Тази статия възникна във връзка с изграждането на автоматична машина за поливане за грижа за стайни растения. Мисля, че самата пръскачка може да представлява интерес за „Направи си сам“, но сега ще говорим за сензора за влага в почвата. https: // сайт /

Най-интересните видеоклипове в Youtube

Пролог.

Разбира се, преди да преоткрия колелото, преминах през интернет.

Индустриалните сензори за влажност се оказаха твърде скъпи и все още не можах да намеря подробно описание на поне един такъв сензор. Модата за търговия с „котки в чували“, дошла при нас от Запада, изглежда се е превърнала в норма.

Въпреки че в мрежата има описания на самоделни аматьорски сензори, всички те работят на принципа на измерване на устойчивостта на почвата към постоянен ток. И първите експерименти показаха пълната непоследователност на подобни разработки.

Всъщност това наистина не ме изненада, тъй като все още помня как в детството се опитах да измерим съпротивлението на почвата и открих ... електрически ток в нея. Тоест, стрелката на микроамперметъра регистрира тока, протичащ между двата електрода, залепени 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 и периодът на тези колебания може да бъде от няколко часа до десетки секунди. Освен това в различните саксии за устойчивост на почвата се променя по различен начин. Както се оказа по-късно, съпругата избира индивидуален състав на почвата за всяко растение.

Първоначално напълно изоставих измерването на съпротивлението на почвата и дори започнах да изграждам индукционен сензор, тъй като намерих индустриален сензор за влажност в мрежата, за който беше писано, че е индуктивен. Щях да сравня честотата на референтния осцилатор с честотата на друг осцилатор, чиято намотка се поставя върху саксия с растение. Но когато започнах да прототипирам устройството, внезапно си спомних как веднъж попаднах под „стъпково напрежение“. Това ме подтикна да опитам друг експеримент.

Всъщност във всички самоизградени конструкции, открити в мрежата, беше предложено да се измери съпротивлението на почвата към постоянен ток. Ами ако се опитате да измерите AC съпротивлението? В края на краищата, на теория, тогава саксията не трябва да се превръща в "батерия".

Сглобих най-простата схема и веднага я тествах на различни почви. Резултатът беше обнадеждаващ. Не бяха открити подозрителни тенденции към увеличаване или намаляване на съпротивлението дори в продължение на няколко дни. Впоследствие това предположение беше потвърдено на работеща машина за поливане, чиято работа се основава на подобен принцип.

Електрическа верига на праговия сензор за влага в почвата.

В резултат на изследването тази верига се появи на една единствена микросхема. Всяка от изброените микросхеми ще направи: K176LE5, K561LE5 или CD4001A. Ние продаваме тези микросхеми само за 6 цента.

Сензорът за влага в почвата е прагово устройство, което реагира на промени в променливотоковото съпротивление (къси импулси).

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

Разделителни кондензатори С2 и С4. Те не пропускат постоянния ток, генериран от почвата, в измервателната верига.

Резистор R3 задава прага, а резисторът R8 осигурява хистерезис за усилвателя. Тримерът R5 задава първоначалното отместване на входа DD1.3.

Кондензаторът C3 е кондензатор против смущения, а резисторът R4 определя максималното входно съпротивление на измервателната верига. И двата елемента намаляват чувствителността на сензора, но липсата им може да доведе до фалшиви аларми.

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

Много градинари и градинари са лишени от възможността ежедневно да се грижат за засадени зеленчуци, плодове, овощни дървета поради натоварване или докато са на почивка. Растенията обаче се нуждаят от своевременно поливане. С помощта на прости автоматизирани системи можете да гарантирате, че почвата на вашия сайт ще поддържа необходимата и стабилна влага през цялото ви отсъствие. За да изградите градинска система за автоматично поливане, ще ви е необходим основният контролен елемент - сензор за влага в почвата.

