Тази статия възникна във връзка с изграждането на автоматична машина за поливане за грижа за стайни растения. Мисля, че самата машина за поливане може да представлява интерес за майстор, но сега ще говорим за сензор за влажност на почвата. https://website/

Най-интересните видеоклипове в Youtube

Пролог.

Разбира се, преди да изобретя колелото, прекосих интернет.

Сензори за влажност промишлено производствосе оказа твърде скъп и така и не успях да намеря Подробно описаниепоне един такъв сензор. Модата за търговия на "свиня в торби", която дойде при нас от Запад, изглежда вече се е превърнала в норма.

Въпреки че в мрежата има описания на домашно приготвени любителски сензори, всички те работят на принципа на измерване на устойчивостта на почвата към постоянен ток. И още първите експерименти показаха пълен провал на подобни разработки.

Всъщност това не ме изненада особено, тъй като все още си спомням как като дете се опитах да измеря съпротивлението на почвата и открих в нея ... електрически ток. Тоест стрелката на микроамперметъра записва тока, протичащ между два електрода, забити в земята.

Експериментите, които отнеха цяла седмица, показаха, че устойчивостта на почвата може да се промени доста бързо и може периодично да се увеличава и след това да намалява, като периодът на тези колебания може да бъде от няколко часа до десетки секунди. Освен това в различни саксии, устойчивостта на почвата варира по различни начини. Както се оказа по-късно, съпругата избира индивидуален състав на почвата за всяко растение.

Първоначално напълно се отказах от измерването на съпротивлението на почвата и дори започнах да изграждам индукционен сензор, тъй като намерих в мрежата индустриален сензор за влажност, за който пишеше, че е индукционен. Щях да сравня честотата на еталонния осцилатор с честотата на друг осцилатор, чиято намотка е облечена в саксия с растения. Но когато започнах да правя прототип на устройството, изведнъж си спомних как веднъж попаднах под „стъпковото напрежение“. Това ме подтикна към друг експеримент.

И наистина, във всички намерени в мрежата импровизирани дизайни, беше предложено да се измери съпротивлението на почвата на постоянен ток. Ами ако се опитаме да измерим съпротивлението променлив ток? Всъщност, на теория, тогава саксията не трябва да се превръща в "батерия".

Събран най-простата веригаи незабавно тестван на различни почви. Резултатът беше успокояващ. Не са открити подозрителни посегателства в посока на увеличаване или намаляване на съпротивата дори за няколко дни. Впоследствие това предположение се потвърди на ток машина за поливане, чиято работа се основаваше на подобен принцип.

Електрическата верига на датчика за праг на влажност на почвата.

В резултат на изследване тази схема се появи на една микросхема. Всяка от изброените микросхеми ще свърши работа: K176LE5, K561LE5 или CD4001A. Ние продаваме тези микросхеми само за 6 цента.

Сензорът за влажност на почвата е прагово устройство, което реагира на промени в съпротивлението на променлив ток (къси импулси).

На елементите DD1.1 и DD1.2 е сглобен главен осцилатор, който генерира импулси с интервал от около 10 секунди. https://website/

Кондензаторите C2 и C4 се разделят. Те не преминават в измервателната верига Д.К.които почвата генерира.

Резистор R3 задава прага, а резистор R8 осигурява хистерезиса на усилвателя. Тримерният резистор R5 задава първоначалното изместване на входа DD1.3.

Кондензатор C3 е анти-смущения, а резистор R4 определя максималното входно съпротивление измервателна верига. И двата елемента намаляват чувствителността на сензора, но отсъствието им може да доведе до фалшиви положителни резултати.

Също така не трябва да избирате захранващото напрежение на микросхемата под 12 волта, тъй като това намалява действителната чувствителност на устройството поради намаляване на съотношението сигнал/шум.

Много градинари и градинари са лишени от възможността да се грижат за засадени зеленчуци, горски плодове, плодови дърветапоради натоварване или ваканция. Въпреки това, растенията се нуждаят от редовно поливане. С прости автоматизирани системи можете да гарантирате, че почвата на вашия обект ще запази необходимите и стабилна влажностпрез цялото ви отсъствие. За да изградите градинска напоителна система, ще ви е необходим основният контролен елемент - сензор за влажност на почвата.

