Главная - Стиль интерьера
Устойчивый к коррозии датчик влажности почвы, годный для дачной автоматики. Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки Измеритель влажности для комнатных растений

Влажность земли является важнейшим агротехническим параметром в почвоведении, геологии, экологии, садоводстве, который оказывает серьезное воздействие на качественное функционирование экологической системы – биогеоценоза. На сегодняшний день существует множество способов его измерения. В статье расскажем про определение влажности почвы, сравним эффективность различных приборов для ее измерения.

Причины необходимости увлажненности земли

В период вегетации уровень воды в тканях и клетках растительных организмов составляет 70-90 %.

Влажность – это один из главных факторов, влияющих на плодородность грунта. Она реализует такие задачи:

  • обогащение овощных и плодовых культур водой;
  • увлажненность грунта влияет на количество воздуха, уровень соли, а также наличие вредных компонентов;
  • обеспечивает пластичную и плотную структуру земли;
  • влияет на температуру, а также теплоемкость;
  • не допускает выветривания грунтов;
  • показывает способность почвы к агротехническим и сельскохозяйственным процессам.

Для полноценной жизнедеятельности растительного организма его клеткам, а также тканям следует в достаточном объеме получать воду, в частности во время активации жизненные процессов.

Оптимальные уровни увлажненности грунта


На данный момент в экспериментальной разработке находятся два вида полива – струйный и импульсный.

Совет #1. Следует учесть, что уровень оптимальной влажности во время всходов должен быть выше, нежели в процессе дозревания сельскохозяйственных культур.

Как определить увлажненность земли

На сегодняшний день существуют такие методы исчисления влажности грунта:

  • термостатно-весовой;
  • радиоактивный – представляет собой измерение излучения радиоактивных веществ, находящихся в земле;
  • электрический – в данном случае производится определение почвенного сопротивления, проводимости, индуктивности, а также емкости;
  • тензометрический – метод основывается на разнице напряжения воды между границами фаз;
  • оптический – этот способ характеризуется отражаемостью световых потоков;
  • экспресс-методы, в частности органолептический.

Самыми легкими и распространенными считаются термостатно-весовой, а также органолептический методы. Первый является наиболее точным, а второй, в свою очередь, требует мало времени и не нуждается в специальном оборудовании. Приспособления для определения электрического сопротивления указаны в таблице.

Определение электрического сопротивления

В данном случае применяются датчики, которые изготовлены из гипса. В этих датчиках размещено 2 электрода, подключенных непосредственно к счетчику. Электрическое сопротивление материала находится в зависимости от наличия в нем жидкости, что, соответственно, измеряет уровень увлажнения земли. В грунте проделывают отверстия до нужной глубины с последующим размещением в них датчиков. Важным является близкий контакт между чувствительным элементом, а также землей (это необходимый фактор для всех влагомеров).

Современные виды датчиков применяют грануловидный материал, окружающий специальную мембрану и перфорированные крышки, которые произведены из стали либо ПВХ. Таким образом достигается более долгий период эксплуатации датчиков, быстрейший отклик, а также точнейшие измерения. Эти датчики допустимо применять в системах полива, которые контролируются автоматически. Приборы для определения влаги, оборудованные диэлектрическими зондами, указаны в таблице.


Измерения с применением диэлектрических зондов TDR и EDR

Определение показателей увлажненности земли при помощи этого способа осуществляется посредством исчисления диэлектрической среды, зависящей от увлажненности грунта. Проверка наличия влаги в земле провоцирует смену ее диэлектрической постоянной, а это дает возможность вымерять соотношение между данными параметрами. Достоинством этого вида датчика является способность передавать измерения без участия проводов.

На сегодняшний день представлены также приспособления, зонды которых постоянно находятся в трубе на необходимой глубине. Показания в этом случае снимаются автоматически, а потом передаются наблюдателю. Соответственно, и цена данных приборов на порядок выше. Приборы для измерения при помощи почвенных тензиометров указаны в таблице.