Сензор за влажност

Сензорите за влажност понякога се наричат \u200b\u200bсъщо влагомери или сензори за влага. Почти всички измерватели на влага в почвата на пазара измерват влагата по резистивен начин. Този метод не е съвсем точен, тъй като не отчита електролизните свойства на измервания обект. Показанията на устройството могат да бъдат различни при една и съща влага в почвата, но с различна киселинност или съдържание на сол. Но експерименталните градинари не са толкова важни за абсолютните показания на устройствата, колкото относителните, които могат да бъдат настроени за задвижващия механизъм 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 нормално омметъркойто е включен във всеки цифров или аналогов тестер. Преди това се наричаха такива инструменти авометри.

Има и устройства с вграден или дистанционен индикатор за оперативно наблюдение на състоянието на почвата.

Лесно е да се измери разликата в електропроводимостта преди поливане и след поливане, като се използва примерът на саксия с домашно растение алое. Показания преди поливане 101,0 kOhm.

Показания след поливане за 5 минути 12,65 kΩ.

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

Принципът на действие на автоматизацията

Автоматичните напоителни системи обикновено имат правило „вода или не вода“. По правило никой не трябва да регулира налягането на водата. Това се дължи на използването на скъпи контролирани клапани и други, ненужни, технологично сложни устройства.

Почти всички сензори за влажност на пазара, освен два електрода, имат своя дизайн компаратор... Това е най-простото аналогово-цифрово устройство, което преобразува входящия сигнал в цифрова форма. Тоест при зададено ниво на влажност ще получите на изхода му един или нула (0 или 5 волта). Този сигнал ще се превърне в източник за следващия изпълнителен механизъм.

За автополиване най-рационално би било да се използва електромагнитен клапан като задвижващ механизъм. Той е включен в спукване на тръби и може да се използва и в системи за микро капково напояване. Той се включва чрез прилагане на напрежение 12 V.

За прости системи, работещи на принципа "сензорът се е задействал - водата е отишла", е достатъчно да се използва компаратор LM393... Микросхемата е двоен оперативен 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 аналог на двойния компаратор LM393 - микросхема 521CA3.

Фигурата показва готов превключвател за влажност с китайски сензор само за $ 1.

По-долу има подобрена версия, с изходен ток 10А при променливо напрежение до 250 V, за $ 3-4.

Системи за автоматизация на напояването

Ако се интересувате от пълноценна система за автоматично напояване, тогава трябва да помислите за закупуване на програмируем контролер. Ако площта е малка, тогава е достатъчно да инсталирате 3-4 сензора за влажност за различни видове напояване. Например градината се нуждае от по-малко поливане, малините обичат влагата, а водата от почвата е достатъчна за пъпеш, освен в прекалено сухи периоди.

Въз основа на вашите собствени наблюдения и измервания на сензорите за влага, можете приблизително да изчислите икономията и ефективността на водоснабдяването в районите. Процесорите позволяват извършване на сезонни корекции, могат да използват показания на влагомери, да вземат предвид валежите, сезона.

Някои сензори за влага в почвата са оборудвани с интерфейс RJ-45 за да се свържете с мрежата. Фърмуерът на процесора ви позволява да конфигурирате системата така, че тя да ви уведомява за необходимостта от поливане чрез социални мрежи или чрез SMS. Това е удобно в случаите, когато е невъзможно да се свърже автоматизирана напоителна система, например за стайни растения.

За система за автоматизация на напояването е удобно да се използва контролери с аналогови и контактни входове, които свързват всички сензори и предават показанията си през една шина към компютър, таблет или мобилен телефон. Изпълнителните устройства се управляват чрез WEB интерфейса. Най-често срещаните универсални контролери са:

• MegaD-328;
• Arduino;
• Ловец;
• Торо;
• Амтега.

Това са гъвкави устройства, които ви позволяват да прецизирате автоматичната напоителна система и да й поверите пълен контрол върху градината и зеленчуковата градина.

