این مقاله در ارتباط با ساخت دستگاه آبیاری اتوماتیک برای مراقبت از گیاهان سرپوشیده به وجود آمد. من فکر می کنم که خود دستگاه آبیاری ممکن است مورد توجه DIYer باشد، اما اکنون در مورد سنسور رطوبت خاک صحبت خواهیم کرد. https://site/

جالب ترین ویدیوهای یوتیوب

پیش درآمد.

البته قبل از اختراع مجدد چرخ، در اینترنت گشت و گذار کردم.

سنسورهای رطوبت تولید صنعتیمعلوم شد که خیلی گران است و من هرگز نتوانستم پیدا کنم توصیف همراه با جزئیاتحداقل یکی از این سنسورها به نظر می رسد مد برای تجارت "خوک در پوکه" که از غرب به ما رسیده است، قبلاً به یک هنجار تبدیل شده است.

اگرچه توصیفاتی از سنسورهای آماتور خانگی در شبکه وجود دارد، اما همه آنها بر اساس اصل اندازه گیری مقاومت خاک در برابر جریان مستقیم کار می کنند. و اولین آزمایش ها شکست کامل چنین تحولاتی را نشان داد.

در واقع، این واقعاً من را شگفت‌زده نکرد، زیرا هنوز به یاد دارم که چگونه در کودکی سعی کردم مقاومت خاک را اندازه‌گیری کنم و یک جریان الکتریکی در آن کشف کردم. یعنی سوزن میکرو آمپرمتر جریانی را که بین دو الکترود چسبیده به زمین می‌گذرد، ثبت می‌کند.

آزمایش‌هایی که یک هفته تمام طول کشید نشان داد که مقاومت خاک می‌تواند به سرعت تغییر کند و به صورت دوره‌ای افزایش و سپس کاهش یابد و دوره این نوسانات می‌تواند از چند ساعت تا ده‌ها ثانیه باشد. علاوه بر این، در مختلف گلدانهامقاومت خاک به طرق مختلف تغییر می کند. همانطور که بعدا مشخص شد، همسر برای هر گیاه یک ترکیب خاک جداگانه انتخاب می کند.

در ابتدا، اندازه گیری مقاومت خاک را کاملاً کنار گذاشتم و حتی شروع به ساخت یک سنسور القایی کردم، زیرا یک سنسور رطوبت صنعتی را در اینترنت پیدا کردم که به عنوان القایی توصیف شد. قرار بود فرکانس نوسانگر مرجع را با فرکانس نوسانگر دیگری که سیم پیچ آن روی گلدان با گیاه قرار می گیرد مقایسه کنم. اما وقتی شروع به ساخت نمونه اولیه دستگاه کردم، ناگهان به یاد آوردم که چگونه یک بار تحت "ولتاژ پله" قرار گرفتم. این باعث شد که آزمایش دیگری انجام دهم.

و در واقع، در تمام مواردی که در اینترنت یافت می شود سازه های خانگیبرای اندازه گیری مقاومت خاک در برابر جریان مستقیم پیشنهاد شد. اگر بخواهید مقاومت را اندازه گیری کنید چه؟ جریان متناوب? از این گذشته ، از نظر تئوری ، گلدان گل نباید به "باتری" تبدیل شود.

جمع آوری شده ساده ترین طرحو بلافاصله آن را روی خاک های مختلف آزمایش کرد. نتیجه دلگرم کننده بود. هیچ تمایل مشکوکی نسبت به افزایش یا کاهش مقاومت حتی در طی چند روز مشاهده نشد. متعاقباً این فرض در جریان فعلی تأیید شد دستگاه آبیاری، که کارش بر اساس یک اصل مشابه بود.

مدار الکتریکی سنسور آستانه رطوبت خاک.

در نتیجه تحقیقات، این مدار روی یک تراشه ظاهر شد. هر یک از ریزمدارهای ذکر شده این کار را انجام می دهند: K176LE5، K561LE5 یا CD4001A. ما این ریز مدارها را فقط 6 سنت می فروشیم.