Название Описание
Комплект тензиометров Thetaprobe Многофункциональное приспособление, применяемое для разнообразных исследований с тензиометрами разных видов на глубине до 90 сантиметров
Тензиометр DCAT 11 компании DataPhysics Instruments GmbH Измеряет поверхностное, а также межфазное натяжение жидкостей
Тензиометры BPA – 2S Дает возможность определять динамическое поверхностное натяжение

Метод тензиометра для измерения влажности

Тензиометр состоит из керамического фильтра, пластиковой трубы и вакуумного манометра, непосредственно после заполнения водой который опускают в землю для исчисления давления. Жидкость передвигается по керамическому элементу, что вызывает смену давления в трубе, а также изменения показаний счетчика. После процедуры гидратации либо осадков в земле вода не попадает в трубку, до момента смещения потенциалов между грунтом и тензиометром. Приспособления представляют собой трубки, доступные для приобретения, разной длины для исчисления показателей влаги в земле на разнообразных глубинах.

Приборы применяются, как правило, для определения начала, а также конца полива. Их предпочтительнее размещать на разные глубины, к примеру 20 или 40 сантиметров. Исходя из результатов исследования прибора, возможно измерить период начала полива (основываясь на данных устройства, размещенного близко к поверхности), а также время конца орошения (согласно показаниям приспособления, находящегося глубже).

Как повысить увлажненность грунта

Для увеличения влажности, например в теплице, следует производить опрыскивание культур, дорожек, тепловых приборов, а также стеклянного потолка и увеличить количество орошений. Помимо шлангового полива, на сегодняшний день в хозяйствах используется: дождевание, подпочвенное орошение и капельный полив. Наиболее популярный вид – это дождевание, в данном случае одновременно поливаются растения, понижается температура листвы, а также испарения, ликвидируется перегрев культур.

Совет #2. Для уменьшения уровня увлажненности земли в тепличной конструкции следует осуществить вентиляцию, поднять температурные показатели воздуха, урезать количество и объем поливов .

Влияет ли регион на увлажненность грунта


Нормы орошений исчисляются в литрах на метр квадратный либо в кубометрах на один га.

Для Подмосковья характерны подзолистые, дерново-подзолистые почвы, серые лесные, черноземы. Для территории Урала – глинистые, песчаные и подзолистые. В Сибири распространены подзолистые почвы. В Поволжье – черноземы и подзолистые, а в Ленинградской области зачастую встречаются подзолистые грунты.

Как рассчитать оптимальный период и размер полива

Множество проведенных исследований указывают на то, что самыми оптимальными показателями потребности растительного организма в воде можно назвать физиологическое состояние данного растения, сосущая сила листвы, концентрация и осмотическое давление клеточного сока и пр.:

  • зачастую практикуется для определения поливных сроков визуальный способ, то есть по внешним признакам;
  • следующий ориентировочный метод – это измерение увлажненности грунта на ощупь;
  • примерные нормы орошения возможно определить при помощи суммарной радиации. Последняя в данном случае измеряется в периодах между процедурами полива.

Схема полива для разной влажности грунта


В знойную и солнечную погоду рекомендуется осуществлять частые, а также обильные орошения, в прохладное время и в зимний сезон поливы уменьшаются.

Влажность земли относится к главным факторам плодородия. Рассмотрим главные требования к орошению грунта на различных этапах культивации овощных, а также плодовых культур:

  • умеренный полив – нельзя допускать переувлажнения, а также полного высыхания грунта;
  • опрыскивание листы во время цветения – обильный полив осуществляется в летнее время, после окончания цветения в период покоя растения проводится редко;
  • опрыскивание в теплые сезоны – земле летом требуется обильный полив, уменьшаемый в холодное время.

Ответы на распространенные вопросы

Вопрос №1. Как определить, достаточно ли в земле влаги?

Нужно взять в руку немного земли и сжать ее, если влага между пальцев не проступила, раскройте ладонь. Комок почвы не распался – это означает, что уровень влажности удовлетворительный.


Норма применяемого полива находится в зависимости от сезона, растения, возраста культуры, степени освещения, а также водно-физических особенностей грунта.

Вопрос №2. Как можно повысить влажность почвы в тепличной конструкции?

В данном случае необходимо увеличить полив, немного понизить температуру, а также осуществлять опрыскивание растений, почвы и дорожек водой.

Вопрос №3. В какой период роста растений им необходимо наибольшее количество влаги?

Во время вегетации растительные организмы больше всего нуждаются в интенсивном поливе.

Вопрос №4. Какой метод измерения влажности грунта является оптимальным?