Сензор за влажност

Сензорите за влажност също понякога се наричат ​​влагомери или сензори за влажност. Почти всички влагомери на почвата на пазара измерват влагата по резистивен начин. Това не е напълно точен метод, тъй като не отчита електролитните свойства на измервания обект. Показанията на уреда могат да бъдат различни при една и съща влажност на почвата, но с различна киселинност или съдържание на сол. Но за градинари-експериментатори абсолютните показания на инструментите не са толкова важни, колкото относителните, които могат да бъдат конфигурирани за задвижването на водоснабдяването при определени условия.

Същността на резистивния метод е, че устройството измерва съпротивлението между два проводника, поставени в земята на разстояние 2-3 см един от друг. Това е обичайното омметър, който е включен във всеки цифров или аналогов тестер. Преди това тези инструменти се наричаха авометри.

Има и устройства с вграден или дистанционен индикатор за оперативен контролвърху състоянието на почвата.

Лесна за измерване разлика в проводимостта електрически токпреди поливане и след поливане, като използвате примера на саксия със стайно растение от алое. Отчитане преди поливане 101,0 kOhm.

Отчитане след поливане след 5 минути 12,65 kOhm.

Но обикновен тестер ще покаже само съпротивлението на почвената площ между електродите, но няма да може да помогне при автоматично поливане.

Принципът на действие на автоматизацията

В автоматичните системи за поливане обикновено важи правилото „поли или не поливай“. По правило никой не трябва да регулира силата на налягането на водата. Това се дължи на използването на скъпи управлявани клапани и други ненужни, технологично сложни устройства.

Почти всички сензори за влажност на пазара, освен два електрода, имат в своя дизайн компаратор. Това е най-простото аналогово-цифрово устройство, което преобразува входящия сигнал в цифров вид. Тоест при зададено ниво на влажност ще получите едно или нула (0 или 5 волта) на неговия изход. Този сигнал ще стане източник за следващия задвижващ механизъм.

За автоматично поливане най-рационално би било използването на електромагнитен клапан като задвижващ механизъм. Включва се в прекъсванията на тръбите и може да се използва и в системи за микро-капково напояване. Включва се чрез подаване на 12 V.

За прости системи, работещи на принципа "сензорът работи - водата отиде", е достатъчно да използвате компаратор LM393. Микросхемата е двоен операционен усилвател с възможност за получаване на команден сигнал на изхода с регулируемо входно ниво. Чипът има допълнителен аналогов изход, който може да бъде свързан към програмируем контролер или тестер. Приблизителен съветски еквивалент на двоен компаратор LM393- микрочип 521CA3.

Фигурата показва завършен превключвател за влажност заедно със сензор, произведен в Китай, само за 1 долар.

По-долу е подсилена версия, с изходен ток от 10A при променливо напрежение до 250 V, за $ 3-4.

Системи за автоматизация на напояване

Ако се интересувате от пълноценна автоматична напоителна система, тогава трябва да помислите за закупуване на програмируем контролер. Ако площта е малка, тогава е достатъчно да инсталирате 3-4 сензора за влажност различни видовеглазура. Например, градината се нуждае от по-малко поливане, малините обичат влагата, а пъпешите се нуждаят от достатъчно вода от почвата, освен в изключително сухи периоди.

Въз основа на нашите собствени наблюдения и измервания на сензори за влажност, можем приблизително да изчислим ефективността и ефективността на водоснабдяването в районите. Процесорите ви позволяват да правите сезонни корекции, могат да използват показанията на влагомерите, да вземат предвид валежите, сезоните.

Някои сензори за влажност на почвата са оборудвани с интерфейс RJ-45за да се свържете с мрежата. Фърмуерът на процесора ви позволява да конфигурирате системата, така че тя да ви уведомява за необходимостта от поливане социална медияили SMS. Това е полезно в случаите, когато е невъзможно да се свържете автоматизирана системанапояване, например стайни растения.

За система за автоматизация на напояване е удобна за използване контролерис аналогови и контактни входове, които свързват всички сензори и предават техните показания чрез единична шина към компютър, таблет или мобилен телефон. Изпълнителните устройства се управляват чрез WEB-интерфейс. Най-често срещаните универсални контролери са:

• МегаД-328;
• Arduino;
• ловец;
• toro;
• Амтега.

