Датчик влажности почвы: варианты изготовления своими руками

Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки

Эта статья возникла в связи с постройкой автоматической поливальной машины для ухода за комнатными растениями. Думаю, что и сама поливальная машина может представлять интерес для самодельщика, но сейчас речь пойдёт о датчике влажности почвы. https://oldoctober.com/

Близкие темы.

Самодельный автомат для полива комнатных растений.

Оглавление.

Пролог

Конечно, прежде чем изобретать велосипед, я пробежался по Интернету.

Датчики влажности промышленного производства оказались слишком дороги, да и мне так и не удалось найти подробного описания хотя бы одного такого датчика. Мода на торговлю «котами в мешках», пришедшая к нам с Запада, уже похоже стала нормой.

Описания самодельных любительских датчиков в сети хотя и присутствуют, но все они работают по принципу измерения сопротивления почвы постоянному току. А первые же эксперименты показали полную несостоятельность подобных разработок.

Эксперименты, на которые пришлось потратить целую неделю, показали, что сопротивление почвы может довольно быстро меняться, причём оно может периодически увеличиваться, а затем уменьшаться, и период этих колебаний может быть от нескольких часов до десятков секунд. Кроме этого, в разных цветочных горшках, сопротивление почвы меняется по-разному. Как потом выяснилось, жена подбирает для каждого растения индивидуальный состав почвы.

И действительно, во всех, найденных в сети самодельных конструкциях, предлагалось замерять сопротивление почвы постоянному току. А что, если попытаться измерить сопротивление переменному току? Ведь по идее, тогда вазон не должен превращаться в «аккумулятор».

Собрал простейшую схему и сразу проверил на разных почвах. Результат обнадёжил. Никаких подозрительных поползновений в сторону увеличения или уменьшения сопротивления не обнаружилось даже в течение нескольких суток. Впоследствии, данное предположение удалось подтвердить на действующей поливальной машине, работа которой была основана на подобном принципе.

Вернуться наверх к меню.

Электрическая схема порогового датчика влажности почвы

В результате изысканий появилась эта схема на одной единственной микросхеме. Подойдёт любая из перечисленных микросхем: К176ЛЕ5, К561ЛЕ5 или CD4001A. У нас эти микросхемы продают всего по 6 центов.

R1 = 22MΩ R2, R9 = 12kΩ R3 = 470kΩ R4 = 30kΩ R5 = 47kΩ R6 = 1MΩ R7 = 5,1MΩR8 = 22MΩ

C1 = 1µF C2 = 1µF C3, C4 = 0,1µF C5 = 10µF DD1 = К561ЛЕ5 R9 = из расчёта 1kΩ на каждый Вольтнапряжения питания.

Датчик влажности почвы представляет собой пороговое устройство, реагирующее на изменение сопротивления переменному току (коротким импульсам).

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с интервалом около 10 секунд. https://oldoctober.com/

Конденсаторы C2 и C4 разделительные. Они не пропускают в измерительную цепь постоянный ток, которые генерирует почва.

Резистором R3 устанавливается порог срабатывания, а резистор R8 обеспечивает гистерезис усилителя. Подстроечным резистором R5 устанавливается начальное смещение на входе DD1.3.

Конденсатор C3 – помехозащищающий, а резистор R4 определяет максимальное входное сопротивление измерительной цепи. Оба эти элемента снижают чувствительность датчика, но их отсутствие может привести к ложным срабатываниям.

Не стоит также выбирать напряжение питания микросхемы ниже 12 Вольт, так как это снижает реальную чувствительность прибора из-за уменьшения соотношения сигнал/помеха.

Внимание!

Я не знаю, может ли длительное воздействие электрических импульсов оказать вредное воздействие на растения. Данная схема была использована только на стадии разработки поливальной машины.

В реальной конструкции автомата для полива растений я использовал другую схему, которая генерирует всего один короткий измерительный импульс в сутки, приуроченный ко времени полива растений.

Вернуться наверх к меню.

Как это работает?

Прямоугольные импульсы большой длительности (поз.1), проходя через делитель напряжения, образованного элементами C2, R2, R3, Rпочвы, R4, C3, превращаются в короткие импульсы (поз.2). Эти импульсы через конденсатор С4 поступают на вход элемента DD1.3. Туда же, через резистор R6, поступает некоторый уровень постоянного напряжения (поз.3) с делителя напряжения R5.

