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.

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, а 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 шумолят птичи 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 подземни води от 1-1,5 метра от повърхността на земята, на ниво от 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.

Съдържанието на влага в земята е най-важният агротехнически параметър в почвознанието, геологията, екологията, градинарството, който оказва сериозно влияние върху качественото функциониране на екологичната система - биогеоценозата. Днес има много начини за измерването му. В тази статия ще ви разкажем за определянето на влажността на почвата, ще сравним ефективността на различни устройства за нейното измерване.

Причини за необходимостта от влага в земята

Влагата е един от основните фактори, влияещи върху плодородието на почвата. Той изпълнява следните задачи:

• обогатяване на зеленчукови и овощни култури с вода;
• съдържанието на влага в почвата влияе върху количеството въздух, нивото на сол, както и наличието на вредни компоненти;
• осигурява пластмасова и плътна земна структура;
• влияе върху температурата, както и върху топлинния капацитет;
• не позволява изветряне на почвата;
• показва способността на почвата за агротехнически и земеделски процеси.

За пълноценна жизнена дейност на растителен организъм неговите клетки и тъкани трябва да получават достатъчно вода, по-специално по време на активирането на жизнените процеси.

Оптимални нива на влага в почвата

Съвет # 1. Трябва да се отбележи, че нивото на оптимална влага по време на покълването трябва да бъде по-високо, отколкото по време на узряването на културите.

Как да се определи съдържанието на влага в земята

Днес има такива методи за изчисляване на влажността на почвата:

• термостат-тегло;
• радиоактивен - е измерване на излъчването на радиоактивни вещества в земята;
• електрически - в този случай се извършва определянето на устойчивостта на почвата, проводимостта, индуктивността и капацитета;
• деформатор - методът се основава на разликата във водното напрежение между фазовите граници;
• оптичен - този метод се характеризира с отражателната способност на светлинните потоци;
• експресни методи, по-специално органолептични.

Най-лесните и често срещани са термостатичните, както и органолептичните методи.Първият е най-точен, а вторият от своя страна изисква малко време и не изисква специално оборудване. Устройствата за определяне на електрическото съпротивление са посочени в таблицата.

Определяне на електрическото съпротивление

В този случай се използват сензори, които са направени от гипс. Тези сензори съдържат 2 електрода, свързани директно към глюкомера. Електрическото съпротивление на даден материал зависи от наличието на течност в него, което съответно измерва нивото на влага в земята. В земята се правят дупки до необходимата дълбочина с последващо поставяне на сензори в тях. Важен е тясният контакт между сензорния елемент и земята (това е необходим фактор за всички влагомери).

Съвременните видове сензори използват гранулиран материал, заобикалящ специална мембрана и перфорирани капаци, изработени от стомана или PVC. Това води до по-дълъг живот на сензора, по-бързо време за реакция и по-точни измервания. Тези сензори могат да се използват в напоителни системи, които се управляват автоматично. Устройствата за определяне на влагата, оборудвани с диелектрични сонди, са посочени в таблицата.

Измервания с диелектрични TDR и EDR сонди

Определянето на показателите на почвената влага с помощта на този метод се извършва чрез изчисляване на диелектричната среда в зависимост от съдържанието на влага в почвата. Проверката на наличието на влага в земята провокира промяна в нейната диелектрична константа и това дава възможност да се измери съотношението между тези параметри. Предимството на този тип сензор е възможността за предаване на измервания без използване на проводници.

Към днешна дата има и устройства, чиито сонди са постоянно в тръбата на необходимата дълбочина. В този случай показанията се вземат автоматично и след това се предават на наблюдателя. Съответно, цената на тези устройства е много по-висока. Инструментите за измерване с почвени тензиометри са показани в таблицата.

Тензиометров метод за измерване на влагата

Тензиометърът се състои от керамичен филтър, пластмасова тръба и вакуумметър, веднага след пълнене с вода, която се спуска в земята, за да се изчисли налягането. Течността се движи по керамичния елемент, което причинява промяна в налягането в тръбата, както и промени в показанията на измервателния уред. След процедурата по хидратация или утаяване в земята, водата не навлиза в тръбата, до момента, в който потенциалите се изместят между земята и тензиометъра. Приспособленията са предлагани на пазара тръби с различна дължина за изчисляване на влагата в земята на различни дълбочини.

Устройствата се използват, като правило, за определяне на началото, както и на края на поливането. За предпочитане е да ги поставяте на различни дълбочини, например 20 или 40 сантиметра. Въз основа на резултатите от проучването на устройството е възможно да се измери периодът на началото на поливането (въз основа на данните на устройството, поставено близо до повърхността), както и времето на края на напояването (според до показанията на устройството, разположено по-дълбоко).