Това е гъвкави устройства, което ви позволява да прецизирате автоматичната система за поливане и да й поверите пълен контрол върху градината и зеленчуковата градина.

Проста схема за автоматизация на напояване

Най-простата системаавтоматизацията за напояване се състои от сензор за влажност и устройство за управление. Можете да направите сензор за влажност на почвата със собствените си ръце. Ще ви трябват два пирона, резистор 10 kΩ и захранване с изходно напрежение 5 V. Подходящо от мобилен телефон.

Като устройство, което ще издаде команда за поливане, можете да използвате микросхема LM393. Можете да закупите готов възел или да го сглобите сами, тогава ще ви трябва:

• резистори 10 kOhm - 2 бр;
• резистори 1 kOhm - 2 бр;
• резистори 2 kOhm - 3 бр;
• променлив резистор 51-100 kOhm - 1 бр;
• Светодиоди - 2 бр.;
• всеки диод, немощен - 1 бр;
• транзистор, всякакъв средна мощност PNP (например KT3107G) - 1 бр;
• кондензатори 0,1 микрона - 2 бр;
• чип LM393- 1 бр.;
• реле с праг от 4 V;
• платка.

Схемата за монтаж е показана по-долу.

След монтажа свържете модула към захранването и сензора за нивото на влажност на почвата. към изхода на компаратора LM393свържете тестер. Задайте прага на изключване с помощта на подстригващия резистор. С течение на времето ще трябва да се коригира, може би повече от веднъж.

Схематична диаграма и изводи на компаратора LM393представени по-долу.

Най-простата автоматизация е готова. Достатъчно е да свържете задвижващ механизъм към затварящите клеми, например електромагнитен клапан, който включва и изключва подаването на вода.

Задвижки за автоматизация на напояване

Основен изпълнително устройствополивната автоматизация е електронен клапан със и без регулиране на водния поток. Последните са по-евтини, по-лесни за поддръжка и управление.

Има много контролирани кранове и други производители.

Ако вашият сайт изпитва проблеми с водоснабдяването, закупете соленоидни клапани със сензор за поток. Това ще предотврати изгарянето на соленоида, ако налягането на водата спадне или водоснабдяването не успее.

Недостатъци на автоматичните поливни системи

Почвата е хетерогенна и се различава по състава си, така че един сензор за влага може да показва различни данни в съседните райони. Освен това някои зони са засенчени от дървета и са по-влажни от тези на слънчеви места. Близостта също има значителен ефект. подземни води, тяхното ниво спрямо хоризонта.

При използване на автоматизирана поливна система трябва да се вземе предвид ландшафтът на района. Сайтът може да бъде разделен на сектори. Във всеки сектор инсталирайте един или повече сензори за влажност и изчислете свой собствен алгоритъм за работа за всеки. Това значително ще усложни системата и е малко вероятно да се направи без контролер, но впоследствие почти напълно ще ви спести от загуба на време в нелепо стоене с маркуч в ръцете си под горещото слънце. Почвата ще се напълни с влага без ваше участие.

Сграда ефективна системаавтоматизираното напояване не може да се основава само на показания от сензори за влажност на почвата. Наложително е допълнително да се използват сензори за температура и светлина, като се вземе предвид физиологичната нужда от вода на растенията. различни видове. Трябва да се вземат предвид и сезонните промени. Много компании за автоматизация на напояване предлагат гъвкавост софтуерза различни региони, площи и култивирани култури.

Не се подвеждайте от глупави маркетингови лозунги, когато купувате система със сензор за влажност: нашите електроди са позлатени. Дори и да е така, тогава само ще обогатите почвата с благороден метал в процеса на електролиза на плочите и портфейлите на не особено честни бизнесмени.

Заключение

Тази статия говори за сензори за влажност на почвата, които са основният елемент за управление на автоматичното поливане. А също така беше разгледан принципът на работа на системата за автоматизация на напояване, която може да бъде закупена готова или сглобена от вас. Най-простата система се състои от сензор за влажност и устройство за управление, чиято схема за сглобяване "направи си сам" също беше представена в тази статия.

Растенията са много по-наясно със състоянието на почвата, отколкото хората. Вече говорихме за това как те могат да се използват за определяне на хранителните вещества (включително кои) в нашите легла; научи се как да разпознава почвата чрез отглеждане на диви растения върху нея. Днес имаме също толкова важна тема - как да определим вида на водния режим на парцел с помощта на растения.