Когда общий уровень напряжения на входе DD1.3 (поз.4) достигает порога срабатывания компаратора (отмечено красной точкой), запускается одновибратор на DD1.3, DD1.4. Длительность управляющего импульса на выходе DD1.4 определяется постоянной времени R7, C5.

Вернуться наверх к меню.

Конструкция электродов

Конструкция электродов должна обеспечить возможность измерения влажности почвы возле корней растения. Это особенно актуально для кактусов, полив которых осуществляется мизерным количеством воды.

Для изготовления электродов я сначала выбрал стальную углеродистую проволоку, но она слишком быстро заржавела, и её пришлось заменить на нержавеющею.

Для уменьшения уровня внешних электромагнитных помех, электроды соединяются со схемой экранированным кабелем, оплётка которого подключена к корпусу прибора.

А это детали, из которых были собраны электроды

1. Винт М3х8.
2. Гровер М3.
3. Шайба М3.
4. Лепесток М3.
5. Втулка – сталь, Ø8х10мм.
6. Винт М3х6.
7. Пластина – стеклотекстолит S = 2мм.
8. Электрод – нерж. сталь Ø1,6х300мм.

Наверное, можно было бы выбрать и другой способ крепления электродов.

Но, я выбрал такое крепление, чтобы можно было оперативно регулировать глубину погружения тридцатисантиметровых электродов в почву, а кабель, при этом, не создавал слишком большую нагрузку при погружении электродов в неглубокий горшок.

15 Июль, 2011 (13:36) в Сделай сам

Схема датчика влажности почвы

Поэт Андрей Вознесенский однажды сказал так: «лень – двигатель прогресса». Пожалуй, трудно не согласиться с этой фразой, ведь большинство электронных устройств создаются именно с той целью, чтобы облегчить нашу с вами повседневную жизнь, полную забот и всяких разных суетных дел. 

Если вы сейчас читаете эту статью, то вас, наверное, очень утомляет процесс полива цветов. Ведь цветы – существа нежные, чуть их перельёшь, недовольны, забудешь полить на денёк, так всё, они вот-вот увянут. А сколько цветов в мире погибло лишь от того, что их хозяева уехали в отпуск на недельку, оставив зелёных бедолаг чахнуть в сухом горшке! Страшно представить. 

Именно для предотвращения таких ужасных ситуаций придуманы системы автоматического полива. На горшок устанавливается датчик, замеряющий влажность почвы – он представляет собой для металлических прутка из нержавеющей стали, воткнутые в землю на расстоянии сантиметра друг от друга.

По проводам они подключаются к схеме, задача которой открывать реле только тогда, когда влажность упадёт ниже заданной и закрывать реле в тот момент, когда почва вновь насытится влагой. Реле, в своё очередь, управляет насосом, который качает воду из резервуара прямо под корень растению. 

Схема датчика

Как известно, электропроводимость сухой и влажной почвы отличается довольно значительно, именно этот факт лежит в основе работы датчика. Резистор номиналом 10 кОм и участок почвы между прутками образуют делитель напряжения, их средняя точка подключается напрямую на вход ОУ. На другой вход ОУ напряжение подаётся со средней точки переменного резистора, т.е. его можно настраивать от нуля до напряжения питания. С его помощью выставляется порог переключения компаратора, в роли которого и работает ОУ. Как только напряжение на одном его входе превысит напряжение на другом – на выходе окажется логическая «1», загорится светодиод, транзистор откроется и включит реле. Транзистор можно применить любой, структуры PNP, подходящий по току и напряжению, например, КТ3107 или КТ814. Операционный усилитель TL072 или любой аналогичный, например, RC4558. Параллельно обмотке реле следует поставить маломощный диод, например, 1n4148. Напряжение питания схемы – 12 вольт. 

Из-за длинных проводов от горшка до самой платы может возникнуть такая ситуация, что реле переключается не чётко, а начинает щёлкать с частотой переменного тока в сети, и только спустя какое-то время устанавливается в открытом положении. Для устранения этого нехорошего явления следует поставить электролитический конденсатор ёмкостью 10-100 мкФ параллельно датчику. Архив с платой тут. Удачной сборки! Автор – Дмитрий С.

   Форум

   Форум по обсуждению материала Схема датчика влажности почвы

РадиоКот :: Датчик влажности почвы

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Измерительная техника >

Теги статьи:

Добавить тег

Датчик влажности почвы

Целью данной разработки являлось создание датчика влажности почвы для использования в автоматических поливных системах. Основными условиями при разработке являлись следующие критерии:

• Дешевизна
• Надежность
• Легкость повторения
• Простая настройка
• Наглядная индикация.

