Calibration of FDR sensor for irrigation automation

400 views
331 views

Published on

Calibration of FDR sensor for irrigation automation

Mohamed Fahmy Hussein

Cairo University

The theoretical basis of FDR sensors is often obscure for many scientists and field users. The present work introduces the concept and gives a first local calibration of two affordable VH400 Frequency Domain Reflectometry (FDR) sensors (running at 80 MG Hz) from Vegetronics, Utah, USA, enhanced by local electronic components. The two calibrations were carried out in August 2013 (35°C) and January 2014 (15°C) at Cairo University, Egypt. The full scale relationships of moisture content to mV and soil dielectric, among others, were all non-linear. However, for the narrower scale useful for soil moisture contents, from wilting point to saturation, were acceptably linear. The observed strong linearity in this narrower range makes the sensor practical for irrigation automated control. A famous power dielectric mixing-formula was used to estimate soil dielectric from three components mixing (minerals, water and air). Temperature decrease significantly increased soil dielectric values of the used sand sediments of the Nile bank that were adjusted to given moisture contents. Temperature dependence urges that the calibration process must be run at least four times per year for each soil material. Irrigation automation is particularly needed in for the partial fulfillment of irrigation control in order to tackle Egypt's augmenting water scarcity problems.

Published in: Engineering
0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
400
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
11
Actions
Shares
0
Downloads
22
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Calibration of FDR sensor for irrigation automation

  1. 1. ‫عديدة‬ ‫بيقات‬‫تط‬
  2. 2. ‫طاقة‬ ‫يل‬‫و‬‫حت‬ ‫هو‬ ‫حساس‬ ‫جمس‬ ‫ى‬‫أ‬ ‫ساس‬‫أ‬
  3. 3. ‫طاقة‬ ‫يل‬‫و‬‫حت‬ ‫هو‬ ‫حساس‬ ‫جمس‬ ‫ى‬‫أ‬ ‫ساس‬‫أ‬
  4. 4. Two concepts for the use of the Dielectric Constant: and R Time Domain Reflectometry and Frequency Domain Reflectometry ‫نني‬‫ر‬ ‫دلارة‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬(‫بيا‬‫ر‬‫كه‬ ‫متذبذبة‬)‫مكوانهتا‬ ‫ئيات‬‫ز‬‫ج‬ ‫عىل‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫يمت‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫عىل‬ ‫املاء‬‫هل‬ ‫اذلى‬ ‫بة‬‫رت‬‫ابل‬ ‫الوحيد‬ ‫املكون‬ ‫هو‬‫تقطاىب‬‫س‬‫ا‬ ‫كهرىب‬ ‫عزل‬ ‫اثبت‬‫تفع‬‫ر‬‫م‬‫املكوانت‬ ‫من‬ ‫بغريه‬ ‫نة‬‫ر‬‫ابملقا‬