Наиболее простыми и популярными являются термостатно-весовой, а также органолептический методы.

Ошибки садоводов, приводящие к заболачиванию почвы

  • Основная оплошность заключается в неотрегулированном орошении земель.
  • Еще следует отметить отсутствие известкования и корректной подкормки почв, подверженных заболачиванию.
  • Также садоводы зачастую забывают об организации дренажной системы. Все это в целом негативно сказывается на качестве грунта.

Как таковые понятия нехватки влаги либо переувлажнения довольно относительны. Повышенная влажность грунта в сочетании с масштабными минеральными подкормками, а также благоприятными показателями температуры активирует интенсивный фотосинтез, стремительный рост культур и увеличение общей биомассы. Соответственно, при уменьшении температуры аналогичное увеличенное увлажнение влияет уже негативно. Как видим, такой параметр, как влажность почвы очень важен в процессе выращивания любой культуры на различных типах грунтов и в различных климатических широтах.

Многие растения приспособились к определенной среде обитания, поэтому по их наличию на участке можно сделать вывод о структуре, химическом составе и реакции почвы, степени ее плодородности, уровне залегания грунтовых вод. Эта информация часто подтверждается при проведении исследований на участке и лабораторных анализов почвы с него.

Растения индикаторы степени плодородности почвы

На высокоплодородных почвах разрастаются такие растения, как крапива, малина, кипрей, таволга, копытень, чистотел, валериана, кислица, чина луговая, костер безостый. На почвах средней плодородности – вероника длиннолистая, дудник, гравилат речной, грушанка, медуница, майник двулистный, купальница, овсяница. Если на участке обнаружены лишайники, мхи, брусника, белоус, душистый колосок, кошачья лапка, клюква, ситник нитевидный, значит, почва здесь отличается низкой плодородностью.

ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ЗАТЕНЕННЫХ ЗОН НА ОГОРОДЕ рекомендуется определить тени от строений, высоких деревьев и заборов в 8–9, 12–13 и 17–18 ч. Затем заштриховать эти места на плане участка. Там, где штриховка наслаивается, и будет самая густая тень.

Растения индикаторы химического состава почвы

По некоторым растениям можно судить о выраженном накоплении или недостатке определенных химических веществ.

При наличии в почве большого количества азота появляются такие растения, как звездчатка средняя, малина, крапива, крестовник, кипрей, лебеда, лютик едкий. На лугах и вспаханных участках растут гусиная лапчатка, подмаренник цепкий, пырей, горец птичий. Все эти растения ярко зеленого цвета. О недостатке азота свидетельствуют бледно зеленая окраска растений, уменьшение на них числа веток и листьев. В таких условиях растут морковь дикая, очиток, пупавка.

При высоком содержании в почве кальция хорошо растут бобовые, особенно люцерна, а также лиственница сибирская. Если отмечается недостаток кальция и земля становится более кислой, то появляются такие растения, как щавелек, белоус, луговик дернистый, а также сфагнум. Они хорошо переносят накопление в почве солей алюминия, железа, марганца.

Растения индикаторы степени влажности почвы

Растения, приспособленные к очень влажной среде, называют гигрофитами. Они обитают преимущественно на заболоченных участках. К ним относятся багульник, белозор, горец змеиный, голубика, герань луговая, мята полевая, морошка, камыш лесной, калужница, сабельник болотный, селезеночник очереднолистный, таволга вязолистная.

На влажных почвах, но не относящихся к заболоченным, распространены растения мезофиты. Это луговые и лесные травы: брусника, ежа сборная, василек, горошек мышиный, клевер луговой, костяника, копытень, купальница европейская, лисохвост луговой, пырей ползучий, сердечник луговой, тимофеевка, чина луговая, плауны, солидаго, щавель.

Сухие почвы предпочитают растения ксерофиты – ковыль перистый, кошачья лапка, различные виды очитков (большой, едкий, пурпурный), полевица белая, полынь, ромашка, толокнянка, ястребинка волосистая, а также наземные лишайники.

Растения индикаторы уровня грунтовых вод

Определить глубину залегания грунтовых вод можно с помощью растений индикаторов, подразделяющихся на 5 групп. Если на участке обнаружено несколько растений из одной группы или разрослось определенного растения, то уровень расположения грунтовых вод можно определить безошибочно.