Датчик питается от 5..12В и имеет один дискретный выход.  Выход содержит высокий потенциал («1») если влажность почвы упала ниже заданной и низкий потенциал («0»), если влажность почвы выше заданной. Датчик обладает некоторой инерцией и свойством гистерезиса для исключения случайных переключений в момент, когда влажность почвы очень близка к заданной.  

Для индикации состояния датчик использует сдвоенный красно-зеленый светодиод изменяющий цвет свечения. Зеленый — влажность выше заданной. Красный — влажность ниже заданной. В процессе просыхания почвы цвет светодиода будет плавно изменятся с зеленого на желтый и при достижении заданного порога произойдет переключение на красный.

В качестве сенсора используются два электрода углубленные в почву на глубину замера. Можно использовать велосипедные спицы изолированные на глубину замера термообсадной трубкой.

Принцип работы схемы следующий. На элементе U1A собран генератор прямоугольных импульсов с частотой ~1Кгц. Через подстроечный резистор R2 импульсы поступают на вход U1B, причем амплитуда импульсов будет зависеть от влажности почвы, которая будет шунтировать передаваемый сигнал через конденсатор C2.

 Кроме того, поступающие импульсы будут иметь уже не прямоугольную, а скорее пилообразную форму из-за сглаживания конденсатором C2. В результате на выходе U1C получатся прямоугольные импульсы со скважностью, зависящей от влажности почвы.

Эти импульсы преобразуются в постоянное напряжение (D1, C3) которое поступает на вход U1D. При этом конденсатор C3 определяет инерционность схемы и обеспечивает защиту от помех, а благодаря гистерезисным свойствам входов U1, обеспечивается небольшой диапазон между переключениями выходного сигнала.

Транзистор Q3 является инвертирующим и согласующим звеном с исполнительной схемой.

Правильно собранный датчик в настройках не нуждается. В случае использования другой микросхемы, вероятна необходимость изменения номиналов R1 C1 для получения частоты генерации ~1Кгц.

Регулировка уровня порогового значения влажности производится при подключенных контактах сенсора, погруженных в политую почву с необходимой влажностью. Подстроечный резистор R2 следует установить в положение, когда горит зеленая часть светодиода, а красная часть  начинает слегка светиться.

*** Печатная плата изображена как «вид сверху»  (вид сквозь текстолит). Если используется ЛУТ, то просто распечатать и катать, зеркалить не надо. Отверстия под диод, потенциометр и светодиод d0.8 мм, остальные d0.5мм.

*** При монтаже возникнут неудобства с размещением электролитического конденсатора C3, изначально, использовался керамический конденсатор, который не обеспечивал необходимой инерционности.  Конденсатор C3 следует впаивать в последнюю очередь.

Из своего опыта эксплуатации могу сказать следующее. Датчик следует питать стабильным напряжением. Я использовал один стабилизатор 7805 на 4 датчика. Датчик достаточно чувствительный, т.е. диапазон изменения влажности от заданной, при котором производится переключение датчика, составляет ~10% (а может еще меньше).

По этой причине датчик будет «хотеть» поливать часто, но по чуть-чуть. Я подключил датчики к контроллеру и делаю паузу после каждого полива на 20 мин, чтобы дать влаге впитаться и заодно остудить насос.

Недостатком датчика является ощутимый разброс диапазона  гистерезиса у разных датчиков, что обусловлено различными характеристиками элементов.

Все вопросы в Форум.

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

????????Надежный емкостной датчик влажности почвы своими руками (STM32)

Рассмотрена теория построения емкостного датчика для системы автополива????????, расчеты, проверка на практике, примеры применения.

Если взять два куска фольгированного стеклотекстолита и расположить их параллельно медными плоскостями внутрь на небольшом расстоянии, то получим  плоский конденсатор. Рассмотрим как будет влиять изменение его емкости и как это можно использовать.

Купить на Aliexpress

Расчеты

Емкость вычисляется по следующему выражению:

Пусть пластины имеют размеры  w = 12 мм; l = 35 мм, тогда площадь S = 12*35=420 мм², а расстояние между ними d = 3 мм, тогда расчетная электрическая емкость C = 1 пФ.

Геометрические размеры (площадь) S, как и расстояние между пластинами d не меняется. Остается для изменения емкости менять вещество между пластинами, пока это воздух ε = 1. Как думаете какая относительная диэлектрическая проницаемость воды? Источники показывают, что ε = 81.