  5. 5. ‫نني‬‫ر‬ ‫تردد‬ ‫يرصد‬ ‫جمس‬(‫حملطة‬ ‫اديو‬‫ر‬ ‫التقاط‬ ‫به‬‫تش‬ ‫مبا‬)‫اخنفاض‬‫و‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫املك‬ ‫سعة‬ ‫بزايدة‬‫ثف‬ Concept: Monitoring Soil Moisture to Improve Irrigation Decisions ‫الفكرة‬:‫بة‬‫و‬‫الرط‬ ‫بة‬‫نس‬ ‫تغري‬ ‫مع‬ ‫يتغري‬ ‫بة‬‫رت‬‫لل‬ ‫الكهرىب‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬--->‫تخدم‬‫يس‬‫ف‬‫لقياسها‬ ‫جمس‬ Dielectric constant measuring sensor probe - based on FDR Sensor for Moisture Detection
  6. 6. ‫بة‬‫و‬‫منا‬ ‫لوحة‬4‫مس‬‫ىف‬5‫ملليـ‬ ‫قمي‬ ‫لعرض‬ ‫وشاشة‬ ‫رى‬ ‫وصامم‬ ‫ية‬‫ر‬‫ببطا‬ ‫اجملس‬ ‫لتوصيل‬ ‫مس‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬ DC Latching Relay Board Sensor for Detection Relay for Voltage Comparison and Data Transmission Valve or Monitor
  7. 7. ‫بط‬‫ر‬4‫بـ‬ ‫جمسات‬4‫يتش‬‫و‬‫س‬ ‫لوحات‬(‫التفاصيل‬‫حتتاج‬‫نيات‬‫و‬‫ليكرت‬‫ا‬ ‫فىن‬ ‫ىل‬‫ا‬) Dielectric Constant Analog FDR Sensor ---> Volt Output ‫ية‬‫ر‬‫بطا‬5-24‫ﭬ‬‫لت‬‫و‬ ‫ابجتاه‬ ‫تيار‬‫ل‬‫ا‬ ‫لتوجيه‬ ‫دايود‬‫احد‬‫و‬ ‫مكثف‬1000‫اد‬‫ر‬‫ميكروفا‬50‫لت‬‫و‬‫ف‬‫ملف‬(‫كهرىب‬ ‫مغنطيس‬)220‫هرنى‬ ‫ميلىل‬ ‫مكثف‬470‫اد‬‫ر‬‫بيكوفا‬ ‫مبليفاير‬‫أ‬ ‫بلوك‬(‫ض‬ُ‫م‬‫م‬ّ‫ــ‬‫خ‬) ‫يالى‬‫ر‬ ‫متغري‬ ‫مقاوم‬(‫ي‬‫ينش‬‫ت‬‫و‬‫ب‬‫ومرت‬) ‫عادة‬ ‫مغلق‬–‫مشرتك‬–‫عادة‬ ‫مفتوح‬ or ‫اثبت‬ ‫مقاوم‬10‫و‬ ‫الف‬‫أ‬100‫وم‬‫أ‬ ‫لف‬‫أ‬ ‫اكثود‬(‫سالب‬) ‫اكثود‬(‫سالب‬) ‫اثبت‬ ‫مقاوم‬3800‫و‬1200‫وم‬‫أ‬
  8. 8. ‫املاء‬‫هل‬ ‫اذلى‬ ‫بة‬‫رت‬‫ابل‬ ‫الوحيد‬ ‫املكون‬ ‫هو‬‫تقطاىب‬‫س‬‫ا‬ ‫كهرىب‬ ‫عزل‬ ‫اثبت‬‫تفع‬‫ر‬‫م‬‫املكوانت‬ ‫من‬ ‫بغريه‬ ‫نة‬‫ر‬‫ابملقا‬ ‫نني‬‫ر‬ ‫دلارة‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬(‫بيا‬‫ر‬‫كه‬ ‫متذبذبة‬)‫مكوانهتا‬ ‫ئيات‬‫ز‬‫ج‬ ‫عىل‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫يمت‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫عىل‬
  9. 9. Reflectometry is a noninvasive technique that allows the analysis of properties of a medium. This technique is based on the reflection of waves at the interface of interest. Waves propagates into a medium (according to the laws of propagation into the medium studied) and when it encounters a discontinuity (impedance break), part of its energy is reflected back to injection point. The analysis of the reflected signal can infer information about the system or the medium under consideration. ‫نني‬‫ر‬ ‫دلارة‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬(‫بيا‬‫ر‬‫كه‬ ‫متذبذبة‬)‫مكوانهتا‬ ‫ئيات‬‫ز‬‫ج‬ ‫عىل‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫يمت‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫عىل‬ ‫املاء‬‫هل‬ ‫اذلى‬ ‫بة‬‫رت‬‫ابل‬ ‫الوحيد‬ ‫املكون‬ ‫هو‬‫تقطاىب‬‫س‬‫ا‬ ‫كهرىب‬ ‫عزل‬ ‫اثبت‬‫تفع‬‫ر‬‫م‬‫املكوانت‬ ‫من‬ ‫بغريه‬ ‫نة‬‫ر‬‫ابملقا‬
