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

Най-интересните видеоклипове в Youtube

Пролог.

Разбира се, преди да преоткрия колелото, сърфирах в интернет.

Сензори за влажност промишлено производствосе оказа твърде скъпо и така и не успях да намеря Подробно описаниепоне един такъв сензор. Модата за търговия с „прасе в джобове“, която дойде при нас от Запада, изглежда вече се превърна в норма.

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

Всъщност това не ме изненада много, тъй като още помня как като дете се опитах да измеря съпротивлението на почвата и открих... електрически ток в нея. Тоест иглата 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 се променя по различни начини. Както се оказа по-късно, съпругата избира индивидуален състав на почвата за всяко растение.

Отначало напълно изоставих измерването на съпротивлението на почвата и дори започнах да изграждам индукционен сензор, тъй като намерих индустриален сензор за влажност в Интернет, който беше описан като индукционен. Щях да сравня честотата на референтния осцилатор с честотата на друг осцилатор, чиято намотка е поставена върху саксия с растение. Но когато започнах да правя прототип на устройството, внезапно си спомних как веднъж попаднах под „стъпково напрежение“. Това ме накара да направя още един експеримент.

И наистина, във всички намерени в интернет домашни конструкции, беше предложено да се измери устойчивостта на почвата на постоянен ток. Ами ако се опитате да измерите съпротивлението променлив ток? В крайна сметка, на теория, тогава саксията не трябва да се превръща в „батерия“.

Събран най-простата схемаи веднага го тества на различни почви. Резултатът беше обнадеждаващ. Не бяха открити подозрителни тенденции към повишаване или намаляване на резистентността дори в рамките на няколко дни. Впоследствие това предположение беше потвърдено от тока машина за поливане, чиято работа се основаваше на подобен принцип.

Електрическа схема на сензор за праг на влажност на почвата.

В резултат на изследване тази схема се появи на един единствен чип. Всяка от изброените микросхеми ще направи: 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 (кратки импулси).

На елементи DD1.1 и DD1.2 е монтиран главен осцилатор, генериращ импулси на интервали от около 10 секунди. https://site/

Разделителни кондензатори C2 и C4. Те не преминават в измервателната верига D.C.които почвата генерира.

Резисторът R3 задава прага на реакция, а резисторът R8 осигурява хистерезис на усилвателя. Тримерният резистор R5 задава първоначалното отклонение на входа DD1.3.

Кондензаторът С3 е шумозащитен, а резисторът R4 определя максималното входно съпротивление измервателна верига. И двата елемента намаляват чувствителността на сензора, но липсата им може да доведе до фалшиви аларми.

Също така не трябва да избирате захранващо 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 да се грижат ежедневно за засадени зеленчуци, горски плодове, плодови дърветапоради натовареност или отпуск. Растенията обаче се нуждаят от навременно поливане. С помощта на прости автоматизирани системи можете да гарантирате, че почвата на вашия сайт запазва необходимите и стабилна влажностпрез цялото ви отсъствие. За да изградите автоматична система за поливане на градината, ще ви е необходим основен контролен елемент - сензор за влага на почвата.

Сензор за влажност

Сензорите за влажност понякога се наричат ​​още влагомери или сензори за влажност. Почти всички влагомери на почвата на пазара измерват влагата с помощта на резистивен метод. Това не е напълно точен метод, тъй като не взема предвид електролизните свойства на измервания обект. Показанията на устройството могат да бъдат различни при една и съща влажност на почвата, но с различна киселинност или съдържание на сол. Но за експерименталните градинари абсолютните показания на инструментите не са толкова важни, колкото относителните, които могат да бъдат коригирани за задвижващия механизъм за водоснабдяване при определени условия.

Същността на резистивния метод е, че уредът измерва съпротивлението между два проводника, поставени в земята на разстояние 2-3 cm един от друг. Това е нормално омметър, който е включен във всеки цифров или аналогов тестер. Преди това такива инструменти бяха наречени авометри.

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

Лесна за измерване разлика в проводимостта електрически токпреди поливане и след поливане, като използвате примера на саксия с домашно растение алое. Показания преди поливане 101.0 kOhm.

Показания след поливане след 5 минути 12,65 kOhm.

Но обикновеният тестер ще покаже само съпротивлението на почвата между електродите, но няма да може да помогне с автоматичното поливане.

Принцип на работа на автоматизацията

При системите за автоматично поливане правилото обикновено е „поли или не поливай“. По правило никой не трябва да регулира налягането на водата. Това се дължи на използването на скъпи управлявани вентили и други ненужни, технологично сложни устройства.