За растенията е важно колко вода от разтопен сняг може да съхрани почвата, колко често ще вали през лятото, каква температура ще трябва корените да абсорбират влагата. Не всяка вода ги прави щастливи.
Всеки е запознат с понятията "планинско блато" и "тундра". Изглежда, че в тези естествени земи винаги има изобилие от вода, почвата винаги е мокра. Но растенията там наистина са жадни. Тундровите мъхове не пропускат топлината, те са като изолатори - винаги е по-студено под тях, отколкото над тях. Тъй като водата под мъха е студена, тя се усвоява слабо от растенията. Да, и разтворените хуминови киселини го правят твърде кисел. Нищо чудно, че експертите наричат ​​такава почва физиологично суха. Какъв е резултатът? Растенията от повдигнатите блата и тундрата са принудени да пестят вода, както правят растенията в сухите региони. И няма значение, че много от тях буквално стоят във водата.

Дори в блатисти места има засушавания, така че червените боровинки изчезнаха от блатото в района на Воронеж след сух период. За нея липсата на влага се оказа по-разрушителна от вечния й излишък.

Какво расте къде

На добре навлажнени (но не заблатени) почви растат (пържени), тимотейска трева, ранг, клубен мъх, киселец. Обикновената златна пръчица обича песъчливи почви, от който водата бързо напуска, а канадската златка също предпочита ливадна почва, но тежка, влажна.

Блатният невен расте на дълги ивици по бреговете на реки и потоци, но със сигурност там, където почвата е заблатена, парцелите са ниски. В такива условия тя се справя еднакво добре както на северните острови, където гнездят чайки и са шумни пазарите за птици, така и в много по-топлия климат на Алтайския край.

подземни води

Друго ниво на дълбочина на подземните води е от метър до един и половина. Тук от обикновена стъпка по пътеката не се образуват ями и в тях не се появява вода. Въпреки това корените на растенията достигат лесно до него.

По-дълбоко ниво на подземните води - от един и половина метра.

И има и горнище. В суха зона през пролетта (след топене на снега) или през лятото (след обилни дъждове) на повърхността на почвата внезапно се появяват локви. Това се случва, когато под почвата се намира слой глина, който не позволява на водата да напусне. Образуват се мини блата, почвата се подкиселява. Въпреки че низината е с размерите на чиния и в нея има само чаша вода.
Тогава имате нужда от кладенец или малко езерцев най-ниската точка на земята.

Можете ли да кажете колко дълбока е водата?

Когато подземните води се намират под един и половина метра, те се заселват в тези райони (може да расте само на почви, където подземните води са дълбоки!), Огън, женско биле,.

А храсти, зеленчуци, цветя могат да се отглеждат при ниво на подпочвените води от 1-1,5 метра от повърхността на земята, на ниво 0,5-1 метър - само зеленчуци и цветя, а след това в лехите.

Ако водата е още по-близо, тогава тя е необходима и то не в една страна, а във цялото градинарство. Отделна независима държава може да излее почва на своята територия, така че нивото да стане приемливо за растенията.

Ако подземните води са по-дълбоки от два метра, можете да отглеждате и. Ако има почва чиста вода, и минерализирана (тоест саламура), тогава тя не трябва да се издига над 3,5 метра. Добре за градинар и градинар, когато има четири метра до водата. Тогава ще растат и ябълкови дървета, и круши!

Настроики…

Можете да изкопаете дълбока дупка (1,5 метра). Или форсирайте обекта с трилитрови буркани вечер, а на сутринта вижте дали по стените се е натрупала много вода под формата на кондензат - така се търсят водоносните хоризонти. Всички тези методи отнемат време.

Написах много отзиви за автоматизацията на дачата и оттогава говорим сиза вилата - тогава автоматичното поливане е една от приоритетните области на автоматизацията. В същото време винаги искате да вземете предвид валежите, за да не карате помпи напразно и да не наводнявате леглата. Много копия са счупени по пътя към безпроблемно събиране на данни за влажността на почвата. В прегледа има още един вариант, който е устойчив на външни влияния.