  10. 10. ‫نني‬‫ر‬ ‫دلارة‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬(‫بيا‬‫ر‬‫كه‬ ‫متذبذبة‬)‫مكوانهتا‬ ‫ئيات‬‫ز‬‫ج‬ ‫عىل‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫يمت‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫عىل‬ Soil works as part of the electric oscillator’s capacitor. The “soil mixture” will show high values for the “dielectric constant” when moisture content increases (higher dielectric constant in case of higher moisture content and vice versa) ‫املاء‬‫هل‬ ‫اذلى‬ ‫بة‬‫رت‬‫ابل‬ ‫الوحيد‬ ‫املكون‬ ‫هو‬‫تقطاىب‬‫س‬‫ا‬ ‫كهرىب‬ ‫عزل‬ ‫اثبت‬‫تفع‬‫ر‬‫م‬‫املكوانت‬ ‫من‬ ‫بغريه‬ ‫نة‬‫ر‬‫ابملقا‬
  11. 11. LC & RLC ‫نني‬‫ر‬ ‫دارة‬ ‫الساعة‬ ‫عقارب‬ ‫عكس‬ ‫بتيار‬ ‫ُشحن‬‫ي‬ ‫املكثف‬ ‫ميني‬‫ل‬‫ا‬ ‫عىل‬--->‫ال‬ ‫عقارب‬ ‫مع‬ ‫يصبح‬‫ف‬ ‫الاجتاه‬ ‫ينعكس‬ ‫يسار‬‫ل‬‫ا‬ ‫عىل‬‫ساعة‬ ‫ية‬‫ر‬‫بطا‬ ‫من‬ ‫متر‬‫مس‬ ‫بتيار‬ ‫تغذيهتا‬ ‫ان‬‫بدأ‬ ‫ن‬‫ا‬‫و‬ ‫حىت‬ ‫التذبذب‬ ‫دارة‬ ‫ىف‬ ‫مرتدد‬ ‫تيار‬ ‫نشأ‬‫ي‬(‫ذا‬ ‫ادلارة‬ ‫ىف‬ ‫الرتدد‬ ‫ن‬‫ل‬‫ىت‬) ‫التذبذب‬ ‫ىف‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫دارة‬ ‫تبدأ‬ ‫متر‬‫مس‬ ‫و‬‫أ‬ ‫مرتدد‬ ‫تيار‬ ‫وفصل‬ ‫توصيل‬ ‫عند‬(‫اذل‬ ‫املرتدد‬ ‫الكهرىب‬ ‫حقلها‬ ‫نشأ‬‫ي‬‫اىت‬) Oscillation of magnetic energy (in the inductor) and electric energy (in the capacitor)
  12. 12. LC ‫نوع‬ ‫من‬ ‫نني‬‫ر‬ ‫دارة‬ ‫بني‬ ‫الطاقة‬ ‫تبادل‬ ‫ار‬‫ر‬‫بتك‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫دارة‬ ‫ىف‬ ‫الرتدد‬ ‫نشأ‬‫ي‬‫م‬‫كثف‬(‫بية‬‫ر‬‫كه‬ ‫طاقة‬ ‫به‬)‫وملف‬(‫ية‬‫يس‬‫ط‬‫مغنا‬ ‫طاقة‬ ‫به‬)‫ار‬‫ر‬‫مت‬‫س‬‫اب‬ Oscillation of the magnetic energy (in inductor) and the electric energy (in capacitor) ‫هبا‬ ‫نشأ‬‫ي‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫دارة‬(‫الطاقة‬ ‫بتبادل‬)‫متذبذب‬ ‫مضاد‬ ‫كهرىب‬ ‫حقل‬(‫ية‬‫ر‬‫بطا‬ ‫من‬ ‫متر‬‫مس‬ ‫بتيار‬ ‫تغذيهتا‬ ‫متت‬ ‫ن‬‫ا‬‫و‬ ‫حىت‬)
  13. 13. http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitive_sensing
  14. 14. ‫بندول‬‫ل‬‫ا‬ ‫مع‬ ‫تشابه‬:‫وضع‬ ‫طاقة‬ ‫حتول‬(‫به‬‫تش‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬)‫حركة‬ ‫طاقة‬ ‫ىل‬‫ا‬(‫تيار‬‫ل‬‫ا‬ ‫به‬‫تش‬.) ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫دارة‬ ‫ملف‬ ‫به‬‫يش‬ ‫بندول‬‫ل‬‫ا‬.‫بندول‬‫ل‬‫ا‬ ‫بساطة‬ ‫ورمغ‬‫ففكرة‬ ‫اجملس‬ ‫دارة‬ ‫تعقد‬‫و‬«‫التذبذب‬»‫احدة‬‫و‬ ‫يبا‬‫ر‬‫تق‬. Inductor ELI
  15. 15. ،‫وابلعكس‬ ،‫املكثف‬ ‫ىف‬ ‫بية‬‫ر‬‫كه‬ ‫طاقة‬ ‫ىل‬‫ا‬ ‫ابمللف‬ ‫ية‬‫يس‬‫ملغنط‬‫ا‬ ‫الطاقة‬ ‫تتحول‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫دارة‬ ‫ىف‬ ‫ساس‬‫أ‬ ‫هو‬ ‫وهذا‬ ‫ار‬‫ر‬‫مت‬‫س‬‫اب‬ ‫املكثف‬‫و‬ ‫امللف‬ ‫بني‬ ‫الطاقة‬ ‫تبادل‬ ‫متر‬‫يس‬‫و‬«‫التذبذب‬»(‫الر‬ ‫دارة‬ ‫ىف‬ ‫مرتدد‬ ‫تيار‬ ‫نشوء‬‫نني‬.)