1 группа. На участках с расположением грунтовых вод на глубине свыше 1,5 м растут преимущественно клевер луговой, костер безостый, подорожник большой, пырей ползучий.

2 группа. При залегании грунтовых вод на глубине 1–1,5 м обильно произрастают горошек мышиный, мятлик луговой, овсяница луговая, полевица белая, чина луговая.

3 группа. На участках с неглубоким расположением грунтовых вод (0,5–1 м) часто встречаются канареечник, таволга вязолистная.

4 группа. Если грунтовые воды поверхностны (0,1–0,5 м), то участок заполонят вейник Лангсдорфа и осока лисья и острая.

5 группа. На сырых участках (грунтовые воды на глубине 0–0,1 м) разрастаются осока дернистая и пузырчатая.

Некоторые растения можно отнести сразу к двум группам, но они также позволяют оценить уровень грунтовых вод. Например, хвощ болотный растет на участках с поверхностным расположением грунтовых вод – 0,1–1 м, а калужница болотная – до 50 см.

Растения индикаторы кислотности почвы

Химический состав почвы влияет на ее реакцию (pH). Различают почвы различной степени кислотности, щелочные и нейтральные. Кислые почвы наиболее часто встречаются в лесных зонах. Избыточное содержание в них соединений с кислой реакцией негативно воздействует на рост и развитие многих культурных растений. В таких почвах обычно содержится повышенное количество алюминия, марганца, которые вызывают в организме растений нарушения углеводного и белкового обмена. Избыток этих элементов приводит к задержке формирования органов размножения и нарушает семенное размножение, а в некоторых случаях даже приводит к гибели растений. Также в кислых почвах содержится меньше почвенных бактерий, которые способствуют разложению органических частиц (останков живых организмов). Таким образом в почве уменьшается содержание питательных веществ в усваиваемой для растений форме.

Растения индикаторы реакции почвы подразделяют на 3 группы. На кислых почвах распространены растения ацидофилы, на нейтральных – нейтрофилы, на щелочных – базофилы. Сильно выраженными ацидофилами, растущими на почве с pH 3,0–4,5, являются мхи (сфагнум, гилокомиум, дикранум), плауны (булавовидный, годичный, сплюснутый), лишайники (цетрария), голубика, водяника, ожика волосистая, пушица влагалищная, подбел многолистный, кошачья лапка, кассандра, белоус, хвощ полевой, щучка дернистая, щавелек малый, черника, чина болотная, щавель кислый.

В умеренной степени ацидофилами являются багульник, белозор болотный, брусника, вейник наземный, горец птичий и щавелелистный, калужница болотная, кислица, лютик ядовитый, мята, подорожник, пырей, седмичник европейский, сердечник луговой, сушеница, толокнянка, черника, фиалка собачья, цикорий корневой. Они произрастают на почвах с pH 4,5–6,0.

Слабокислые почвы с pH 5,0–6,7 предпочитают бор развесистый, вероника длиннолистная, ветреницы лютиковая и дубравная, гравилат речной, горец змеиный, зеленчук, марьянник дубравный, кисличка заячья, колокольчики крапиволистный и широколистный, кошачья лапка, медуница неясная, малина, орляк, осоки волосистая и ранняя, папоротник мужской, смородина черная, щучка.

На слабокислых и нейтральных почвах с pH 4,5–7,0 часто встречаются зеленые мхи (гилокомиум, ива козья, плеврозиум), бодяк огородный, донник белый, герань лесная, земляника, клеверы луговой и ползучий, ландыш майский, лапчатка гусиная, манжетка, мать и мачеха, осот, пастушья сумка, ромашка непахучая и аптечная, редька полевая, таволга вязолистная, тысячелистник.

Нейтрофильными растениями, предпочитающими почвы с pH 6,0–7,3, являются аистник цикутный, борщевик сибирский, клевер горный и луговой, клубника зеленая, лисохвост луговой, мыльнянка лекарственная, мятник луговой, сныть европейская, цикорий.

Нейтральные и слабощелочные почвы с pH 6,7–7,8 служат средой обитания для вики посевной, горчицы полевой, гусиной лапки, дельфиниума, келерии, костера безостого, люцерны серповидной, лядвенца рогатого, мать и мачехи, мятлика лугового, осоки мохнатой, полевицы, пупавки красильной, смолевки белой, тимофеевки луговой.