سنسور رطوبت خاک یک دستگاه آستانه ای است که به تغییرات مقاومت در برابر جریان متناوب (پالس های کوتاه) پاسخ می دهد.

یک نوسان ساز اصلی بر روی عناصر DD1.1 و DD1.2 مونتاژ می شود و پالس هایی را در فواصل حدود 10 ثانیه تولید می کند. https://site/

جداسازی خازن های C2 و C4. آنها وارد مدار اندازه گیری نمی شوند دی سیکه خاک تولید می کند.

مقاومت R3 آستانه پاسخ را تعیین می کند و مقاومت R8 پسماند تقویت کننده را فراهم می کند. مقاومت تریمر R5 بایاس اولیه را در ورودی DD1.3 تنظیم می کند.

خازن C3 از نویز محافظت می کند و مقاومت R4 حداکثر مقاومت ورودی را تعیین می کند مدار اندازه گیری. هر دوی این عناصر حساسیت سنسور را کاهش می دهند، اما عدم وجود آنها می تواند منجر به آلارم کاذب شود.

همچنین نباید ولتاژ تغذیه ریز مدار را کمتر از 12 ولت انتخاب کنید، زیرا این امر حساسیت واقعی دستگاه را به دلیل کاهش نسبت سیگنال به نویز کاهش می دهد.

بسیاری از باغداران و باغداران از فرصت مراقبت روزانه از سبزیجات کاشته شده، انواع توت ها محروم هستند. درختان میوهبه دلیل حجم کاری یا تعطیلات با این حال، گیاهان به آبیاری به موقع نیاز دارند. با کمک سیستم‌های خودکار ساده، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که خاک موجود در سایت شما، موارد لازم را حفظ می‌کند رطوبت پایداردر تمام مدت نبودنت برای ساخت یک سیستم آبیاری خودکار باغ، به یک عنصر کنترل اصلی - یک سنسور رطوبت خاک نیاز دارید.

سنسور رطوبت

سنسورهای رطوبت گاهی اوقات رطوبت سنج یا سنسور رطوبت نیز نامیده می شوند. تقریبا تمام رطوبت سنج های موجود در بازار رطوبت را با استفاده از روش مقاومتی اندازه گیری می کنند. این روش کاملا دقیق نیست زیرا خواص الکترولیز جسم مورد اندازه گیری را در نظر نمی گیرد. خوانش دستگاه ممکن است در همان رطوبت خاک متفاوت باشد، اما با اسیدیته یا محتوای نمک متفاوت باشد. اما برای باغبانان تجربی، قرائت مطلق ابزارها به اندازه قرائت نسبی مهم نیست، که می تواند تحت شرایط خاصی برای محرک منبع آب تنظیم شود.

ماهیت روش مقاومتی این است که دستگاه مقاومت بین دو هادی که در فاصله 2-3 سانتی متری از یکدیگر قرار گرفته اند در زمین اندازه گیری می کند. این طبیعی است اهم متر، که در هر تستر دیجیتال یا آنالوگ موجود است. قبلاً چنین سازهایی نامیده می شد آوومترها.

همچنین دستگاه هایی با نشانگر داخلی یا از راه دور برای کنترل عملیاتیدر مورد وضعیت خاک

اندازه گیری تفاوت رسانایی آسان جریان الکتریسیتهقبل از آبیاری و بعد از آبیاری با استفاده از مثال گلدان با گیاه آلوئه خانگی. قرائت قبل از آبیاری 101.0 کیلو اهم.

قرائت پس از آبیاری پس از 5 دقیقه 12.65 کیلو اهم.

اما یک تستر معمولی فقط مقاومت خاک بین الکترودها را نشان می دهد، اما نمی تواند به آبیاری خودکار کمک کند.

اصل عملیات اتوماسیون

در سیستم‌های آبیاری خودکار، قانون معمولاً این است که «به آن آب بده یا به آن آب نده». به عنوان یک قاعده، هیچ کس نیازی به تنظیم فشار آب ندارد. این به دلیل استفاده از شیرهای کنترل شده گران قیمت و سایر دستگاه های غیر ضروری و پیچیده از نظر فناوری است.