  16. 16. ‫ند‬‫ع‬ ‫الرتدد‬ ‫نخفض‬‫ي‬‫عة‬ ّ‫س‬‫ل‬‫ا‬ ‫زايدة‬(‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫بة‬‫و‬‫رط‬ ‫بزايدة‬ ‫تزداد‬)‫ند‬‫ع‬‫و‬ّ‫احلث‬ ‫زايدة‬ takes place when XL = XC XC ‫كبة‬‫ر‬‫امل‬ ‫املقاومة‬ ،‫للمكثف‬ f ‫مع‬ ‫يا‬‫عكس‬ ‫تتناسب‬‫الرتدد‬ XL ‫كبة‬‫ر‬‫امل‬ ‫املقاومة‬ ،‫للملف‬ f ‫مع‬ ‫طرداي‬ ‫تتناسب‬‫الرتدد‬ LC ‫هبا‬ ‫دارة‬ ‫ىف‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫حدوث‬ ‫رشط‬‫مكثف‬‫و‬‫ملف‬ ‫وجود‬ ‫وعند‬‫مكثفني‬‫عىل‬ ‫موصلني‬‫اىل‬‫و‬‫الت‬ ‫العالقة‬ ‫من‬ ‫هلام‬ ‫املاكفئة‬ ‫السعة‬ ‫حتسب‬ ‫نني‬‫ر‬ ‫دلارة‬ ‫بلليت‬‫أ‬ ‫جافا‬ http://www.walter-fendt.de/ph14e/osccirc.htm ‫التوصيل‬ ‫وعند‬‫مكثفني‬‫عىل‬‫ازى‬‫و‬‫الت‬
  17. 17. X ‫اللكية‬ ‫التفاعلية‬ When =  X = , = , and = ‫الطور‬ ‫ية‬‫و‬‫وزا‬ ‫املوجة‬ ‫تفاع‬‫ر‬‫ا‬(‫جي‬ ‫مكوجة‬ ‫يتذبذب‬ ‫مرتدد‬ ‫تيار‬ ‫بوجود‬‫بية‬) ‫ميثل‬‫املعقدة‬ ‫املقاومة‬
  18. 18. ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬‫كهرىب‬ ‫حقل‬‫مادة‬ ‫عىل‬‫نية‬‫و‬‫ي‬‫أ‬‫نربك‬‫ز‬‫ال‬ ‫مثل‬ ‫والاسرتخاء‬ ‫ابلشد‬ ‫روابطها‬ ‫تتذبذب‬ 1 2 –‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫لشلك‬‫ا‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫لشلك‬‫ا‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬------
  19. 19. ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬‫كهرىب‬ ‫حقل‬‫مادة‬ ‫عىل‬‫بية‬‫قط‬‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫اجتاه‬ ‫مع‬ ‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫ابدلوران‬ ‫يئاهتا‬‫ز‬‫ج‬ ‫تتذبذب‬ ‫عند‬‫ارة‬‫ر‬‫احل‬ ‫درجة‬ ‫اخنفاض‬‫بية‬‫لقط‬‫ا‬ ‫يئات‬‫ز‬‫اجل‬ ‫تقطاب‬‫اس‬ ‫عىل‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫ثري‬‫تأ‬ ‫يد‬‫ز‬‫ي‬‫الكهرىب‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬ ‫يد‬‫زي‬‫ف‬‫للامء‬ –‫عىل‬ ‫الشلك‬‫اليسار‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫لشلك‬‫ا‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫لشلك‬‫ا‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫عىل‬ ‫الشلك‬‫اليسار‬–‫عىل‬ ‫الشلك‬‫اليسار‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫عىل‬ ‫الشلك‬‫اليسار‬–‫اليسار‬ ‫عىل‬ ‫الشلك‬–‫عىل‬ ‫لشلك‬‫ا‬‫اليسار‬-- ‫املاء‬ ‫ن‬‫أ‬ ‫رمغ‬‫قطىب‬‫هل‬ ‫فليس‬ ‫يئات‬‫ز‬‫اجل‬‫صاىف‬‫تقطاب‬‫اس‬‫ال‬‫ا‬‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬‫كهرىب‬ ‫حقل‬‫عليه‬ 1 2