Полное погружение в воду даст увеличение емкости в 81 раз! Расчетная ёмкость C составит уже не 1 пФ, а 100 пФ.

Таким образом плавно погружая этот самодельный кондер также плавно и пропорционально будет изменятся и емкость, что дает возможность эффективно отслеживать состояние влажности.

Превращение изменения емкости в изменение напряжения

Подключив последовательно с резистором конденсатор получим ФНЧ (фильтр нижних частот).

Получается делитель напряжения, где у верхнего плеча R1 сопротивление не изменяется, а емкостное сопротивление нижнего плеча C1 меняется в зависимости от частоты.

Но так как частота сигнала будет неизменной, то построим график зависимости емкостного сопротивления от емкости (C = 1-100 пФ):

Таким образом понятно, что при увеличении емкости ( погружение в воду) сопротивление нижнего плеча будет уменьшаться, как и падение напряжения на нем, а значит и выходное напряжение (см. подтверждение опытом ниже).

Но остается еще одно — выделить только амплитуду, именно для этого применяется АМ-детектор. Его расчет был выполнен, но ничего полезного этого не дало, поэтому номиналы взяты такие же, как у готового. Главная суть в этом:

нужно подобрать емкость и сопротивление таким образом, чтобы конденсатор успевал подзаряжаться при увеличении сигнала, а при уменьшении подразряжался за время низкого уровня, но при изменении сигнала огибающая изменялась.

Схема электрическая принципиальная

Моделирование работы работы схемы

Собираем (номиналы изменены из-за сложности моделирования на высоких частотах!).

Запускаем:

Здесь видно как хорошо выделяется амплитуда при изменении емкости C2.

Проверка на практике

• Сначала непосредственно датчик, состоящий из двух кусочков фольгированного стеклотекстолита FR-4 (70×12 мм).
• *также не забываем изолировать открытые участки меди клейкой лентой
• И также схемка в миниатюрном исполнении.
• Сигнал сгенерирован с помощью МК (ШИМ, f = 1 МГц, D = 50%), конечно это можно сделать с помощью того же таймера NE555, но если устройство уже будет иметь микроконтроллер, то зачем же еще одна МС?

Теперь просто подключаем питание (здесь 3.

3 В), вольтметр на выход и смотрим как изменяется напряжение при заливании водой.

1. Очень хорошо, показания изменяются очень плавно и четко.
2. Остается только оцифровать показания с помощью встроенного в МК АЦП и придать им какие-то смысловые привязки, например проценты.

Проверка на почве

Также не лишним будет воткнуть данный датчик в настоящий грунт.

Показания менялись медленно и уверенно, на следующий день на выходе имеем плюс 214 мВ, т.к. слой почвы мал.

Более практичный датчик из пластин оцинковки

Покрыты слоем клейкой ленты.

При сухом грунте на выходе примерно 1.5 В.

После сверхобильного полива 0.75 В.

Подключение к микроконтроллеру

Остается вместо вольтметра подключить один из входов АЦП МК и настроить генерацию ШИМ-сигнала одним из таймеров. Чтобы не повторять одно и то же см. видос или код на гитхабе.

Выполняем калибровку

Отсутствие воды:  U = 0.75 В = ADC = 930 = 0 %. Заполнение полностью (до определяемой границы): U = 1.4 В = ADC = 1737 = 100 %.

Автоматическая система полива (простейшее исполнение)

• Прикупил маленький водяной насос, работает неплохо и хорошо подойдет для проверки.
• Управление насосом через ключ (полевой транзистор IRLML2502) ШИМ-сигналом 1 кГц.

После выполненой калибровки программа выключит насос, когда напряжение станет ниже нижнего порога  (0.75В) и включит, когда пересечет верхний порог (1.4 В).

Направления применения

Влажность почвы

1. Самым очевидным применением будет определение влажности грунта в цветочном горшке или просто на участке.
2. Таким образом можно встроить этот датчик в систему автоматического полива растений.

Наличие дождя

• Для определения дождя также можно использовать сенсор такого типа, просто между пластинами расположить губку, а сбор капель сделать с помощью воронки.
• Таким образом во время дождя поролон впитывает воду, емкость возрастает, а после прекращения дождя остатки уйдут вниз, и еще через время она снова станет сухой.

Уровень воды в емкости

Имея небольшой (или большой) запас воды в цистерне удобно проверять её уровень на расстоянии, ведь обычно емкость находится где-то в труднодоступном месте на высоте.