Опростена схема за автоматизация на напояването

Най-простата система за автоматизация за напояване се състои от сензор за влажност и устройство за управление. Можете да направите сензор за влага в почвата със собствените си ръце. Ще ви трябват два пирона, 10K резистор и 5V захранване. Подходящо от мобилен телефон.

Микросхемата може да се използва като устройство, което ще издаде команда за поливане LM393... Можете да закупите готов блок 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 брой;
• светодиоди - 2 бр;
• всеки диод, не мощен - 1 брой;
• транзистор, всяка средна мощност PNP (например, KT3107G) - 1 бр;
• кондензатори 0,1 микрона - 2 бр;
• чип LM393 - 1 компютър;
• реле с праг от 4 V;
• платка.

Схемата за сглобяване е представена по-долу.

След сглобяването свържете модула към захранването и сензора за ниво на влага в почвата. Към изхода на компаратора LM393 свържете тестера. Задайте прага на реакция, като използвате резистора за подрязване. С течение на времето ще трябва да се коригира, вероятно повече от веднъж.

Схематична диаграма и щифт на компаратора LM393 представени по-долу.

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

Задвижващи механизми за автоматизация на напояването

Основният задвижващ механизъм за автоматизация на напояването е електронен клапан със и без регулиране на водния поток. Последните са по-евтини, по-лесни за поддръжка и управление.

Има много контролирани кранове от други производители.

Ако имате проблеми с водоснабдяването във вашия район, закупете соленоидни клапани със сензор за дебит. Това ще предотврати изгарянето на соленоида, когато налягането на водата падне или подаването на вода спре.

Недостатъци на автоматичните напоителни системи

Почвата е разнородна и се различава по своя състав, така че един сензор за влага може да показва различни данни за съседните области. Освен това някои области са затъмнени от дървета и са по-влажни от тези на пълно слънце. Също така близостта на подпочвените води, тяхното ниво спрямо хоризонта, оказва значително влияние.

Когато използвате автоматизирана напоителна система, трябва да вземете предвид ландшафта на района. Парцелът може да бъде разделен на сектори. Инсталирайте един или повече сензори за влага във всеки сектор и изчислете свой собствен алгоритъм за работа за всеки сектор. Това значително ще усложни системата и едва ли ще може да се направи без контролер, но впоследствие почти напълно ще ви спести от загуба на време на нелепото стоене с маркуч в ръце под знойното слънце. Почвата ще се напълни с влага без ваше участие.

Изграждането на ефективна автоматизирана напоителна система не може да се основава само на показанията на сензорите за влага в почвата. Наложително е допълнително да се използват сензори за температура и светлина, като се вземе предвид физиологичната нужда от вода в растенията от различни видове. Трябва да се имат предвид и сезонните промени. Много компании, които произвеждат системи за автоматизация на напояването, предлагат гъвкав софтуер за различни региони, райони и отглеждани култури.

Когато купувате система със сензор за влажност, не се заблуждавайте от глупави маркетингови лозунги: нашите електроди са позлатени. Дори това да е така, тогава само ще обогатите почвата с благороден метал в процеса на електролиза на плочи и портфейли на не особено честни бизнесмени.

Заключение

Тази статия говори за сензорите за влага в почвата, които са основният контролен елемент на автоматичното напояване. И също така беше разгледан принципът на действие на системата за автоматизация на напояването, който можете да закупите в готов вид или да го сглобите сами. Най-простата система се състои от датчик за влажност и устройство за управление, чиято схема за сглобяване "направи си сам" също е представена в тази статия.

Растенията са много по-наясно със състоянието на почвата. Вече говорихме за това как те могат да се използват за определяне на хранителни вещества (включително кои) в нашите легла; научих как да идентифицирам почвата по дивите растения, растящи върху нея. Днес имаме еднакво важна тема - как да определим вида на водния режим на парцел с помощта на растения.