  20. 20. ‫املاء‬ ‫ئيات‬‫ز‬‫ج‬‫قطاب‬‫ال‬ ‫ثنائية‬‫لكهنا‬‫تقطبة‬‫مس‬ ‫غري‬‫بعضها‬ ‫تلغى‬ ‫ثنائيات‬‫ل‬‫ا‬ ‫عزوم‬ ‫ن‬‫ل‬(‫صفر‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫صاىف‬) ‫املاء‬ ‫يصبح‬ ‫ال‬‫تقطبا‬‫مس‬‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬ ‫سوى‬‫كهرىب‬ ‫حقل‬‫عليه‬ 1 2 ‫حيدث‬ ‫اجملس‬ ‫دلارة‬ ‫املرتدد‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عند‬‫تقطا‬‫الاس‬‫ب‬ (‫دوران‬‫ار‬‫ر‬‫مت‬‫س‬‫واب‬ ،‫وعكسه‬ ‫اجتاه‬ ‫ىف‬ ‫املاء‬ ‫يئات‬‫ز‬‫ج‬)
  21. 21. ‫شلك‬ ‫ىف‬2‫صبح‬‫أ‬ ‫قد‬ ‫املاء‬‫تقطبا‬‫مس‬(‫سليط‬‫ت‬ ‫بعد‬‫ا‬‫الكهرىب‬ ‫حلقل‬‫عليه‬ ‫اجملس‬ ‫دلارة‬)‫ينخفض‬‫ف‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬‫احلجم‬ ‫بوحدة‬ ‫قطاب‬‫ال‬ ‫ثنائيات‬ ‫عزوم‬ ‫مجموع‬ ‫متجه‬ ‫هو‬ ‫للامء‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫صاىف‬=‫صفر‬‫عند‬‫مسلط‬ ‫كهرىب‬ ‫حقل‬ ‫وجود‬ ‫عدم‬،‫عليه‬ ‫لكن‬‫و‬‫سليط‬‫ت‬ ‫مبجرد‬‫كهرىب‬ ‫حقل‬‫عليه‬‫حيدث‬‫هل‬‫تقطاب‬‫اس‬‫فرق‬ ‫ينخفض‬‫ف‬ ،‫للنظام‬ ‫اللكى‬ ‫اجلهد‬. and the “Sweeping” Concept ‫دلارة‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫سليط‬‫ت‬ ‫عندما‬‫ا‬‫جملس‬(‫وىه‬‫تيار‬‫ل‬‫ا‬ ‫مرتدد‬ ‫كهرىب‬ ‫متذبذب‬)‫اجتاه‬ ‫يتغري‬‫تقطاب‬‫اس‬‫بتذبذب‬ ‫ار‬‫ر‬‫مت‬‫س‬‫اب‬ ‫املاء‬،‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫يعمل‬‫و‬‫كعازل‬ ‫املاء‬‫تقطاىب‬‫اس‬(‫مكثف‬)‫عىل‬ ‫التعرف‬ ‫يمت‬ ‫مث‬ ‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫من‬ ‫اب‬‫رت‬‫الاق‬ ‫يمت‬ ،‫مقارانت‬ ‫عقد‬ ‫مع‬ ،‫متدرج‬ ‫يط‬‫متش‬ ‫تنفيذ‬‫ب‬‫و‬ ،‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫حدوث‬ ‫بة‬‫و‬‫املنا‬ ‫لوحة‬ ‫فتقوم‬(‫يالى‬‫ر‬)‫الـ‬ ‫اخنفاض‬ ‫برصد‬‫ﭭ‬‫نني‬‫ر‬‫ال‬ ‫عند‬ ‫اجملس‬ ‫دارة‬ ‫من‬ ‫اخلارج‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬(‫يعرب‬ ‫وهو‬‫احملتوى‬ ‫عن‬‫الرطوىب‬)‫جنر‬ ‫مث‬ ،‫معايرة‬ ‫ى‬. 1 2 ‫الـ‬ ‫ينخفض‬‫ﭭ‬‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫الكهرىب‬ ‫العازل‬ ‫وجود‬ ‫ىف‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬(‫املاء‬)‫مضاد‬ ‫حشن‬ ‫نشاء‬‫ا‬ ‫ىف‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫دور‬ ‫سبب‬‫ب‬