Как да увеличим влажността на почвата

За да увеличите влажността, например в оранжерия, трябва да напръскате култури, пътеки, отоплителни уреди, както и стъклен таван и да увеличите количеството напояване. В допълнение към напояването с маркучи, днес фермите използват: напояване с пръскачки, напояване на почви и капково напояване. Най-популярният вид е пръскането, в този случай растенията се поливат едновременно, температурата на листата намалява, както и изпаряването, прегряването на посевите се елиминира.

Съвет №2. За да се намали нивото на влага в земята в оранжерийната конструкция, трябва да се извърши вентилация, да се повишат температурните показатели на въздуха, да се намали количеството и обема напояване.

Влияе ли регионът на почвената влага

Московският регион се характеризира с подзолисти, дерново-подзолисти почви, сиви горски почви и черноземи. За територията на Урал - глинеста, пясъчна и подзолиста. Подзолистите почви са широко разпространени в Сибир. В Поволжието - черни и подзолисти почви, а в Ленинградска област често се срещат подзолисти почви.

Как да изчислим оптималния период и количество поливане

Много изследвания показват, че физиологичното състояние на дадено растение, всмукващата сила на листата, концентрацията и осмотичното налягане на клетъчния сок и т.н., могат да бъдат наречени най-оптималните показатели за нуждата от растителен организъм във вода:

• често се практикува определянето на датите на напояване чрез визуален метод, т.е. чрез външни признаци;
• следващият приблизителен метод е да се измери съдържанието на влага в почвата чрез допир;
• приблизителните норми на напояване могат да бъдат определени с помощта на общата радиация. Последното в този случай се измерва в периодите между напоителните процедури.

Схема за напояване за различна влажност на почвата

Съдържанието на влага в земята е сред основните фактори за плодородие. Помислете за основните изисквания за напояване на почвата на различни етапи от отглеждането на зеленчукови и овощни култури:

• умерено поливане - не трябва да се допуска преовлажняване, както и пълно изсъхване на почвата;
• пръскане на листата по време на цъфтежа - обилното поливане се извършва през лятото, след края на цъфтежа през периода на покой на растението, рядко се извършва;
• пръскане през топлите сезони - земята изисква обилно поливане през лятото, намалено при студено време.

Отговори на често задавани въпроси

Въпрос номер 1.Как да се определи дали в земята има достатъчно влага?

Трябва да вземете малко пръст в ръката си и да я стиснете, ако влагата не се появи между пръстите ви, отворете дланта си. Бучката на почвата не се е разпаднала - това означава, че нивото на влага е задоволително.

Въпрос номер 2.Как може да се увеличи влагата на почвата в структурата на оранжерията?

В този случай е необходимо да увеличите поливането, малко да намалите температурата, а също така да напръскате растения, пръст и пътеки с вода.

Въпрос номер 3.През кой период от растежа на растенията те се нуждаят от най-много влага?

По време на вегетационния период растителните организми най-много се нуждаят от интензивно поливане.

Въпрос номер 4.Кой е най-добрият метод за измерване на влажността на почвата?

Най-простите и популярни са термостатично и органолептични методи.

Градинарски грешки, които водят до преовлажняване

• Основният надзор е нерегламентираното напояване на земята.
• Трябва също да се отбележи, че няма варуване и правилно подхранване на почвите, склонни към преовлажняване.
• Също така градинарите често забравят за организацията на дренажната система. Всичко това като цяло влияе негативно на качеството на почвата.

Като такива, понятията за липса на влага или преовлажняване са доста относителни. Повишената влажност на почвата в комбинация с мащабно минерално торене, както и благоприятни температурни показатели, активира интензивна фотосинтеза, бърз растеж на културите и увеличаване на общата биомаса. Съответно, с понижаване на температурата подобно повишено овлажняване вече влияе отрицателно. Както можете да видите, такъв параметър като почвената влага е много важен в процеса на отглеждане на всякакви култури на различни видове почви и в различни климатични ширини.

Много градинари и градинари са лишени от възможността да се грижат ежедневно 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 също се наричат \u200b\u200bпонякога влагомери или сензори за влажност. 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 датчици за влажност, можете приблизително да изчислите икономията и ефективността на водоснабдяването в районите. Процесорите позволяват извършване на сезонни корекции, могат да използват показания на измерватели на влагата, 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.

Проста схема за автоматизация на напояването

Най-простата система за автоматизация за напояване се състои от сензор за влажност и контролно устройство. 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.

Като устройство, което ще издава команда за поливане, можете да използвате микросхема LM393... Можете да закупите готов агрегат 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 е представен 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 управление 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 бъде прекъснато.

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 в 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 на работа за всеки сектор. Това значително ще усложни системата и е малко вероятно да можете да се справите 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 растения 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, която може да бъде закупена в готов вид или сглобена от вас сами. Най-простата система се състои от датчик за влажност и устройство за управление, схемата за сглобяване "направи си сам", която също беше представена в тази статия.