Почти всички сензори за влажност, предлагани на пазара, освен два електрода, имат в конструкцията си компаратор. Това е най-простото аналогово-цифрово устройство, което преобразува входящия сигнал в цифрова форма. Тоест при зададено ниво на влажност на изхода му ще получите единица или нула (0 или 5 волта). Този сигнал ще стане източник за последващия задвижващ механизъм.

За автоматично поливане най-рационалният вариант би бил използването на електромагнитен клапан като задвижващ механизъм. Включен е в тръбния прекъсвач и може да се използва и в системи за микрокапково напояване. Включва се чрез подаване на 12 V.

За прости системи, работещи на принципа „сензорът се задейства - водата тече“, достатъчно е да използвате компаратор LM393. Микросхемата е двоен операционен усилвател с възможност за получаване на команден сигнал на изхода при регулируемо входно ниво. Чипът има допълнителен аналогов изход, който може да бъде свързан към програмируем контролер или тестер. Приблизителен съветски аналог на двоен компаратор LM393- микросхема 521CA3.

На снимката е готово реле за влажност заедно с китайски сензор само за $1.

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

Системи за автоматизация на напояването

Ако се интересувате от пълноценна автоматична система за поливане, 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 през прекалено сухите периоди.

Въз основа на вашите собствени наблюдения и измервания на сензори за влажност можете приблизително да изчислите рентабилността и ефективността на водоснабдяването в райони. Процесорите ви позволяват да правите сезонни корекции, могат да използват показанията на измервателите на влажност и да вземат предвид валежите и времето на годината.

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 да ви уведомява за необходимостта от поливане социална медияили SMS съобщение. Това е удобно в случаите, когато е невъзможно да се свържете автоматизирана системаполиване, например, за стайни растения.

Удобен за използване за автоматизирана система за напояване контролерис аналогови и контактни входове, които свързват всички сензори и предават техните показания чрез една шина към компютър, таблет или мобилен телефон. Задвижките се управляват чрез WEB интерфейс. Най-често срещаните универсални контролери са:

• МегаД-328;
• Ардуино;
• ловец;
• Торо;
• Амтега.

Това гъвкави устройства, което ви позволява да настроите фино системата за автоматично напояване и да й поверите пълен контрол над вашата градина.

Проста схема за автоматизация на напояването

Най-простата системаавтоматизацията на напояването се състои от сензор за влажност и контролно устройство. Можете да направите сензор за влага на почвата със собствените си ръце. Ще ви трябват два пирона, резистор 10 kOhm и източник на захранване с изходно напрежение 5 V. Подходящ от мобилен телефон.

Като устройство, което ще издаде команда за поливане, може да се използва микросхема LM393. Можете да закупите готов модул 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.;
• всякакъв диод, немощен - 1 бр.;
• транзистор, всякакъв средна мощност PNP (например KT3107G) – 1 брой;
• кондензатори 0,1 микрона – 2 бр.;
• чип LM393- 1 компютър;
• реле с праг на сработване 4 V;
• платка.

Схемата за сглобяване е представена по-долу.

След монтажа свържете модула към захранването и сензора за ниво на влажност на почвата. Към изхода на компаратора LM393свържете тестера. С помощта на конструктивен резистор задайте прага на реакция. С течение на времето ще трябва да се коригира, може би повече от веднъж.

Схематична диаграма и щифтове на компаратора LM393представени по-долу.

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

Актуатори за автоматизация на напояването

Основен задвижващ механизъмАвтоматизацията на напояването е електронен вентил с и без контрол на водния поток. Последните са по-евтини, по-лесни за поддръжка и управление.

Има много контролирани кранове и други производители.

Ако има проблеми с водоснабдяването във вашия район, закупете електромагнитни клапани със сензор за поток. Това ще предотврати изгарянето на соленоида, ако налягането на водата падне или захранването с вода бъде прекъснато.

Недостатъци на автоматичните поливни системи

Почвата е разнородна и се различава по състав, така че един сензор за влага може да показва различни данни в съседни зони. Освен това някои зони са засенчени от дървета и са по-влажни от тези, разположени на слънчеви места. Близостта също оказва значително влияние подземни води, нивото им спрямо хоризонта.

При използване на автоматизирана напоителна система трябва да се вземе предвид ландшафта на района. Сайтът може да бъде разделен на сектори. Инсталирайте един или повече сензори за влажност във всеки сектор и изчислете собствен алгоритъм на работа за всеки. Това значително ще усложни системата и е малко вероятно да можете да се справите без контролер, но впоследствие почти напълно ще ви спести от губенето на време в неудобно стоене с маркуч в ръце под горещото слънце. Почвата ще се напълни с влага без вашето участие.

Строителство 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 и да се вземе предвид физиологичната нужда от вода на растенията различни видове. Трябва да се вземат предвид и сезонните промени. Много компании, произвеждащи системи за автоматизация на напояването, предлагат гъвкави софтуерЗа различни региони, площи и отглеждани култури.