  22. 22. ‫الـ‬ ‫ينخفض‬‫ﭭ‬‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫الكهرىب‬ ‫العازل‬ ‫وجود‬ ‫ىف‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬(‫املاء‬)‫مضاد‬ ‫حشن‬ ‫نشاء‬‫ا‬ ‫ىف‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫دور‬ ‫سبب‬‫ب‬ ‫تقطبا‬‫مس‬ ‫صبح‬‫أ‬ ‫قد‬ ‫املاء‬ ‫السفىل‬ ‫الشلك‬ ‫ىف‬(‫سليط‬‫ت‬ ‫بعد‬‫ا‬‫الكهرىب‬ ‫حلقل‬‫عليه‬ ‫اجملس‬ ‫دلارة‬)‫الـ‬ ‫ينخفض‬‫ف‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬ ‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫الكهرىب‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬‫ثريها‬‫تأ‬ ‫مدى‬ ‫هو‬ ‫للامدة‬ ‫مكثف‬ ‫سعة‬ ‫عىل‬(‫الثابت‬ ‫هذا‬ ‫يد‬‫ز‬‫ت‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫بة‬‫و‬‫رط‬ ‫زايدة‬.) ‫هو‬ ‫الثابت‬ ‫هذا‬‫بة‬‫نس‬‫عىل‬ ‫حيتوى‬ ‫عندما‬ ‫املكثف‬ ‫سعة‬ ‫بني‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫حاةل‬ ‫ىف‬ ‫ى‬‫أ‬ ،‫فارغا‬ ‫يكون‬ ‫عندما‬ ‫املكثف‬ ‫سعة‬ ‫بني‬‫و‬ ‫مادة‬ ‫هو‬‫بة‬‫نس‬‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫سامحية‬‫ىل‬‫ا‬‫اغ‬‫ر‬‫الف‬ ‫سامحية‬(‫سبية‬‫ن‬ ‫سامحية‬) ،‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫عىل‬ ‫ثريها‬‫تأ‬ ‫ىه‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫فسامحية‬(‫ادت‬‫ز‬ ‫لكام‬ ‫ينخفض‬‫ف‬ ‫ط‬ّ‫ل‬‫املس‬ ‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬ ‫اخنفض‬ ‫لكام‬ ‫السامحية‬ ‫الـ‬‫ﭭ‬‫تقطاب‬‫ابالس‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬)‫تعداد‬‫الاس‬ ‫مدى‬ ‫ىه‬ ‫فالسامحية‬ ‫ط‬ّ‫ل‬‫املس‬ ‫الكهرىب‬ ‫للحقل‬ ‫تجابة‬‫اكس‬ ‫تقطاب‬‫لالس‬.‫السامحية‬ ‫يد‬‫ز‬‫ت‬ ‫اخنفاض‬ ‫تد‬‫يش‬‫ف‬ ،‫بة‬‫و‬‫الرط‬ ‫بزايدة‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫جزء‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫ن‬‫ل‬ ‫ط‬ّ‫ل‬‫املس‬ ‫اجملس‬ ‫مكثف‬ ‫سعة‬ ‫من‬(‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫سامحية‬ ‫يغري‬ ‫ما‬ ‫مه‬‫أ‬ ‫بة‬‫و‬‫الرط‬‫و‬.) ‫تقطاب‬‫لالس‬ ‫كرث‬‫أ‬ ‫ليات‬‫أ‬ ‫بوجود‬ ‫للامدة‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬ ‫يزداد‬‫و‬ (‫اجلافة‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬‫و‬ ‫للثلج‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬ ‫اخنفاض‬ ‫ميثهل‬‫ف‬ ‫العكس‬ ‫ما‬‫أ‬) kappa is polarizability eis dielectric permittivity kappa is “infinity” for metals kappa is 80 for water, 1 for air
