Application of Dielectric Sensor for Soil Moisture Measurement

토양 수분 측정을 위한 유전율식 쎈서 연구

Due to relatively high permittivity of water in soils, we placed the soil condenser into soils to measure the soil moisture content. The soil condenser was made with two insulated iron sticks. The capacitance of the soil condenser was determined by the pulse period from RC type oscillation circuit and the highest voltage output accepting 10MHz pulse. After zero point adjustment, the measured relative capacitance percentage (RCS) to the standard condenser obtained by the oscillation circuit almost linearly correlated with the end depth of the sensor submerged in water. The RC type oscillation was disturbed by many sensor installed in a close distance in one place, presumably resulting in that the sensor sticks played as a interfering antennas generating or accepting electron waves from them. The temperature dependance of the output from the sensors could be corrected through experimentally determined revision function. Although lineal correlation was found between soil moisture and RCS, users should derive their own correlation function for every sensor to measure soil moisture, because the outputs were influenced by the installation depth and layout in the soil. The voltage type sensor responded inversely with soil moisture content and so was not suitable to the accurate measurement of soil moisture, but allows high economic benefit in various application such as simplified measurement of soil moisture and irrigation line control because of its low component count. The voltage type moisture sensor could be reinforced by relay controlling circuit to open and to close the solenoid valves respectively at optimal limits of the least and the most soil moisture according to user's adjustment.

물의 높은 유전율을 이용하여 토양 수분함량을 검정하고저 피복 절연 철봉을 토양에 박아 두 극으로 하는 토양 매질 콘덴서에 RC발진회로를 적용하여 주기를 조사하거나 또는 10 mega Herz Pulse 투여시 최대 저장(貯藏) 전압을 검정하는 방식으로 수분 변화에 따른 토양의 유전율을 조사하였다. 주기식 쎈서에선 토양 콘덴서의 용량이 영점 조정후 표준 콘덴서에 비교된 백분율로 출력되었는데 쎈서봉을 물에 담근 깊이와 선형적 관계에 있었다. 여러 개의 쎈서를 가까운 거리에 설치하면 쎈서봉이 안테나 역할을 하여 RC 발진에 교란이 있었으며 변온에 따른 출력 보정 함수를 제시했다. 토양 수분 함량과 출력사이에 높은 상관성이 있으나 쎈서 붕이 설치된 깊이 및 방향에 따라 출력반응이 변화하므로 사용자가 설치후 출력을 토양수분으로 변환하는 함수를 구하여야 한다. 전압식 쎈서에선 출력이 토양수분 함량과 역함수적 관계에 있어 토양 수분 정밀 계측용으론 적합치 않으나 구성 부품이 적고 노화가 느리어 토양 수분의 간이 검정에 적합하고 출력 전압에 따라 relay를 개폐하되 개폐 전압을 사용자가 설정할 수 있는 회로를 첨부하여 수위 조절 또는 토양수분에 따른 관개 line개폐에 활용한 결과 재현성이 우수하였다.