Cet article est né dans le cadre de la construction d'un arrosoir automatique pour l'entretien des plantes d'intérieur. Je pense que l'arroseur lui-même peut intéresser un bricoleur, mais maintenant on va parler d'un capteur d'humidité du sol. https://site/

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Prologue.

Bien sûr, avant de réinventer la roue, je suis allé sur Internet.

Capteurs d'humidité production industrielle s'est avéré trop cher, et je n'ai jamais réussi à trouver Description détaillée au moins un tel capteur. La mode du commerce du « cochon en sac », qui nous est venue de l'Occident, semble déjà être devenue la norme.

Bien qu'il existe des descriptions de capteurs amateurs faits maison sur le réseau, ils fonctionnent tous sur le principe de la mesure de la résistance du sol au courant continu. Et les toutes premières expériences ont montré l'échec complet de tels développements.

En fait, cela ne m'a pas vraiment surpris, car je me souviens encore comment, enfant, j'ai essayé de mesurer la résistance du sol et j'y ai découvert... un courant électrique. C'est-à-dire que la flèche du microampèremètre enregistrait le courant circulant entre deux électrodes enfoncées dans le sol.

Les expériences, qui ont duré une semaine entière, ont montré que la résistance du sol peut changer assez rapidement, et qu'elle peut périodiquement augmenter puis diminuer, et la période de ces fluctuations peut aller de plusieurs heures à des dizaines de secondes. De plus, dans différents pots de fleurs, la résistance du sol varie de différentes manières. Comme il s'est avéré plus tard, la femme sélectionne une composition individuelle du sol pour chaque plante.

Au début, j'ai complètement abandonné la mesure de la résistance du sol et j'ai même commencé à construire un capteur à induction, car j'ai trouvé un capteur d'humidité industriel sur le réseau, dont il était écrit qu'il s'agissait d'induction. J'allais comparer la fréquence de l'oscillateur de référence avec la fréquence d'un autre oscillateur dont la bobine est habillée sur un pot de fleurs. Mais, quand j'ai commencé à prototyper l'appareil, je me suis soudainement rappelé comment j'étais passé sous la "tension de pas". Cela m'a incité à une autre expérience.

Et effectivement, en tout trouvé sur le net conceptions de fortune, il a été proposé de mesurer la résistance du sol au courant continu. Et si on essayait de mesurer la résistance courant alternatif? En effet, en théorie, alors le pot de fleurs ne devrait pas se transformer en "batterie".

Collecté le circuit le plus simple et immédiatement testé sur différents sols. Le résultat était rassurant. Aucun empiètement suspect dans le sens d'une résistance croissante ou décroissante n'a été trouvé même pendant plusieurs jours. Par la suite, cette hypothèse a été confirmée sur le arrosoir, dont les travaux reposaient sur un principe similaire.

Le circuit électrique du capteur de seuil d'humidité du sol.

À la suite de recherches, ce circuit est apparu sur un seul microcircuit. N'importe lequel des microcircuits répertoriés fera l'affaire : K176LE5, K561LE5 ou CD4001A. Nous vendons ces microcircuits pour seulement 6 centimes.

Le capteur d'humidité du sol est un dispositif à seuil qui réagit aux changements de résistance AC (impulsions courtes).

Sur les éléments DD1.1 et DD1.2, un oscillateur maître est assemblé qui génère des impulsions avec un intervalle d'environ 10 secondes. https://site/

Les condensateurs C2 et C4 se séparent. Ils ne passent pas dans le circuit de mesure DC que le sol génère.

La résistance R3 fixe le seuil et la résistance R8 fournit l'hystérésis de l'amplificateur. La résistance ajustable R5 définit le décalage initial à l'entrée DD1.3.

Le condensateur C3 est anti-interférence et la résistance R4 détermine la résistance d'entrée maximale circuit de mesure. Ces deux éléments réduisent la sensibilité du capteur, mais leur absence peut entraîner des faux positifs.

Il ne faut pas non plus choisir la tension d'alimentation du microcircuit en dessous de 12 Volts, car cela réduit la sensibilité réelle de l'appareil en raison d'une diminution du rapport signal sur bruit.

De nombreux jardiniers et jardinières sont privés de la possibilité de prendre soin des légumes plantés, des baies, arbres fruitiers en raison de la charge de travail ou des vacances. Cependant, les plantes ont besoin d'un arrosage régulier. Avec des systèmes automatisés simples, vous pouvez vous assurer que le sol de votre site conservera les propriétés nécessaires et humidité stable pendant toute votre absence. Pour construire un système d'irrigation de jardin, vous aurez besoin de l'élément de contrôle principal - un capteur d'humidité du sol.