Если емкость металлическая, то она может выступать одним электродом. Если пластиковая, то его придется сделать, но это не так сложно.

Прикасание к телу

1. В одном из устройств принцип изложенный выше был использован для обнаружения касания к телу человека, пример ниже.
2. *это электронный термометр; смотреть в правый верхний угол

То же самое от китайцев

Вообщем то эта схема является частью китайского сенсора. Единственное отличие в том, что генератором выступает не таймер NE555, а микроконтроллер, ведь в любом случае он будет в устройстве.

Видос

Скачать

Итого

Преимуществом емкостного датчика перед просто двумя голыми электродами является отсутствие электрохимической реакции (электролиза), при котором на контактах будут восстанавливатся вещества (из раствора) и портить почву, а кроме этого они будут сами коррозировать. Конечно можно этот процесс очень значительно замедлить (опрашивать датчик редко), но все же.

Медные площадки защищены маской, но будет ли она достаточно устойчива в суровых условиях? Рассматривается возможность дополнительного покрытия слоем лака/краски.

Изготовление емкостного датчика легко осуществляется при использовании технологий изготовления печатных плат, особенно это хорошо, когда остальные компоненты располагаются там же. Если же он должен быть велик, то здесь используем металлический лом.

Так как получаемые показания зависят от параметров датчика, то он требует калибровки.

Датчик влажности почвы своими руками в домашних условиях

Конструкции на даче, которые работают автоматически, могут упростить жизнедеятельность хозяина. Автоматическую систему полива устанавливают для того, чтобы не делать однообразную нелегкую работу. Чтобы не допустить переизбытка воды, стоит поставить датчик влажности почвы – своими руками такую конструкцию сделать не тяжело.

Содержание:

Что представляет собой датчик влажности?

Датчик влажности является прибором, который состоит из двух проводов. Осуществляется их подключение к слабому источнику энергии. Если начинает увеличиваться влажность между электродами, происходит снижение сопротивления и снижение силы тока. Если воды становится мало, тогда вырастает сопротивление.

Стоит понимать, что электроды будут пребывать во влажных условиях. По этой причине опытные специалисты советуют включать прибор через ключ. Это снизит негативное влияние коррозии. В другой ситуации вся конструкция находится в выключенном состоянии. Ее включают, когда необходимо проверить влажность. Для этого достаточно нажать на кнопку. 

Зачем нужен данный прибор?

Установление датчиков влажности осуществляют в теплицах и в открытом грунте. С их помощью можно контролировать время полива, а человеку для этого ничего не придется делать, будет достаточно включить прибор.

После этого он будет работать без перерывов. Но дачникам стоит следить за состоянием электродов, так как из-за коррозии они могут испортиться.

И в тепличных условиях, и в открытом грунте такая система станет отличным помощником.

Такая система показывает результат достаточно точно, если сравнивать ее с другими подобными конструкциями. Нередко человек уже думает, что грунт сухой, хотя прибор покажет сотню единиц влаги. А после того, как почва была полита, эти показатели вырастают до 700 единиц.

Если такой датчик будут применять в открытом грунте, тогда рекомендуется, чтобы верхняя часть была достаточно герметичная. Это не даст искажать показатели. Для этого используется покрытие с помощью водонепроницаемой смолы.

Что необходимо для изготовления датчика своими руками?

Для того, чтобы сделать датчик самостоятельно, необходимо обзавестись такими инструментами:

1. Двумя электродами. При этом их диаметр должен быть около 3-4 мм.
2. Основанием, которое было изготовлено из текстолита или такого материла, которому не страшна коррозия.
3. Гайками и шайбами.
4. Также будут необходимы и другие вспомогательные инструменты.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Сбор датчика происходит в такой последовательности:

1. Изначально осуществляется прикрепление электродов к основанию. Главное, чтобы оно было защищено от коррозии.
2. После этого на конце электродов вырезается резьба. С обратной стороны они заостряются, чтобы легче было погрузить их в землю.
3. В основании из текстолита делаются отверстия. Далее осуществляется вкручивание электродов в них. Чтобы они закрепились, используются гайки и шайбы.

Необходимо подобрать нужные провода, которые подойдут к шайбам. После этого осуществляется изолирование электродов. Они углубляются в землю на 5-10 сантиметров. Это зависит от того, какая емкость применяется, какие размеры грядки. Чтобы датчик работал, необходима сила тока 35 мА и напряжение, которое составляет 5В. Это зависит от уровня влаги.