  23. 23. ‫اخنفاض‬ ‫معىن‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫املكثف‬ ‫عرب‬(‫للوحني‬‫ا‬ ‫عىل‬ ‫شحنة‬‫ل‬‫ا‬ ‫تغري‬ ‫بدون‬)‫ن‬‫أ‬ ‫هو‬‫تقطاب‬‫لالس‬ ‫قابةل‬ ‫مادة‬ ‫اجد‬‫و‬‫ت‬(‫امل‬‫اء‬) ‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬ ‫عىل‬ ‫متد‬‫يع‬ ‫بشلك‬ ‫السعة‬ ‫يد‬‫ز‬‫ي‬.‫بزايدة‬ ‫سوى‬ ‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫ىف‬ ‫يد‬‫ز‬‫ي‬ ‫ال‬ ‫خري‬‫ال‬‫و‬‫ال‬ ‫اها‬‫و‬‫حمت‬‫رطوىب‬.‫فيكون‬ ‫ىف‬ ‫الاخنفاض‬ ‫قياس‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫بة‬‫رت‬‫ال‬ ‫ىف‬ ‫الرطوىب‬ ‫احملتوى‬ ‫عن‬ ‫ا‬‫ري‬‫تعب‬(‫ىف‬ ‫كبري‬ ‫اخنفاض‬ ‫اءة‬‫ر‬‫ق‬ ‫عىل‬ ‫حنصل‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫اجد‬‫و‬‫ت‬ ‫عند‬ ‫ابلعكس‬ ‫العكس‬‫و‬ ،‫تفع‬‫ر‬‫م‬ ‫رطوىب‬ ‫حمتوى‬). ‫تقطبا‬‫مس‬ ‫املاء‬ ‫يصبح‬ ‫حني‬ (‫سليط‬‫ت‬ ‫بعد‬‫الكهرىب‬ ‫احلقل‬‫عليه‬ ‫اجملس‬ ‫دلارة‬) ‫ينخفض‬‫الـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬ https://www.youtube.com/watch?v=e0n6xLdwaT0 ‫الـ‬ ‫ينخفض‬‫ﭭ‬‫تقطاىب‬‫الاس‬ ‫الكهرىب‬ ‫العازل‬ ‫وجود‬ ‫ىف‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬(‫املاء‬)‫مضاد‬ ‫حشن‬ ‫نشاء‬‫ا‬ ‫ىف‬ ‫تقطاب‬‫الاس‬ ‫دور‬ ‫سبب‬‫ب‬
  24. 24. kappa is polarizability
  25. 25. https://www.youtube.com/watch?v=rkntp3_cZl4 kappa is polarizability
  26. 26. J. Agr. Sci. Tech. (2010) Vol. 12: 339-346 Estimation of Leaf Moisture Content by Measuring the Capacitance A. Afzal1, S. F. Mousavi2*, and M. Khademi2 1 Department of Agricultural Machinery, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Islamic Republic of Iran. 2 Department of Water Engineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, P. O. Box: 84156-83111, Isfahan, Islamic Republic of Iran. * Corresponding author; e-mail: mousavi@cc.iut.ac.ir It is expected that when the sensor is made up of 1 plate (not 2 plates that sandwich the dielectric as usual), the capacitance will stay the same (since removal corresponds to theoretically changing A in the nominator and d in the denominator by same factor).