Capteur d'humidité

Les capteurs d'humidité sont aussi parfois appelés humidimètres ou capteurs d'humidité. Presque tous les humidimètres de sol du marché mesurent l'humidité de manière résistive. Ce n'est pas une méthode complètement précise car elle ne prend pas en compte les propriétés électrolytiques de l'objet mesuré. Les lectures de l'appareil peuvent être différentes avec la même humidité du sol, mais avec une acidité ou une teneur en sel différente. Mais les jardiniers-expérimentateurs ne s'intéressent pas tant aux lectures absolues des instruments, qu'aux lectures relatives, qui peuvent être configurées pour l'actionneur d'alimentation en eau dans certaines conditions.

L'essence de la méthode résistive est que l'appareil mesure la résistance entre deux conducteurs placés dans le sol à une distance de 2-3 cm l'un de l'autre. C'est l'habituel ohmmètre, qui est inclus dans tout testeur numérique ou analogique. Auparavant, ces outils s'appelaient avomètres.

Il existe également des appareils avec un indicateur intégré ou à distance pour contrôle opérationnel sur l'état du sol.

Différence de conductivité facile à mesurer courant électrique avant l'arrosage et après l'arrosage, en utilisant l'exemple d'un pot avec une plante d'intérieur d'aloès. Lecture avant arrosage 101,0 kOhm.

Lecture après arrosage après 5 minutes 12,65 kOhm.

Mais un testeur ordinaire ne montrera que la résistance de la zone du sol entre les électrodes, mais ne pourra pas aider à l'arrosage automatique.

Le principe de fonctionnement de l'automatisation

Dans les systèmes d'arrosage automatique, la règle « arroser ou ne pas arroser » s'applique généralement. En règle générale, personne n'a besoin de réguler la force de la pression de l'eau. Cela est dû à l'utilisation de vannes contrôlées coûteuses et d'autres dispositifs inutiles et technologiquement complexes.

Presque tous les capteurs d'humidité du marché, en plus de deux électrodes, ont dans leur conception comparateur. Il s'agit de l'appareil analogique-numérique le plus simple qui convertit le signal entrant sous forme numérique. C'est-à-dire qu'à un niveau d'humidité défini, vous obtiendrez un ou zéro (0 ou 5 volts) à sa sortie. Ce signal deviendra la source de l'actionneur suivant.

Pour un arrosage automatique, le plus rationnel serait d'utiliser une électrovanne comme actionneur. Il est inclus dans les ruptures de tuyaux et peut également être utilisé dans les systèmes d'irrigation micro-goutte à goutte. S'allume en appliquant 12 V.

Pour des systèmes simples fonctionnant sur le principe "le capteur a fonctionné - l'eau est partie", il suffit d'utiliser un comparateur LM393. Le microcircuit est un amplificateur opérationnel double capable de recevoir un signal de commande en sortie avec un niveau d'entrée réglable. La puce a une sortie analogique supplémentaire qui peut être connectée à un contrôleur programmable ou à un testeur. Équivalent soviétique approximatif d'un comparateur double LM393- puce électronique 521CA3.

La figure montre un interrupteur d'humidité fini avec un capteur fabriqué en Chine pour seulement 1 $.

Ci-dessous, une version renforcée, avec un courant de sortie de 10A à une tension alternative allant jusqu'à 250 V, pour 3-4 $.

Systèmes d'automatisation d'irrigation

Si vous êtes intéressé par un système d'irrigation automatique à part entière, vous devez penser à acheter un contrôleur programmable. Si la zone est petite, il suffit d'installer 3-4 capteurs d'humidité pour différents types glaçage. Par exemple, un jardin a besoin de moins d'arrosage, les framboises aiment l'humidité et les melons ont besoin de suffisamment d'eau du sol, sauf pendant les périodes extrêmement sèches.

Sur la base de nos propres observations et mesures de capteurs d'humidité, nous pouvons calculer approximativement l'efficacité et l'efficacité de l'approvisionnement en eau dans les zones. Les processeurs vous permettent de faire des ajustements saisonniers, peuvent utiliser les lectures des humidimètres, prendre en compte les précipitations, les saisons.

Certains capteurs d'humidité du sol sont équipés d'une interface RJ-45 pour se connecter au réseau. Le micrologiciel du processeur vous permet de configurer le système afin qu'il vous avertisse de la nécessité d'arroser à travers réseaux sociaux ou SMS. Ceci est utile dans les cas où il est impossible de se connecter Système automatisé arrosage, par exemple Plantes d'intérieur.

