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 за цветя, 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 прототипи 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“.

Съставих проста диаграма и веднага я тествах 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 в 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).

Главен осцилатор е монтиран на елементи DD1.1 и DD1.2, произвеждайки 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.

Почвената влага е най-важният агротехнически параметър в почвознанието, геологията, екологията и градинарството, който оказва сериозно влияние върху качественото функциониране на екологичната система - биогеоценозата. Днес има много начини за измерване. В тази статия ще говорим за определяне на влажността на почвата и ще сравним ефективността на различните устройства за нейното измерване.

Причини за необходимостта от почвена влага

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

• обогатяване на растителни и овощни културивода;
• влажността на почвата влияе върху количеството въздух, нивото на солта и наличието на вредни компоненти;
• осигурява пластична и плътна структура на земята;
• влияе на температурата, както и на топлинния капацитет;
• не позволява изветряне на почвата;
• показва способността на почвата за агротехнически и земеделски процеси.

За пълното функциониране на растителния организъм неговите клетки, както и тъканите, трябва да получават достатъчно вода, особено по време на активирането на жизнените процеси.

Оптимални нива на влажност на почвата

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

Как да определите влажността на почвата

Днес има следните методи за изчисляване на влажността на почвата:

• термостат-тежест;
• радиоактивен - е измерване на радиацията на радиоактивни вещества, открити в земята;
• електрически – в в този случайопределят се съпротивлението на почвата, проводимостта, индуктивността и капацитета;
• тензодатчик - методът се основава на разликата във водното напрежение между фазовите граници;
• оптичен - този метод се характеризира с отразяващата способност на светлинните потоци;
• експресни методи, по-специално органолептични.

Най-лесните и най-често срещаните са термостатно-теглилният и органолептичният метод.Първият е най-точен, а вторият от своя страна изисква малко време и не се нуждае специално оборудване. Устройствата за определяне на електрическото съпротивление са изброени в таблицата.

Определяне на електрическо съпротивление

В този случай се използват сензори, които са направени от гипс. Тези сензори съдържат 2 електрода, свързани директно към измервателния уред. Електрическо съпротивлениематериалът зависи от наличието на течност в него, което съответно измерва нивото на почвената влага. В земята се правят дупки с необходимата дълбочина и след това се поставят сензори в тях. Близкият контакт между чувствителния елемент и земята е важен (това е необходим фактор за всички влагомери).

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

Измервания с помощта на диелектрични сонди TDR и EDR

Определянето на показателите за влажност на почвата с помощта на този метод се извършва чрез изчисляване на диелектричната среда, която зависи от влажността на почвата. Проверката за наличие на влага в земята провокира промяна в нейната диелектрична константа и това дава възможност да се измери връзката между тези параметри. Предимството на този тип сензор е възможността за предаване на измервания без кабели.

Днес има и устройства, чиито сонди са постоянно разположени 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 помощта на почвени тензиометри са изброени в таблицата.

Тензиометричен метод за измерване на влажността

Тензиометърът се състои от керамичен филтър, пластмасова тръбаи вакуумен манометър, веднага след напълване с вода, който се спуска в земята за изчисляване на налягането. Течността се движи керамичен елемент, което причинява промяна в налягането в тръбата, както и промени в показанията на измервателния уред. След процедурата по хидратиране или утаяване в земята, водата не влиза в тръбата, докато потенциалът не се измести между почвата и тензиометъра. Устройствата са налични за закупуване тръби с различна дължина за изчисляване на нивата на влага в земята на различни дълбочини.

Устройствата се използват, като правило, за определяне на началото и края на поливането. За предпочитане е да ги поставите на различна дълбочина, например 20 или 40 сантиметра. Въз основа на резултатите от изследването на устройството е възможно да се измери началният период на напояване (въз основа на данните от устройство, разположено близо до повърхността), както и крайното време на напояване (според показанията на устройството разположен по-дълбоко).