  27. 27. Removing second plate means the increase of A & d by the same factor and the same results are obtained when using 2 plates sensor or 1 plate sensor
  28. 28. ‫الرشكة‬ ‫نفس‬ ‫من‬ ‫حىت‬ ‫خر‬‫أ‬ ‫ىل‬‫ا‬ ‫جمس‬ ‫من‬ ‫ختتلف‬ ‫اءات‬‫ر‬‫الق‬–‫املوضوع‬ ‫ىف‬ ‫ما‬ ‫مه‬‫أ‬ ‫ىه‬ ‫املعايرة‬ ‫ن‬‫أ‬ ‫ى‬‫أ‬ ‫اكمل‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫ىس‬‫أ‬‫ر‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 1 ‫نيكس‬‫و‬‫فيجيرت‬ ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ mV = -2.1417*10^3*qv 2 + 3.7157*10^3*mV + 1421.0174 mV = -2.0923*10^3*qv 2 + 4.1320*10^3*mV + 961.2952
  29. 29. ‫موسع‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫ىس‬‫أ‬‫ر‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 2 ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬
  30. 30. ‫اكمل‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫فقى‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 3 ‫نيكس‬‫و‬‫فيجيرت‬ ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ qv = 2.0236*10^-7*mV2 - 3.3777*10^-4*mV + 0.1753 qv = 3.3188*10^-7*mV2 - 8.3151*10^-4*mV + 0.5086
  31. 31. ‫موسع‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫فقى‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 4 <--->‫دياكجون‬ Saturation Wilting Point ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬
  32. 32. ‫موسع‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫فقى‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 5 Saturation Wilting Point ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬
  33. 33. ‫موسع‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫فقى‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 6 Saturation Wilting Point ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ displacement to adjust for temperature
  34. 34. ‫موسع‬ ‫املقياس‬ ‫ميلليـ‬‫ﭭ‬‫لت‬‫و‬‫ـ‬‫فقى‬‫ال‬ ‫احملور‬ ‫عل‬ 7 Saturation Wilting Point ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ composed with temperature-modified data
  35. 35. ‫بية‬‫ي‬‫ر‬‫تق‬ ‫ية‬‫خط‬ ‫خلط‬ ‫معادةل‬ ‫العزل‬ ‫ثابت‬‫ل‬‫تقطاىب‬‫س‬‫الا‬ (‫دياكجون‬ ‫من‬) 8
  36. 36. ‫يبية‬‫ر‬‫تق‬ ‫خطية‬ ‫خلط‬ ‫معادةل‬ ‫العزل‬ ‫لثابت‬‫تقطاىب‬‫الاس‬ (‫دياكجون‬ ‫من‬) … and a site emphasizing on calibration for each soil type apart and referring to matric potential rather than moisture content http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-73862002000300012 9 a paper mentioned initial work on 0.50 for the exponent in the dielectric mixing-model https://www.researchgate.net/profile/Brian_Borchers/publications?page=2&sorting=newest Power-law dielectric mixing-formula
  37. 37. 9 References http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=1288372& url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.js p%3Farnumber%3D1288372 http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&arnumber=4072240& url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fiel5%2F36%2F40 72232%2F04072240.pdf%3Farnumber%3D4072240 The most important reference is the following http://www.piers.org/piersonline/pdf/Vol4No1Page31to35.pdf
  38. 38. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 10
  39. 39. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 11
  40. 40. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 12
  41. 41. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 13
  42. 42. ‫يلليـ‬‫مل‬‫ا‬ ‫عالقة‬‫ﭭ‬‫بة‬‫و‬‫الرط‬ ‫من‬ ‫احملسوب‬ ‫العزل‬ ‫بثابت‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬ ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 14
  43. 43. ‫يلليـ‬‫مل‬‫ا‬ ‫عالقة‬‫ﭭ‬‫بة‬‫و‬‫الرط‬ ‫من‬ ‫احملسوب‬ ‫العزل‬ ‫بثابت‬ ‫لت‬‫و‬‫ـ‬ ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 15
  44. 44. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 16 displaced to adjust temperature
  45. 45. ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 17 composed with temperature-modified data
  46. 46. ‫اجملسني‬ ‫معايرة‬ ‫عند‬ ‫للامء‬ ‫العزل‬ ‫اثبت‬ ‫عىل‬ ‫ارة‬‫ر‬‫احل‬ ‫درجة‬ ‫ثري‬‫تأ‬ ‫املعايرة‬‫نيكس‬‫و‬‫يجيرت‬‫ف‬ ‫من‬ ‫جملسني‬ ‫احلالية‬ 18
  47. 47. 19
  48. 48. 20
  49. 49. That is what we are! Really? That is what we are! Really? Have fun with oscillation! Have fun with oscillation! http://en.wikipedia.org/wiki/Body_capacitance

×