Pour le système d'automatisation de l'irrigation, il est pratique à utiliser contrôleurs avec des entrées analogiques et de contact qui connectent tous les capteurs et transmettent leurs lectures via un seul bus à un ordinateur, une tablette ou téléphone mobile. Les appareils exécutifs sont contrôlés via l'interface WEB. Les contrôleurs universels les plus courants sont :

• MégaD-328 ;
• Arduino ;
• chasseur;
• toro ;
• Amtega.

ce appareils flexibles, vous permettant d'affiner le système d'arrosage automatique et de lui confier le contrôle total du jardin et du potager.

Un système simple d'automatisation de l'irrigation

Le système le plus simple L'automatisation de l'irrigation se compose d'un capteur d'humidité et d'un dispositif de contrôle. Vous pouvez fabriquer un capteur d'humidité du sol de vos propres mains. Vous aurez besoin de deux clous, d'une résistance de 10 kΩ et d'une alimentation avec une tension de sortie de 5 V. Convient depuis un téléphone portable.

En tant qu'appareil qui émettra une commande d'arrosage, vous pouvez utiliser un microcircuit LM393. Vous pouvez acheter un nœud prêt à l'emploi ou l'assembler vous-même, vous aurez alors besoin de :

• résistances 10 kOhm - 2 pièces ;
• résistances 1 kOhm - 2 pièces ;
• résistances 2 kOhm - 3 pièces ;
• résistance variable 51-100 kOhm - 1 pièce ;
• LED - 2 pièces ;
• n'importe quelle diode, pas puissante - 1 pc;
• transistor, n'importe lequel puissance moyenne PNP (par exemple, KT3107G) - 1 pièce ;
• condensateurs 0,1 microns - 2 pièces ;
• ébrécher LM393- 1 PC;
• relais avec un seuil de 4 V;
• circuit imprimé.

Le schéma de montage est présenté ci-dessous.

Après l'assemblage, connectez le module à l'alimentation électrique et au capteur de niveau d'humidité du sol. à la sortie du comparateur LM393 connecter le testeur. Réglez le seuil de déclenchement à l'aide de la résistance de compensation. Au fil du temps, il devra être corrigé, peut-être plus d'une fois.

Schéma de principe et brochage du comparateur LM393 présenté ci-dessous.

L'automatisation la plus simple est prête. Il suffit de connecter un actionneur aux bornes de fermeture, par exemple une électrovanne qui ouvre et ferme l'alimentation en eau.

Actionneurs d'automatisation d'irrigation

Principal dispositif exécutif L'automatisation de l'irrigation est une vanne électronique avec et sans régulation du débit d'eau. Ces derniers sont moins chers, plus faciles à entretenir et à gérer.

Il existe de nombreuses grues contrôlées et d'autres fabricants.

Si votre site rencontre des problèmes d'alimentation en eau, achetez des électrovannes avec capteur de débit. Cela empêchera le solénoïde de griller si la pression de l'eau baisse ou si l'alimentation en eau tombe en panne.

Inconvénients des systèmes d'irrigation automatiques

Le sol est hétérogène et diffère dans sa composition, de sorte qu'un capteur d'humidité peut afficher des données différentes dans les zones voisines. De plus, certaines zones sont ombragées par des arbres et sont plus humides que celles situées dans des endroits ensoleillés. La proximité a également un effet significatif. eau souterraine, leur niveau par rapport à l'horizon.

Lors de l'utilisation d'un système d'irrigation automatisé, le paysage de la zone doit être pris en compte. Le site peut être divisé en secteurs. Dans chaque secteur, installez un ou plusieurs capteurs d'humidité et calculez leur propre algorithme de fonctionnement pour chacun. Cela compliquera grandement le système et il est peu probable qu'il soit possible de se passer d'un contrôleur, mais par la suite, cela vous évitera presque complètement de perdre du temps à rester ridiculement debout avec un tuyau dans les mains sous le soleil brûlant. Le sol sera rempli d'humidité sans votre participation.

Imeuble système efficace l'irrigation automatisée ne peut pas être basée uniquement sur les lectures des capteurs d'humidité du sol. Il est impératif d'utiliser en plus des capteurs de température et de lumière, de prendre en compte le besoin physiologique en eau des plantes. différents types. Les changements saisonniers doivent également être pris en compte. De nombreuses entreprises d'automatisation de l'irrigation proposent des Logiciel pour différentes régions, superficies et cultures cultivées.

Ne vous fiez pas aux slogans marketing idiots lors de l'achat d'un système avec capteur d'humidité : nos électrodes sont plaquées or. Même s'il en est ainsi, vous n'enrichirez le sol qu'en métal noble lors du processus d'électrolyse des assiettes et des portefeuilles d'hommes d'affaires pas très honnêtes.