Как да увеличите влажността на почвата

За да увеличите влажността, например в оранжерия, трябва да напръскате култури, пътеки, отоплителни уреди, както и стъклен тавани увеличаване на напояването. В допълнение към напояването с маркуч, днес фермите използват: дъждуване, подповърхностно напояване и капково напояване. Най-популярният тип е пръскането, в този случай растенията се поливат едновременно, температурата на листата и изпарението се намаляват и се елиминира прегряването на културите.

Съвет #2. За да се намали нивото на почвената влага в оранжерийна структуратрябва да се извърши вентилация, да се повишат температурите на въздуха, да се намали броят и обемът на поливането.

Регионът влияе ли върху почвената влага?

Московска област се характеризира с подзолисти, дерново-подзолисти почви, сиви горски почви и черноземи. За територията на Урал - глинести, пясъчни и подзолисти. Подзолистите почви са често срещани в Сибир. В района на Волга има черноземи и подзолисти почви, а в Ленинградска областЧесто се срещат подзолисти почви.

Как да изчислим оптималния период и количество на поливане

Много изследвания показват, че най-оптималните показатели за нуждата на растителния организъм от вода могат да бъдат наречени физиологично състояние от това растение, смучеща сила на листата, концентрация и осмотично налягане на клетъчния сок и др.:

• Често се практикува да се определят датите на напояване с помощта на визуален метод, тоест чрез външни признаци;
• следващият индикативен метод е измерване на влажността на почвата чрез допир;
• Приблизителните норми на напояване могат да се определят с помощта на общата радиация. Последното в този случай се измерва в периодите между процедурите за поливане.

Схема за напояване при различна влажност на почвата

Влажността на почвата е един от основните фактори за плодородието. Нека разгледаме основните изисквания за напояване на почвата за различни етапиотглеждане на зеленчукови и овощни култури:

• умерено поливане - не позволявайте преовлажняване, а също напълно сухапочва;
• пръскане на листа по време на цъфтежа - извършва се обилно поливане лятно време, след края на цъфтежа, растението рядко се извършва през периода на покой;
• пръскане през топлите сезони - почвата изисква обилно поливане през лятото, намалено в студено време.

Отговори на често задавани въпроси

Въпрос No1.Как да определите дали има достатъчно влага в почвата?

Трябва да вземете малко земя в ръката си и да я стиснете; ако между пръстите ви не се появи влага, отворете дланта си. Почвената бучка не се е разпаднала - това означава, че нивото на влага е задоволително.

Въпрос No2.Как можете да увеличите влажността на почвата в оранжерийната структура?

В този случай е необходимо да увеличите поливането, леко да намалите температурата и също така да напръскате растенията, почвата и пътеките с вода.

Въпрос No3.През кой период на растеж растенията имат най-голяма нужда от влага?

През вегетационния период растителните организми най-много се нуждаят от интензивно поливане.

Въпрос No4.Кой е най-добрият метод за измерване на влажността на почвата?

Най-простите и популярни са термостатно-теглилният и органолептичният метод.

Грешки на градинаря, които водят до преовлажняване

• Основната грешка е нерегламентираното напояване на земята.
• Трябва също да се отбележи, че няма варуване и правилно торене на почви, склонни към преовлажняване.
• Градинарите също често забравят за организацията. дренажна система. Всичко това като цяло се отразява негативно на качеството на почвата.

Като такива, понятията липса на влага или преовлажняване са доста относителни. Висока влажностпочва в комбинация с мащаб минерални добавки, както и благоприятни температурни показатели, активира интензивна фотосинтеза, бърз растеж на културите и увеличаване на общата биомаса. Съответно, когато температурата се понижи, подобно повишено овлажняване има отрицателен ефект. Както можете да видите, такъв параметър като влажността на почвата е много важен в процеса на отглеждане на всяка култура. различни видовепочви и в различни климатични ширини.

Много градинари и градинари са лишени от възможността да се грижат ежедневно за засадени зеленчуци, горски плодове, овощни 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 социални медииили 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. Подходящо 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 μ – 2 бр.;
• чип LM393– 1 бр.;
• 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 вентили 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 растения от различни видове. Трябва да се вземат предвид и сезонните промени. Много компании, произвеждащи комплекси 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.