Видео о простом датчике влажности:

В конечном итоге подключается датчик. Для этого используется 3 провода, которые присоединяют к микропроцессору. Специальный контролер предоставит возможность осуществить сочетание прибора с зуммером. После этого подается сигнал, если слишком уменьшается влажность грунта. В некоторых датчиках вместо сигнала меняется свет. 

Особенности применения

Выделяют разнообразное использование датчика влажности почвы. Зачастую их конструируют для систем автоматического полива. Датчики делают в горшках для цветков.

Они полезны для растений, которые слишком чувствительны к уровню влаги в земле. В случае, если выращиваются суккуленты, тогда используются электроды немаленькой длины.

В таком случае будет происходить реакция на перемену влажности у корневище.

Нередко такие датчики применяют, если выращивают фиалки или такие растения, которые имеют хрупкие корни. Если установить датчик, тогда можно знать, когда необходимо осуществлять полив.

Такие приборы идеально подходят в том случае, если выращиваются растения в тепличных условиях. Также применяют аналогичный метод конструкции датчика, если необходимо контролировать влажность воздуха.

Это особенное полезно для тех растений, которые систематически опрыскивают.

Хозяева на даче могут расслабиться, так как датчик за них решит, когда необходимо поливать растения. В такой способ можно узнать, насколько увлажнен грунт. Это защитит грядки от переизбытка влаги. Существуют и другие случаи, когда люди устанавливают датчики. Они могут помочь следить за увлажненностью грунта в подвале. Некоторые люди устанавливают его в области мойки.

Если начнет протекать труба, автоматическая конструкция моментально об этом расскажет.

В такой способ осуществится своевременный ремонт. Итак, датчик влажности грунта дает возможность за пару суток создать приборы в разнообразных участках и зонах дачной территории. Не обязательно бежать за профессиональной помощью, так как такую конструкцию просто сделать самостоятельно. Для этого достаточно соблюдать определенные правила и последовательность.

Самодельный датчик влажности почвы лучше китайского

Привет, друзья!

В статей Автоматизируем подсветку рассады или проект «Микропарник»я использовал китайский датчик YL-38 и контактный щуп YL-69для измерения влажности почвы.

Китайский датчик YL-38 и контактный щуп YL-6

Так вот, с датчиком все нормально, но вот щуп за месяц ощутимо окислился и временами дает сбой в показаниях.

Поврежденный коррозией щуп YL-6

Как видите, пластина на щупе от коррозии превратилась в зеленый коралл и даже повреждена. При таких повреждениях чистка от окисления ничего не даст.

Если заказывать новый щуп, который стоит копейки, пройдёт больше месяца, прежде чем его доставят из Китая, он уже будет не актуален.

На ум пришла интересная идея: что если сделать щуп самому.

• Сэкономим деньги;
• Не потратим время;
• Рассада будет под контролем.
• Опять же, новый и бесценный опыт.

Точнее, использовать вместо стандартного щупа два нержавеющих электрода и клеммную колодку.

Нержавеющие электроды вместо щупа YL-6

Эффект оказался тот же: те же показания.

Но я решил не останавливаться на достигнутом, и использовать эту конструкцию без применения датчика YL-38, т. е. подсоединить к плате Arduino, но со стягивающим сопротивлением на 10 кОм.

Схема следующая, в дальнейшем можно добавить ещё элементы по мере необходимости и уже использовать в других проектах.

Схема самодельного датчика измерения влажности почвы

В программе XOD IDE для измерения влажности почвы использовал следующий алгоритм.

Алгоритм для самодельного датчика измерения влажности почвы в сухой почвеАлгоритм для самодельного датчика измерения влажности почвы в сухой почве

• Как видите, показания меняются в зависимости от содержания воды в грунте.
• В таком случае, есть ли смысл покупать китайские датчики, если можно обойтись и без них.
• На этом сегодня все, надеюсь было интересно.

Готовую программу можете скачать по ссылке с Яндекс Диск.https://yadi.sk/d/fKwFkw3ylYmksA

Увлекаетесь конструированием на Arduino?

1. Вот ссылки, где можно приобрести выгодно и с быстрой доставкой платы Arduino UNO, но лучше купить Стартовый комплект для Arduino UNO, в котором уже находятся все компоненты для начального моделирования и программирования.

2. А ещё, Raspberry Pi 4 model B — покупайте у проверенного продавца и хорошего качества.

3. Хотите больше статей о программировании в программе XOD IDE, рекомендую перейти по ссылке в меню навигатора канала:
4. Страница навигации
5. или
6. Raspberry Pi & Scratch

Экспериментируйте!!!