За растенията е важно колко разтопена снежна вода може да съхранява почвата, колко често ще вали през лятото, каква температура ще трябва да поемат корените. Не всяка вода е тяхната радост.
Всички са запознати с понятията "високо блато" и "тундра". Изглежда, че в тези природни земи винаги има изобилие от вода, почвата винаги е влажна. Но растенията там наистина са жадни. Мъховете от тундра не позволяват преминаването на топлина, те са като изолатори - под тях винаги е по-студено, отколкото над тях. Следователно водата под мъха е студена, тя се абсорбира слабо от растенията. А разтворените хуминови киселини го правят твърде кисел. Не напразно специалистите наричат \u200b\u200bтакава почва физиологично суха. Какъв е резултатът? Растенията в издигнати блата и тундра са принудени да пестят вода, както правят растенията в сухите райони. Няма значение, че много от тях буквално стоят във водата.

Дори на заблатени места има засушавания, така че червените боровинки изчезнаха от едно блато 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 и блатисти) почви (запържване) растат, тимотей, ранг, лира, киселец. Обикновената златна пръчица обича песъчливи почви, от които водата бързо излиза, докато канадската златна пръчица 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 блатиста, районите са ниски. При такива условия е еднакво добре за нея както на северните острови, където гнездят чайки и пчелни колонии, така и в много по-топлия климат на територията на Алтай.

Подземни води

Друго ниво на дълбочина на подпочвените води е от един метър до един и половина. Тук от обикновена стъпка по пътеката не се образуват ями и водата не се появява в тях. Корените на растенията обаче лесно могат да го достигнат.

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

И тогава е върхът. На сухо място през пролетта (след топене на снега) или лятото (след обилни дъждове), локви внезапно се появяват на повърхността на почвата. Това се случва, когато под почвата има слой глина, който предотвратява излизането на водата. Образуват се мини-блата, почвата се подкиселява. Въпреки че дъното е с размерите на чиния, но в него има само чаша вода.
Тогава се нуждаете от кладенец или малко езерце в най-ниската точка на сушата.

Възможно ли е да се разбере на каква дълбочина е водата?

Когато подземните води са разположени под метър и половина, те се установяват в тези области (могат да растат само на почви, където подпочвените води са дълбоки!), Пожар, голо женско биле ,.

И храсти, зеленчуци, цветя могат да се отглеждат на ниво на подпочвените води 1-1,5 метра от земната повърхност, на ниво 0,5-1 метра - само зеленчуци и цветя, а след това и в лехите.

Ако водата е още по-близо, тогава тя се изисква и не в нито една крайградска държава, а във всички градинарства. Отделна независима държава може да запълни почвата на своята територия, за да направи нивото приемливо за растенията.

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

Настроики ...

Можете да изкопаете дълбока дупка (1,5 метра). Или принудете обекта с трилитрови кутии вечер, а на сутринта да видите дали има много вода под формата на кондензат, натрупана по стените - така търсят водоносните хоризонти. Само всички тези методи отнемат много време.

Написал съм много отзиви за летни вили и тъй като говорим за летни вили, автоматичното поливане е една от приоритетните области на автоматизацията. В същото време винаги искате да вземете предвид валежите, за да не задвижвате помпите напразно и да не заливате леглата. Немалко копия са разбити по пътя към безпроблемно получаване на данни за влагата в почвата. Прегледът съдържа още една опция, която е устойчива на външни влияния.

