухе или в защитной осадочной трубе (см. раздел "Как правильно установить").

Можно ли калибровать TRMS-701 под свой тип почвы (песок, торф, чернозем)?
Нет, функция ручной калибровки в приборе не предусмотрена. Заводская калибровка – по глинистой почве гравиметрическим методом. Для большинства автоматизированных систем полива это не ограничение: логика автоматики строится на эмпирических порогах (например, "полив включается при 35%"), которые настраиваются экспериментально для конкретного поля и культуры. Важное повторение показаний, а не их соответствие лабораторному эталону.

Как ведет себя TRMS-701 после внесения удобрений или фертигации?
Кондуктометрический метод реагирует на все растворенные соли, поэтому после внесения минеральных удобрений показатель влажности временно завышается. Типичный период стабилизации – 7–14 дней (в зависимости от интенсивности полива и типа удобрений). В системах автоматического полива это учитывается двумя способами: (1) в период после внесения удобрений автоматика временно переводится на графический таймер, (2) пороги срабатывания корректируются под «фертилизационный фон». После обильного полива или дождя (>30 мм) соли вымываются в более глубокие слои и показатель восстанавливается.

Подходит ли прибор для гидропонических субстратов (кокос, минвата)?
Так, TRMS-701 стабильно работает с однородными субстратами. Однако в гидропонике обычно используются питательные растворы с высокой EC, поэтому показатель влажности сильно зависит от концентрации раствора. Это ограничивает точность абсолютных значений. Для гидропонических систем более целесообразный комплексный подход: TRMS-701 для мониторинга влажности субстрата + отдельный EC датчик (например, TRCD-431) для контроля питательного раствора.

Почему два отдельных провода для двух точечных выходов?
TRMS-701 измеряет два независимых параметра – влажность и температуру – и передает их двумя отдельными каналами 4-20 мА. В ПЛК или IoT-контроллер они заходят на два различных аналоговых входа, что позволяет обрабатывать настройки независимо (например, одна подсистема управляет поливом по влажности, другая документирует температурный режим для агрономической отчетности).

Какая максимальная длина кабеля от датчика до контроллера?
Зависит от сопротивления петли и сечения кабеля. Для стандартного кабеля 0.5 мм2 и ПЛК с входным импедансом ≤ 50 Ω — надежная работа до 20–30 метров. Для более больших расстояний нужно: увеличить сечение кабеля (0,75–1,0 мм2), выбрать ПЛК с более низким входным импедансом, или размещать полевой шлюз / контроллер ближе к датчику и передавать в центральную систему уже цифровым каналом (LoRaWAN, RS-485, Modbus). Длина интегрированного кабеля зонда TRMS-701 – 1,2 м; ее можно наращивать стандартным промышленным кабелем с соблюдением полярности.

Нужно ли регулярное техническое обслуживание зонда?
Прибор рассчитан на минимальное обслуживание. Раз в сезон рекомендуется извлечь зонд из почвы, промыть штыри чистой водой (без моющих средств и абразивов) для удаления минеральных отложений, проверить целостность кабеля и уплотнения корпуса. При соблюдении условий монтажа (корпус не в воде, зонд не деформирован) срок службы TRMS-701 составляет много лет.

В чем разница между TRMS-701 и портативными влагомерами Lutron PMS-716 или MS-7004SD?
Принципиально разные назначения. TRMS-701 — стационарный датчик для автоматизации: устанавливается однократно в корневой зоне, непрерывно передает данные в ПЛК / IoT, без оператора. PMS-716 — профессиональный портативный влагомер грунта для разовых полевых замеров: пришел, встряхнул, записать, перешёл к следующей точке. MS-7004SD — расширенный ручной прибор с логером данных на SD-карте и одновременным измерением температуры: для научных исследований, агрономических обследований, построения карт влажности поля. В профессиональном агро часто используют пар: TRMS-701 для постоянного мониторинга референсных точек + PMS-716 или MS-7004SD для периодических обходов с картированием поля.