• Спасибо, что дочитали статью до конца.
• Надеюсь статья была вам полезна и интересна.

Датчик влажности почвы в системах автоматического полива

Многие огородники и садоводы лишены возможности ежедневно ухаживать за посаженными овощами, ягодами, фруктовыми деревьями в силу загруженности по работе или во время отпуска. Тем не менее, растения нуждаются в своевременном поливе.

С помощью простых автоматизированных систем можно добиться того, что почва на вашем участке будет сохранять необходимую и стабильную влажность на протяжении всего вашего отсутствия.

Для построения огородной системы автополива потребуется основной контрольный элемент – датчик влажности почвы.

Датчик влажности

Датчики влажности также называют иногда влагомерами или сенсорами влажности. Почти все предлагаемые на рынке влагомеры почвы измеряют влажность резистивным способом. Это не совсем точный метод, потому что он не учитывает электролизные свойства измеряемого объекта.

Показания прибора могут быть разными при одной и той же влажности грунта, но с разной кислотностью или содержанием солей.

 Но огородникам-экспериментаторам не столь важны абсолютные показания приборов, как относительные, которые можно настроить для исполнительного устройства подачи воды в определенных условиях.

Суть резистивного метода заключается в том, что прибор измеряет сопротивление между двумя проводниками, помещенными в грунт на расстоянии 2-3 см друг от друга. Это обычный омметр, который входит в любой цифровой или аналоговый тестер. Раньше такие инструменты называли авометрами.

Также существуют приборы со встроенным или выносным индикатором для оперативного контроля над состоянием почвы.

Легко сделать замер разницы проводимости электрического тока перед поливом и после полива на примере горшка с домашним растением алоэ. Показания до полива 101.0 кОм.

Показания после полива через 5 минут 12.65 кОм.

Но обычный тестер лишь покажет сопротивление участка почвы между электродами, но не сможет помочь в автополиве.

Принцип действия автоматики

В системах автополива обычно действует правило «поливай или не поливай». Как правило, никто не нуждается в регулировании силы напора воды. Это связано с использованием дорогостоящих управляемых клапанов и других, ненужных, технологически сложных, устройств.

Почти все предлагаемые на рынке датчики влажности, помимо двух электродов, имеют в своей конструкции компаратор. Это простейший аналого-цифровой прибор, который преобразует входящий сигнал в цифровую форму. То есть при установленном уровне влажности вы получите на его выходе единицу или ноль (0 или 5 вольт). Этот сигнал и станет исходным для последующего исполнительного устройства.

Для автополива наиболее рациональным будет использование в качестве исполнительного устройства электромагнитного клапана. Он включается в разрыв трубы и может также использоваться в системах микро-капельного орошения. Включается подачей напряжения 12 В.

Для простых систем, работающих по принципу « датчик сработал — вода пошла», достаточно использование компаратора LM393.

Микросхема представляет собой сдвоенный операционный усилитель с возможностью получения на выходе командного сигнала при регулируемом уровне входного.

Чип имеет дополнительный аналоговый выход, который можно подключить к программируемому контроллеру или тестеру. Приблизительный советский аналог сдвоенного компаратора LM393 — микросхема 521СА3.

На рисунке представлено готовое реле влажности вместе с датчиком в китайском исполнении всего за 1$.

Ниже представлен усиленный вариант, с выходным током 10А при переменном напряжении до 250 В, за 3-4$.

Системы автоматизации полива

Если вас интересует полноценная систем автополива, то необходимо задуматься о приобретении программируемого контроллера. Если участок небольшой, то достаточно установить 3-4 датчика влажности для разных типов полива. Например, сад нуждается в меньшем поливе, малина любит влагу, а для бахчи достаточно воды из почвы, за исключением чрезмерно засушливых периодов.

На основании собственных наблюдений и измерений датчиков влажности можно приблизительно рассчитать экономичность и эффективность подачи воды на участках. Процессоры позволяют вносить сезонные корректировки, могут использовать показания измерителей влажности, учитывают выпадение осадков, время года.

Некоторые датчики влажности почвы оснащены интерфейсом RJ-45 для подключения к сети. Прошивка процессора позволяет настроить систему так, что она будет оповещать о необходимости полива через социальные сети или SMS-сообщением. Это удобно в тех случаях, когда невозможно подключить автоматизированную систему полива, например, для комнатных растений.