تقریبا تمام سنسورهای رطوبت موجود در بازار، علاوه بر دو الکترود، در طراحی خود دارند مقایسه کننده. این ساده ترین دستگاه آنالوگ به دیجیتال است که سیگنال دریافتی را به شکل دیجیتال تبدیل می کند. یعنی در یک سطح رطوبت تنظیم شده، یک یا صفر (0 یا 5 ولت) را در خروجی آن دریافت خواهید کرد. این سیگنال منبعی برای محرک بعدی خواهد بود.

برای آبیاری خودکار، منطقی ترین گزینه استفاده از شیر برقی به عنوان محرک است. در قسمت شکست لوله گنجانده شده است و همچنین می تواند در سیستم های آبیاری میکرو قطره ای استفاده شود. با تامین 12 ولت روشن شد.

برای سیستم های ساده ای که بر اساس اصل "سنسور فعال می شود - آب جریان می یابد" کار می کنند، کافی است از یک مقایسه کننده استفاده کنید. LM393. ریز مدار یک تقویت کننده عملیاتی دوگانه با قابلیت دریافت سیگنال فرمان در خروجی در سطح ورودی قابل تنظیم است. این تراشه دارای یک خروجی آنالوگ اضافی است که می تواند به یک کنترل کننده یا تستر قابل برنامه ریزی متصل شود. آنالوگ تقریبی شوروی مقایسه کننده دوگانه LM393- ریز مدار 521CA3.

تصویر یک رله رطوبت آماده به همراه سنسور ساخت چین را فقط با 1 دلار نشان می دهد.

در زیر یک نسخه تقویت شده، با جریان خروجی 10 آمپر با ولتاژ متناوب تا 250 ولت، به قیمت 3-4 دلار است.

سیستم های اتوماسیون آبیاری

اگر به یک سیستم آبیاری اتوماتیک تمام عیار علاقه دارید، باید به فکر خرید یک کنترلر قابل برنامه ریزی باشید. اگر منطقه کوچک است، کافی است 3-4 سنسور رطوبت را نصب کنید انواع متفاوتلعاب. به عنوان مثال، یک باغ به آبیاری کمتری نیاز دارد، تمشک عاشق رطوبت است و خربزه به آب کافی از خاک نیاز دارد، مگر در دوره های خشکی بیش از حد.

بر اساس مشاهدات و اندازه گیری های خود از سنسورهای رطوبت، می توانید به طور تقریبی مقرون به صرفه و بازده تامین آب در مناطق را محاسبه کنید. پردازنده ها به شما امکان می دهند تنظیمات فصلی را انجام دهید، می توانید از خوانش رطوبت سنج ها استفاده کنید و بارندگی و زمان سال را در نظر بگیرید.

برخی از سنسورهای رطوبت خاک مجهز به رابط هستند RJ-45برای اتصال به شبکه سیستم عامل پردازنده به شما این امکان را می دهد که سیستم را به گونه ای پیکربندی کنید که نیاز به آبیاری را به شما اطلاع دهد رسانه های اجتماعییا پیامک این در مواردی که اتصال غیرممکن است راحت است سیستم خودکارآبیاری، به عنوان مثال، برای گیاهان داخلی.

مناسب برای استفاده برای سیستم اتوماسیون آبیاری کنترل کننده هابا ورودی های آنالوگ و تماسی که همه سنسورها را به هم متصل می کند و قرائت آنها را از طریق یک گذرگاه به کامپیوتر، تبلت یا تلفن همراه. محرک ها از طریق یک رابط وب کنترل می شوند. رایج ترین کنترل کننده های جهانی عبارتند از:

• MegaD-328;
• آردوینو؛
• شکارچی;
• تورو
• آمتگا.

این دستگاه های انعطاف پذیر، به شما این امکان را می دهد که سیستم آبیاری خودکار را تنظیم کنید و کنترل کامل باغ خود را به آن بسپارید.