Базифильными растениями, предпочитающими щелочные почвы с pH 7,8–9,0, являются бузина сибирская, вяз шершавый.

Растения индикаторы особых признаков почвы

Некоторые растения приспособились к специфическим условиям произрастания и их наличие на участке позволяет делать определенные выводы. Например, если почва покрыта лютиками, льнянкой, люцерной, мать и мачехой, молочаем, на ней растет прострел, это значит, что почва содержит много известковых веществ.

РАСТЕНИЯ ИНДИКАТОРЫ ИСПОЛЬЗУЮТ НЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ПОЧВЫ, НО И ПОИСКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Например, акантофиллум в обычных условиях имеет розовые цветки, на почве с высоким содержание серы – белые, а на почве с примесями цинка – желтоватые.

На соленой почве произрастают лебеда и солерос. Звездчатка средняя и коровяк предпочитают песчаники. На суглинках и глинистых почвах распространены лютик ползучий и одуванчик. Если вы видите разросшиеся лапчатку гусиную, лютик ползучий, подорожник, пырей ползучий, то почва на этом месте плотная. На солнечном месте растет солидаго, а в тени – кислица, сныть обыкновенная. На участке, где в почве присутствуют соли тяжелых металлов, растут прострел и фиалки. Если в составе земли отмечается недостаток бора, то обычно высокие полынь, прутняк и солянка превращаются в карликовые.

При высоком содержании цинка и свинца изменяются формы лепестков у некоторых растений, например мака. При избытке в почве меди и молибдена у шток розы лепестки становятся узкими, неестественно рассеченными. Рыхлая почва с повышенным содержанием органических веществ является излюбленным местом для крапивы, кровохлебки, пырея.


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://сайт/


Самые интересные ролики на Youtube


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.

Собственно, это меня не очень удивило, так как я до сих пор помню, как в детстве пытался измерять сопротивление почвы и обнаружил в ней... электрический ток. То есть стрелка микроамперметра фиксировала ток, протекающий между двумя электродами, воткнутыми в землю.


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.


Вначале я и вовсе отказался от измерения сопротивления почвы и даже начал сооружать индукционный датчик, так как нашёл в сети промышленный датчик влажности, про который было написано, что он индукционный. Я собирался сравнивать частоту опорного генератора с частотой другого генератора, катушка которого одета на горшок с растением. Но, когда начал макетировать устройство, вдруг вспомнил, как однажды попал под «шаговое напряжение». Это и натолкнуло меня на очередной эксперимент.

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.

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.


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://сайт/

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

Я немало обзоров написал про дачную автоматику, а раз речь идет про дачу - то автоматический полив - это одно из приоритетных направлений автоматизации. При этом, всегда хочется учитывать осадки, чтобы не гонять понапрасну насосы и не заливать грядки. Немало копий сломано на пути к беспроблемному получению данных о влажности почвы. В обзоре еще один вариант, устойчивый к внешним воздействиям.


Пара датчиков приехала за 20 дней в индивидуальных антистатических пакетиках:




Характеристики на сайте продавца:):
Бренд:ZHIPU
Тип: Датчик вибрации
Материал: Смесь
Выход: Коммутирующий датчик

Распаковываем:


Провод имеет длину в районе 1-го метра:


Помимо самого датчика в комплект входит управляющая платка:




Длина сенсоров датчика порядка 4 см:


Кончики датчика, похоже на графит - пачкаются черным.
Припаиваем контакты к платке и пробуем подключить датчик:




Самым распространенным датчиком влажности почвы в китайских магазинах является такой:


Многие знают, что через непродолжительное время его съедает внешняя среда. Эффект влияния коррозии можно немного снизить подавая питание непосредственно перед измерением и отключая, при отсутствии измерений. Но это мало что меняет, вот так выглядел мой через пару месяцев использования:




Кто-то пробует использовать толстую медную проволоку или пруты из нержавейки, альтернатива предназначенная специально для агрессивной внешней среды выступает в качестве предмета обзора.