Чифт сензори пристигнаха за 20 дни в индивидуални антистатични торбички:




Характеристики на сайта на продавача:):
Марка: ZHIPU
Тип: сензор за вибрации
Материал: смес
Изход: Сензор за превключване

Разопаковане:


Жицата е с дължина около 1 метър:


В допълнение към самия сензор, комплектът включва контролна платка:




Дължината на сензорите на сензора е около 4 см:


Върховете на сензора, изглежда като графит - замърсяват се черни.
Запояваме контактите към шала и се опитваме да свържем сензора:




Най-разпространеният сензор за влажност на почвата в китайските магазини е този:


Много хора знаят, че след кратко време се изяжда от външната среда. Ефектът от корозия може да бъде леко намален чрез прилагане на захранване непосредствено преди измерването и изключване, когато не се правят измервания. Но това не се променя много, така изглеждаше моят след няколко месеца употреба:




Някои се опитват да използват дебела медна тел или пръти от неръждаема стомана, алтернатива, предназначена специално за агресивни външна средаслужи като предмет на прегледа.

Нека оставим платката от комплекта настрана и да се заемем със самия сензор. Сензор от резистивен тип, променя съпротивлението си в зависимост от влажността на околната среда. Логично е, че без влажна среда, съпротивлението на сензора е огромно:


Спускаме сензора в чаша с вода и виждаме, че съпротивлението му ще бъде около 160 kOhm:


Ако го извадите, всичко ще се върне в първоначалното си състояние:


Нека да преминем към тестовете на място. В суха почва виждаме следното:


Нека добавим малко вода:


Още (около литър):


Почти напълно изляха един и половина литра:


Добавете още един литър и изчакайте 5 минути:

Платката има 4 пина:
1 + доставка
2 земя
3 цифров изход
4 аналогови изхода
След позвъняване се оказа, че аналоговият изход и земята са директно свързани към сензора, така че ако планирате да използвате този сензор, като го свържете към аналогов вход, платката няма особен смисъл. Ако няма желание да използвате контролера, тогава можете да използвате цифровия изход, прагът на реакция се задава от потенциометъра на платката. Препоръчваната от продавача схема на свързване при използване на цифров изход:


Когато използвате цифров вход:


Нека съставим малко оформление:


Използвах Arduino Nano тук като източник на захранване, без да изтегля програмата. Цифров изход, свързан към светодиода. Смешно е, че червените и зелените светодиоди на платката светят при всяка позиция на потенциометъра и влажността на средата на сензора, единственото нещо, когато прагът се задейства, зеленото свети малко по-слабо:


След като зададем прага, получаваме, че при достигане на определената влажност на цифров изход 0, при недостатъчна влажност, захранващото напрежение:




Е, тъй като имаме контролер в ръцете си, ще напишем програма за проверка на работата на аналоговия изход. Свържете аналоговия изход на сензора към щифт A1 и светодиода към щифт D9 на Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // сензор const int analogOutPin = 9; // Изход към LED int sensorValue = 0; // четене на стойност от сензора int outputValue = 0; // стойност, дадена на PWM щифта с LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // четене на стойността на сензора sensorValue = analogRead(analogInPin); // превеждане на диапазона от възможни стойности на сензора (400-1023 - зададено експериментално) // към изходния диапазон на ШИМ 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // включете светодиода за дадена яркост analogWrite(analogOutPin, outputValue) ); // извеждаме нашите числа Serial.print ("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); // забавяне забавяне(2) ;)
Коментирах целия код, яркостта на светодиода е обратно пропорционална на влажността, засечена от сензора. Ако е необходимо да се контролира нещо, тогава е достатъчно получената стойност да се сравни с експериментално определен праг и например да се включи релето. Единственото нещо, което препоръчвам, е да обработите няколко стойности и да използвате средната стойност за сравнение с прага, така че да са възможни произволни пикове или спадове.
Потапяме сензора и виждаме:


Изход на контролера:

Ако го извадите, изходът на контролера ще се промени:

Видео на тази тестова конструкция:

Като цяло сензорът ми хареса, създава впечатление, че е устойчив на влиянието на външната среда, дали това е така - времето ще покаже.
Този сензор не може да се използва като точен индикатор за влажност (както и всички подобни), основното му приложение е да определи прага и да анализира динамиката.

Ако е интересно, ще продължа да пиша за моите селски занаяти.
Благодаря на всички, които прочетоха този преглед до края, надявам се някой тази информацияще се окаже полезно. Пълен контрол върху влажността и добротата на почвата!