یک طرح ساده اتوماسیون آبیاری

ساده ترین سیستماتوماسیون آبیاری از یک سنسور رطوبت و یک دستگاه کنترل تشکیل شده است. می توانید با دستان خود یک سنسور رطوبت خاک بسازید. شما به دو میخ، یک مقاومت 10 کیلو اهم و یک منبع تغذیه با ولتاژ خروجی 5 ولت نیاز دارید. مناسب برای تلفن همراه.

می توان از یک میکرو مدار به عنوان وسیله ای استفاده کرد که فرمان آبیاری را صادر می کند LM393. می توانید یک واحد آماده خریداری کنید یا خودتان آن را مونتاژ کنید، سپس به موارد زیر نیاز خواهید داشت:

• مقاومت 10 کیلو اهم - 2 عدد؛
• مقاومت 1 کیلو اهم - 2 عدد؛
• مقاومت 2 کیلو اهم - 3 عدد؛
• مقاومت متغیر 51-100 کیلو اهم - 1 عدد.
• LED - 2 عدد؛
• هر دیود، نه قدرتمند - 1 عدد؛
• ترانزیستور، هر توان متوسط PNP (به عنوان مثال، KT3107G) - 1 قطعه؛
• خازن 0.1 میکرون - 2 عدد؛
• تراشه LM393- 1 کامپیوتر؛
• رله با آستانه عملیاتی 4 ولت؛
• تخته مدار.

نمودار مونتاژ در زیر ارائه شده است.

پس از مونتاژ، ماژول را به منبع تغذیه و سنسور سطح رطوبت خاک وصل کنید. به خروجی مقایسه کننده LM393تستر را وصل کنید با استفاده از یک مقاومت ساختمانی، آستانه پاسخ را تنظیم کنید. با گذشت زمان، شاید بیش از یک بار باید تنظیم شود.

نمودار شماتیک و پین اوت مقایسه کننده LM393در زیر ارائه شده است.

ساده ترین اتوماسیون آماده است. کافی است یک محرک را به پایانه های بسته شدن وصل کنید، به عنوان مثال، یک شیر الکترومغناطیسی که منبع آب را روشن و خاموش می کند.

محرک های اتوماسیون آبیاری

اصلی فعال کنندهاتوماسیون آبیاری یک شیر الکترونیکی با و بدون کنترل جریان آب است. دومی ارزان تر، نگهداری و مدیریت آسان تر است.

بسیاری از جرثقیل های کنترل شده و تولید کنندگان دیگر وجود دارد.

اگر مشکلی در تامین آب در منطقه شما وجود دارد، شیر برقی را با سنسور جریان خریداری کنید. این کار از سوختن شیر برقی در صورت کاهش فشار آب یا قطع شدن آب جلوگیری می کند.

معایب سیستم های آبیاری اتوماتیک

خاک ناهمگن است و در ترکیب آن متفاوت است، بنابراین یک سنسور رطوبت می تواند داده های مختلفی را در مناطق مجاور نشان دهد. علاوه بر این، برخی از مناطق تحت سایه درختان هستند و مرطوب تر از مناطق واقع در مناطق آفتابی هستند. نزدیکی نیز تأثیر بسزایی دارد آب های زیرزمینی، سطح آنها نسبت به افق.

هنگام استفاده از سیستم آبیاری خودکار، چشم انداز منطقه باید در نظر گرفته شود. سایت را می توان به بخش هایی تقسیم کرد. یک یا چند سنسور رطوبت را در هر بخش نصب کنید و الگوریتم عملکرد خود را برای هر بخش محاسبه کنید. این به طور قابل توجهی سیستم را پیچیده می کند و بعید است که بتوانید بدون کنترلر این کار را انجام دهید، اما متعاقباً تقریباً به طور کامل شما را از اتلاف وقت ناشی از ایستادن با شلنگ در دستان خود در زیر آفتاب داغ نجات می دهد. خاک بدون مشارکت شما پر از رطوبت می شود.