Для системы автоматизации полива удобно использовать контроллеры с аналоговыми и контактными входами, которые соединяют все датчики и передают их показания по единой шине к компьютеру, планшету или мобильному телефону. Управление исполнительными приборами происходит через WEB-интерфейс. Наиболее распространены универсальные контроллеры:

• MegaD-328;
• Arduino;
• Hunter;
• Toro.

Это гибкие устройства, позволяющие точно настроить систему автополива и доверить ей полный контроль над садом и огородом.

Простая схема автоматизации полива

Простейшая система автоматизации полива состоит из датчика влажности и управляющего устройства. Можно изготовить датчик влажности почвы своими руками. Понадобится два гвоздя, резистор с сопротивлением 10 кОм и источник питания с выходным напряжением 5 В. Подойдет от мобильного телефона.

В качестве прибора, который выдаст команду к поливу можно использовать микросхему LM393. Можно приобрести готовый узел или собрать его самостоятельно, тогда понадобятся:

• резисторы 10 кОм – 2 шт;
• резисторы 1 кОм – 2 шт;
• резисторы 2 кОм – 3 шт;
• переменный резистор 51-100 кОм – 1 шт;
• светодиоды – 2 шт;
• диод любой, не мощный – 1 шт;
• транзистор, любой средней мощности PNP (например, КТ3107Г) – 1 шт;
• конденсаторы 0.1 мк – 2 шт;
• микросхема LM393 – 1 шт;
• реле с порогом срабатывания 4 В;
• монтажная плата.

Схема для сборки представлена ниже.

После сборки подключите модуль к блоку питания и датчику уровня влажности почвы. На выход компаратора LM393 подсоедините тестер. С помощью построечного резистора установите порог срабатывания. Со временем нужно будет его откорректировать, возможно, не один раз.

Принципиальная схема и распиновка компаратора LM393 представлена ниже.

Простейшая автоматизация готова. Достаточно подключить к замыкающим клеммам исполнительное устройство, например, электромагнитный клапан, включающий и отключающий подачу воды.

Исполнительные устройства автоматизации полива

Основным исполнительным устройством автоматизации полива является электронный клапан с регулировкой потока воды и без. Вторые дешевле, проще в обслуживании и управлении.

Хорошо зарекомендовали себя клапаны производства американской компании Hunter. Для разных целей используются клапаны c проходным диаметром 1, 1.5, и 2 дюйма с наружной или внутренней резьбой.

Существует множество управляемых кранов и других производителей.

Если на вашем участке случаются проблемы с подачей воды, приобретайте электромагнитные клапаны с датчиком потока. Это предотвратит выгорание соленоида при падении давления воды или прекращении водоснабжения.

Недостатки автоматических систем полива

Почва неоднородна и отличается по своему составу, поэтому один датчик влажности может показывать разные данные на соседних участках. Кроме того, некоторые участки затемняются деревьями и более влажные, чем те, которые расположены на солнечных местах. Также значительное влияние оказывает приближенность грунтовых вод, их уровень по отношению к горизонту.

Используя автоматизированную систему полива, следует учитывать ландшафт местности. Участок можно разбить на сектора. В каждом секторе установить один или более датчиков влажности и рассчитать для каждого собственный алгоритм работы.

Это значительно усложнит систему и вряд ли удастся обойтись без контроллера, но впоследствии почти полностью избавит вас от траты времени на нелепое стояние со шлангом в руках под знойным солнцем.

Почва будет наполняться влагой без вашего участия.

Построение эффективной системы автоматизированного полива не может основываться только на показаниях датчиков влажности почвы.

Непременно следует дополнительно использовать температурные и световые сенсоры, учитывать физиологическую потребность в воде растений разных видов. Необходимо также учитывать сезонные изменения.

Многие компании производящие комплексы автоматизации полива предлагают гибкое программное обеспечение для разных регионов, площадей и выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Приобретая систему с датчиком влажности, не поддавайтесь на глупые маркетинговые слоганы: наши электроды покрыты золотом. Даже если это так, то вы лишь обогатите почву благородным металлом в процессе электролиза пластин и кошельки не очень честных бизнесменов.

Заключение

В данной статье рассказывалось о датчиках влажности почвы, которые являются основным контрольным элементом автоматического полива.

А также был рассмотрен принцип действия системы автоматизации полива, которую можно приобрести в готовом виде или собрать самому.

Простейшая система состоит из датчика влажности и управляющего устройства, схема сборки которой своими руками также была представлена в этой статье.

Видео по теме