Чифт сензори пристигнаха за 20 дни в отделни антистатични торбички:




Характеристики на уебсайта на продавача :):
Марка: ZHIPU
Тип: Вибрационен сензор
Материал: Смес
Изход: Сензор за превключване

Разопаковане:


Проводникът има дължина около 1 метър:


В допълнение към самия сензор, комплектът включва контролен шал:




Дължината на сензорните сензори е около 4 см:


Върховете на сензорите приличат на графит - замърсяват се в черно.
Припояваме контактите към шала и се опитваме да свържем сензора:




Най-често срещаният сензор за влага в почвата в китайските магазини е:


Много хора знаят, че след кратко време се изяжда от външната среда. Ефектът от влиянието на корозията може да бъде леко намален чрез прилагане на мощност непосредствено преди измерването и изключване, когато няма измерване. Но това не се променя много, ето как моят изглеждаше след няколко месеца употреба:




Някой се опитва да използва дебела медна тел или пръти от неръждаема стомана, алтернатива, специално проектирана за агресивна среда, действа като предмет на преглед.

Нека оставим дъската от комплекта настрана и да се погрижим за самия сензор. Сензорът е резистивен тип, който променя съпротивлението си в зависимост от влажността на околната среда. Логично е, че без мокра среда съпротивлението на сензора е огромно:


Спускаме сензора в чаша вода и виждаме, че неговото съпротивление ще бъде около 160 kΩ:


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


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


Нека добавим малко вода:


Още (около литър):


Почти напълно излят един и половина литра:


Добавих още един литър и изчаках 5 минути:

Платката има 4 щифта:
1 + захранване
2 земя
3 цифров изход
4 аналогови изхода
След набирането се оказа, че аналоговият изход и земята са директно свързани към сензора, така че ако планирате да използвате този сензор, като се свържете към аналоговия вход, платката няма много смисъл. Ако няма желание да използвате контролера, тогава можете да използвате цифровия изход, прагът на реакция се регулира с потенциометър на платката. Препоръчителна електрическа схема на продавача при използване на цифров изход:


Когато използвате цифров вход:


Нека да съберем малко оформление:


Използвах Arduino Nano тук като източник на захранване, без да зареждам програмата. Цифровият изход е свързан към светодиода. Забавно е, че червените и зелените светодиоди на платката са включени при всяко положение на потенциометъра и влажността на околната среда на сензора, единственото нещо, когато прагът се задейства, е малко по-слабата зелена светлина:


След като зададем прага, получаваме, че когато определената влажност на цифровия изход е 0, при липса на влажност, захранващото напрежение:




Е, тъй като имаме контролер в ръцете си, ще напишем програма за тестване на работата на аналоговия изход. Свържете аналоговия изход на сензора към щифт А1 и светодиода към щифт D9 на Arduino Nano.
const int analogInPin \u003d A1; // const на сензора int analogOutPin \u003d 9; // Изход към LED int sensorValue \u003d 0; // четене на стойност от сензора int outputValue \u003d 0; // стойност, дадена на PWM изхода с настройката на LED void () (Serial.begin (9600);) void loop () (// четене на стойността на сензора sensorValue \u003d analogRead (analogInPin); // превежда диапазона на възможния сензор стойности (400-1023 - задайте експериментално) // към PWM изходен диапазон 0-255 outputValue \u003d map (sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // включете светодиода при дадена яркост analogWrite (analogOutPin, outputValue); // отпечатваме нашите номера Serial.print ("sensor \u003d"); Serial.print (sensorValue); Serial.print ("\\ t output \u003d"); Serial.println (outputValue); // delay delay (2 );)
Коментирах целия код, яркостта на светодиода е обратно пропорционална на влажността, открита от сензора. Ако е необходимо да контролирате нещо, тогава е достатъчно да сравните получената стойност с експериментално определен праг и, например, да включите релето. Единственото нещо, което препоръчвам, е да обработите няколко стойности и да използвате средната стойност за сравнение с прага, така че са възможни случайни скокове или спадове.
Потапяме сензора и виждаме:


Изход на контролера:

Ако премахнете изхода на контролера ще се промени:

Видео на това тестово изграждане:

Като цяло харесах сензора, 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 занаяти.
Благодаря на всички, които прочетоха това ревю докрай, надявам се някой да намери тази информация за полезна. Пълен контрол върху влагата и добротата на почвата!