Когато купувате система със сензор за влажност, не се заблуждавайте от глупавите маркетингови лозунги: нашите електроди са покрити със злато. Дори и да е така, тогава само ще обогатите почвата с благороден метал в процеса на електролиза на плочи и портфейлите на не много честни бизнесмени.

Заключение

Тази статия говори за сензори за влажност на почвата, които са основният контролен елемент на автоматичното поливане. Беше обсъден и принципът на работа на автоматизирана система за напояване, която може да бъде закупена готова или сглобена сами. Най-простата система се състои от сензор за влажност и контролно устройство, чиято схема за сглобяване „направи си сам“ също беше представена в тази статия.

Написах много отзиви за автоматизацията на дачата, но оттогава ние говорим заЩо се отнася до дачата, автоматичното поливане е една от приоритетните области на автоматизацията. В същото време винаги искате да вземете предвид валежите, за да не пускате ненужно помпи и да наводнявате леглата. Много копия са били счупени по пътя към безпроблемно получаване на данни за почвената влага. Разглеждаме друга опция, която е устойчива на външни влияния.

Чифт сензори пристигнаха за 20 дни в отделни антистатични торбички:




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

Разопаковане:


Жицата е с дължина около 1 метър:


В допълнение към самия сензор, комплектът включва контролна платка:




Дължината на сензорните сензори е около 4 см:


Върховете на сензора изглеждат като графит - цапат се с черно.
Запояваме контактите към шала и се опитваме да свържем сензора:




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


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




Някой се опитва да използва дебела медна тел или пръти от неръждаема стомана, алтернатива, предназначена специално за агресивни външна средаслужи като обект на рецензията.

Нека оставим настрана платката от комплекта и да преминем към самия сензор. Сензорът е резистивен тип, като променя съпротивлението си в зависимост от влажността на околната среда. Логично е, че без влажна среда съпротивлението на сензора е огромно:


Нека спуснем сензора в чаша вода и видим, че съпротивлението му ще бъде около 160 kOhm:


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


Да преминем към тестовете на земята. В суха почва виждаме следното:


Добавете малко вода:


Още (около литър):


Почти напълно изля един литър и половина:


Добавих още литър и изчаках 5 минути:

Платката има 4 пина:
1 + мощност
2 земя
3 цифров изход
4 аналогови изхода
След тестване се оказа, че аналоговият изход и земята са директно свързани към сензора, така че ако планирате да използвате този сензор, свързан към аналоговия вход, платката няма много смисъл. Ако не искате да използвате контролер, можете да използвате цифров изход; прагът на реакция се регулира от потенциометър на платката. Схема на свързване, препоръчана от продавача 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. Цифровият изход е свързан към светодиода. Странно е, че червените и зелените светодиоди на платката светват при всяка позиция на потенциометъра и влажността на сензорната среда, единственото нещо е, че когато прагът се задейства, зелената светлина свети малко по-слабо:


След като зададем прага, установяваме, че при достигане на определената влажност на цифровия изход 0, ако има липса на влажност, захранващото напрежение е:




Е, тъй като имаме контролер в ръцете си, ще напишем програма за проверка на работата на аналоговия изход. Свързваме аналоговия изход на сензора към пин A1, а светодиода към пин D9 на Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // сензор const int analogOutPin = 9; // Изход към LED int sensorValue = 0; // прочете стойност от сензора int outputValue = 0; // извеждане на стойност на PWM щифта с LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // прочитане на стойността на сензора sensorValue = analogRead(analogInPin); // преобразуване на диапазона от възможни стойности на сензора ​​(400-1023 - зададено експериментално) // в изходния диапазон на ШИМ 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // включване на светодиода при определената яркост analogWrite(analogOutPin, outputValue ); // изведете нашите числа Serial.print; ("sensor = ");
Коментирах целия код, яркостта на светодиода е обратно пропорционална на влажността, открита от сензора. Ако трябва да контролирате нещо, тогава е достатъчно да сравните получената стойност с определен 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, тъй като са възможни случайни пикове или спадове.
Потапяме сензора и виждаме:


Изход на контролера:

Ако го премахнете, изходът на контролера ще се промени:

Видео на тази тестова сборка, работеща:

Като цяло сензорът ми хареса; изглежда, че е устойчив на външна среда;
Този датчик не може да се използва като точен индикатор за влажност (както всички подобни), основното му приложение е определяне на прага и анализ на динамиката.

Ако има интерес, ще продължа да пиша за моите селски занаяти.
Благодаря на всички, които прочетоха този преглед до края, надявам се някой тази информацияще бъде полезно. Пълен контрол върху почвената влага и доброта на всички!