ساخت و ساز سیستم موثرآبیاری خودکار نمی تواند تنها بر اساس خوانش سنسورهای رطوبت خاک باشد. استفاده از حسگرهای دما و نور و در نظر گرفتن نیاز فیزیولوژیکی گیاهان به آب ضروری است. انواع متفاوت. تغییرات فصلی را نیز باید در نظر گرفت. بسیاری از شرکت های تولید کننده سیستم های اتوماسیون آبیاری قابلیت انعطاف پذیری را ارائه می دهند نرم افزاربرای مناطق مختلف، مناطق و محصولات کشت شده.

هنگام خرید یک سیستم با سنسور رطوبت، فریب شعارهای بازاریابی احمقانه را نخورید: الکترودهای ما با طلا پوشانده شده اند. حتی اگر اینطور باشد، در فرآیند الکترولیز صفحات و کیف پول تجار نه چندان صادق، فقط خاک را با فلز نجیب غنی می کنید.

نتیجه

در این مقاله در مورد سنسورهای رطوبت خاک که عنصر اصلی کنترل آبیاری خودکار هستند صحبت شده است. اصل عملکرد یک سیستم اتوماسیون آبیاری که می توان آن را به صورت آماده خریداری کرد یا خودتان مونتاژ کرد نیز مورد بحث قرار گرفت. ساده ترین سیستم شامل یک سنسور رطوبت و یک دستگاه کنترل است که نمودار مونتاژ DIY آن نیز در این مقاله ارائه شده است.

من نظرات زیادی در مورد اتوماسیون ویلا نوشته ام، اما از آن زمان ما در مورددر مورد ویلا، آبیاری خودکار یکی از اولویت های اتوماسیون است. در عین حال، همیشه می خواهید بارندگی را در نظر بگیرید تا بیهوده پمپ ها را اجرا نکنید و بسترها را آب نگیرید. بسیاری از نسخه ها در راه به دست آوردن یکپارچه داده های رطوبت خاک شکسته شده اند. ما گزینه دیگری را بررسی می کنیم که در برابر تأثیرات خارجی مقاوم است.

یک جفت سنسور در 20 روز در کیسه های آنتی استاتیک جداگانه وارد شدند:




مشخصات در سایت فروشنده:):
نام تجاری: ZHIPU
نوع: سنسور لرزش
مواد: مخلوط
خروجی: سنسور سوئیچینگ

باز کردن بسته بندی:


طول سیم حدود 1 متر است:


علاوه بر خود سنسور، کیت شامل یک برد کنترل است:




طول سنسورها حدود 4 سانتی متر است:


نوک های سنسور شبیه گرافیت هستند - سیاه کثیف می شوند.
ما مخاطبین را به روسری لحیم می کنیم و سعی می کنیم سنسور را وصل کنیم:




رایج ترین سنسور رطوبت خاک در فروشگاه های چینی این است:


بسیاری از مردم می دانند که پس از مدت کوتاهی توسط محیط خارجی خورده می شود. اثر خوردگی را می توان با روشن کردن برق بلافاصله قبل از اندازه گیری و خاموش کردن آن در صورت عدم اندازه گیری کمی کاهش داد. اما این تغییر زیادی نمی کند، این چیزی است که مال من بعد از چند ماه استفاده به نظر می رسد:




کسی سعی می کند از سیم مسی ضخیم یا میله های فولادی ضد زنگ استفاده کند، جایگزینی که به طور خاص برای تهاجمی طراحی شده است. محیط خارجیبه عنوان موضوع بررسی عمل می کند.

بیایید برد کیت را کنار بگذاریم و به سراغ خود سنسور برویم. سنسور از نوع مقاومتی است که بسته به رطوبت محیط، مقاومت خود را تغییر می دهد. منطقی است که بدون محیط مرطوب، مقاومت سنسور بسیار زیاد است:


بیایید سنسور را در یک لیوان آب پایین بیاوریم و ببینیم که مقاومت آن حدود 160 کیلو اهم خواهد بود:


اگر آن را بیرون بیاورید، همه چیز به حالت اولیه خود باز می گردد:


بیایید به آزمایشات روی زمین برویم. در خاک خشک موارد زیر را مشاهده می کنیم:


مقداری آب اضافه کنید:


بیشتر (حدود یک لیتر):


تقریباً یک و نیم لیتر ریخته شد:


یک لیتر دیگر اضافه کردم و 5 دقیقه صبر کردم:

تخته دارای 4 پین است:
1 + قدرت
2 زمین
3 خروجی دیجیتال
4 خروجی آنالوگ
پس از تست مشخص شد که خروجی آنالوگ و زمین مستقیماً به سنسور متصل هستند، بنابراین اگر قصد دارید از این سنسور متصل به ورودی آنالوگ استفاده کنید، برد چندان منطقی نیست. اگر نمی خواهید از کنترلر استفاده کنید، می توانید از یک خروجی دیجیتال استفاده کنید، آستانه پاسخ توسط یک پتانسیومتر روی برد تنظیم می شود. نمودار اتصال توصیه شده توسط فروشنده هنگام استفاده از خروجی دیجیتال:


هنگام استفاده از ورودی دیجیتال:


بیایید یک چیدمان کوچک را گرد هم بیاوریم:


من در اینجا از آردوینو نانو به عنوان منبع تغذیه بدون دانلود برنامه استفاده کردم. خروجی دیجیتال به LED متصل است. خنده دار است که LED های قرمز و سبز روی برد در هر موقعیتی از پتانسیومتر و رطوبت محیط سنسور روشن می شوند، تنها نکته این است که وقتی آستانه فعال می شود، نور سبز کمی ضعیف تر می تابد:


با تنظیم آستانه، متوجه می‌شویم که وقتی رطوبت مشخص شده در خروجی دیجیتال 0 برسد، در صورت کمبود رطوبت، ولتاژ تغذیه برابر است با:




خوب، از آنجایی که ما یک کنترلر در دست داریم، برنامه ای برای بررسی عملکرد خروجی آنالوگ می نویسیم. خروجی آنالوگ سنسور را به پایه A1 و LED را به پایه D9 آردوینو نانو وصل می کنیم.
const int analogInPin = A1; // سنسور const int analogOutPin = 9; // خروجی به LED int sensorValue = 0; // خواندن مقدار از ورودی سنسور outputValue = 0; // مقدار خروجی روی پین PWM با LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // read the sensor value sensorValue = analogRead(analogInPin)؛ // ترجمه محدوده مقادیر ممکن حسگر (400-1023 - تنظیم تجربی) // در محدوده خروجی PWM 0-255 outputValue = map (sensorValue, 400, 1023, 0, 255) // روشن کردن LED در روشنایی مشخص شده analogWrite(analogOutPin, outputValue)؛ // خروجی Serial.print ("sensor = "Serial.print("\t output = ");
من کل کد را توضیح دادم، روشنایی LED با رطوبت تشخیص داده شده توسط سنسور نسبت معکوس دارد. اگر نیاز به کنترل چیزی دارید، کافی است مقدار به دست آمده را با یک آستانه آزمایشی مشخص شده مقایسه کنید و به عنوان مثال، رله را روشن کنید. تنها چیزی که توصیه می کنم این است که چندین مقدار را پردازش کنید و از میانگین برای مقایسه با آستانه استفاده کنید، زیرا ممکن است سنبله یا افت تصادفی وجود داشته باشد.
سنسور را غوطه ور می کنیم و می بینیم:


خروجی کنترلر:

اگر آن را حذف کنید، خروجی کنترلر تغییر می کند:

ویدئویی از کار این مجموعه آزمایشی:

به طور کلی، من این سنسور را دوست داشتم، به نظر می رسد که در برابر محیط خارجی مقاوم باشد.
این سنسور نمی تواند به عنوان یک نشانگر دقیق رطوبت مورد استفاده قرار گیرد (مانند همه موارد مشابه، کاربرد اصلی آن تعیین آستانه و تجزیه و تحلیل دینامیک است).

اگر علاقه ای وجود داشته باشد، به نوشتن در مورد صنایع دستی کشورم ادامه خواهم داد.
با تشکر از همه کسانی که این بررسی را تا انتها خواندند، امیدوارم کسی باشد این اطلاعاتمفید خواهد بود. کنترل کامل بر رطوبت خاک و خوبی برای همه!