Отложим плату из комплекта в сторону, и займемся самим датчиком. Датчик резистивного типа, меняет свое сопротивление в зависимости от влажности среды. Логично, что без влажной среды сопротивление датчика огромное:


Опустим датчик в стакан с водой и видим, что его сопротивление составит порядка 160 кОм:


Если вынуть, то все вернется в исходное состояние:


Перейдем к испытаниям на земле. В сухой почве видим следующее:


Добавим немного воды:


Еще (примерно литр):


Почти полностью вылил полтора литра:


Долил еще литр и подождал 5 минут:

Плата имеет 4 вывода:
1 + питания
2 земля
3 цифровой выход
4 аналоговый выход
После прозвонки выяснилось, что аналоговый выход и земля напрямую соединены с датчиком, так что, если планируете использовать этот датчик подключая к аналоговому входу, плата не имеет большого смысла. Если нет желания использовать контроллер, то можно использовать цифровой выход, порог срабатывания настраивается потенциометром на плате. Рекомендуемая продавцом схема подключения при использовании цифрового выхода:


При использовании цифрового входа:


Соберем небольшой макет:


Arduino Nano я использовал тут как источник питания, не загружая программу. Цифровой выход подключил к светодиоду. Забавно что светодиоды на плате красный и зеленый горят при любом положении потенциометра и влажности среды датчика, единственное при срабатывании порога, зеленый светит чуть слабже:


Выставив порог получаем, что при достижении заданной влажности на цифровом выходе 0, при недостатки влажности напряжение питания:




Ну раз уж у нас в руках контроллер, то напишем программу для проверки работы аналогового выхода. Аналоговый выход датчика подключим к выводу А1, а светодиод к выводу D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // сенсор const int analogOutPin = 9; // Вывод на светодиод int sensorValue = 0; // считанное значение с сенсора int outputValue = 0; // значение выдаваемое на ШИМ вывод со светодиодом void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { // считываем значение сенсора sensorValue = analogRead(analogInPin); // переводим диапазон возможных значений сесора (400-1023 - установлено экспериметально) // в диапазон ШИМ вывода 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // включаем светодиод на заданную яркость analogWrite(analogOutPin, outputValue); // выводим наши цифры Serial.print("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); // задержка delay(2); }
Весь код я прокомментировал, яркость светодиода обратно-пропорциональна влажности детектируемой сенсором. Если необходимо чем-то управлять, то достаточно сравнить полученное значение с определенным экспериментально порогом и, например, включить реле. Единственное, рекомендую обработать несколько значений и использовать среднее для сравнения с порогом, так возможны случайные всплески или спады.
Погружаем датчик и видим:


Вывод контроллера:

Если вынуть то вывод контроллера изменится:

Видео работы данной тестовой сборки:

В целом, датчик мне понравился, производит впечатление устойчивого к воздействию внешней среды, так ли это - покажет время.
Данный датчик не может использоваться как точный показатель влажности (как впрочем и все аналогичные), основным его применением, является определение порога и анализ динамики.

Если будет интересно, продолжу писать про свои дачные поделки.
Спасибо всем, кто дочитал этот обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной. Всем полного контроля над влажностью почвы и добра!

Планирую купить +74 Добавить в избранное Обзор понравился +55 +99

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;
  • Amtega.

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.

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 ведитесь 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 автополива. 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.



 


Читайте:



Сырники из творога на сковороде — классические рецепты пышных сырников Сырников из 500 г творога

Сырники из творога на сковороде — классические рецепты пышных сырников Сырников из 500 г творога

Ингредиенты: (4 порции) 500 гр. творога 1/2 стакана муки 1 яйцо 3 ст. л. сахара 50 гр. изюма (по желанию) щепотка соли пищевая сода на...

Салат "черный жемчуг" с черносливом Салат черная жемчужина с черносливом

Салат

Доброго времени суток всем тем, кто стремится к разнообразию каждодневного рациона. Если вам надоели однообразные блюда, и вы хотите порадовать...

Лечо с томатной пастой рецепты

Лечо с томатной пастой рецепты

Очень вкусное лечо с томатной пастой, как болгарское лечо, заготовка на зиму. Мы в семье так перерабатываем (и съедаем!) 1 мешок перца. И кого бы я...

Афоризмы и цитаты про суицид

Афоризмы и цитаты про суицид

Перед вами - цитаты, афоризмы и остроумные высказывания про суицид . Это достаточно интересная и неординарная подборка самых настоящих «жемчужин...

feed-image RSS