Conclusion

Cet article parlait des capteurs d'humidité du sol, qui sont le principal élément de contrôle de l'arrosage automatique. De plus, le principe de fonctionnement du système d'automatisation de l'irrigation a été pris en compte, qui peut être acheté prêt à l'emploi ou assemblé par vous-même. Le système le plus simple consiste en un capteur d'humidité et un dispositif de contrôle, dont le schéma de montage à faire soi-même a également été présenté dans cet article.

J'ai écrit beaucoup de critiques sur l'automatisation de la datcha, et depuis nous parlonsà propos du chalet - alors l'arrosage automatique est l'un des domaines prioritaires de l'automatisation. Dans le même temps, vous souhaitez toujours tenir compte des précipitations pour ne pas entraîner les pompes en vain et ne pas inonder les lits. De nombreuses copies ont été cassées sur la voie d'une acquisition sans problème des données sur l'humidité du sol. Dans l'examen, il existe une autre option qui résiste aux influences extérieures.

Une paire de capteurs est arrivée en 20 jours dans des sachets antistatiques individuels :




Caractéristiques sur le site du vendeur :) :
Marque: ZHIPU
Type : capteur de vibrations
Matériel: Mélange
Sortie : capteur de commutation

Déballage:


Le fil a une longueur d'environ 1 mètre :


En plus du capteur lui-même, le kit comprend une carte de contrôle :




La longueur des capteurs du capteur est d'environ 4 cm :


Les pointes du capteur ressemblent à du graphite - deviennent noires sales.
Nous soudons les contacts au foulard et essayons de connecter le capteur :




Le capteur d'humidité du sol le plus courant dans les magasins chinois est celui-ci :


Beaucoup de gens savent qu'après un court laps de temps, il est mangé par l'environnement extérieur. L'effet de la corrosion peut être légèrement réduit en mettant sous tension immédiatement avant la mesure et en l'éteignant lorsqu'aucune mesure n'est effectuée. Mais cela ne change pas grand-chose, voici à quoi ressemblait le mien après quelques mois d'utilisation :




Certains essaient d'utiliser du fil de cuivre épais ou des tiges d'acier inoxydable, une alternative conçue spécifiquement pour les environnement externe fait l'objet de l'examen.

Mettons de côté la carte du kit et traitons du capteur lui-même. Capteur de type résistif, change sa résistance en fonction de l'humidité de l'environnement. Il est logique que sans environnement humide, la résistance du capteur soit énorme :


Nous abaissons le capteur dans un verre d'eau et voyons que sa résistance sera d'environ 160 kOhm :


Si vous l'enlevez, tout reviendra à son état d'origine :


Passons aux tests sur le terrain. Dans un sol sec, nous voyons ce qui suit :


Ajoutons un peu d'eau :


Plus (environ un litre):


Presque complètement versé un litre et demi:


J'ai ajouté un autre litre et j'ai attendu 5 minutes :

La carte a 4 broches :
1 + alimentation
2 terre
3 sorties numériques
4 sorties analogiques
Après avoir sonné, il s'est avéré que la sortie analogique et la masse sont directement connectées au capteur, donc si vous envisagez d'utiliser ce capteur en le connectant à une entrée analogique, la carte n'a pas beaucoup de sens. Si vous ne souhaitez pas utiliser le contrôleur, vous pouvez utiliser la sortie numérique, le seuil est défini par le potentiomètre sur la carte. Schéma de câblage recommandé par le vendeur lors de l'utilisation d'une sortie numérique :


Lors de l'utilisation d'une entrée numérique :


Faisons un petit layout :


J'ai utilisé l'Arduino Nano ici comme source d'alimentation sans télécharger le programme. Sortie numérique connectée à la LED. C'est drôle que les LED rouges et vertes sur la carte soient allumées à n'importe quelle position du potentiomètre et de l'humidité de l'environnement du capteur, la seule chose est que lorsque le seuil est déclenché, le vert brille un peu plus faible :


Après avoir réglé le seuil, nous obtenons que lorsque l'humidité spécifiée est atteinte à la sortie numérique 0, lorsque l'humidité est insuffisante, la tension d'alimentation est :




Eh bien, puisque nous avons un contrôleur entre les mains, nous allons écrire un programme pour vérifier le fonctionnement de la sortie analogique. Connectez la sortie analogique du capteur à la broche A1 et la LED à la broche D9 de l'Arduino Nano.
const int analogInPin = A1 ; // capteur const int analogOutPin = 9 ; // Sortie vers LED int sensorValue = 0 ; // lit la valeur du capteur int outputValue = 0 ; // valeur donnée à la broche PWM avec LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // lire la valeur du capteur sensorValue = analogRead(analogInPin); // traduire la plage des valeurs possibles du capteur ​​(400-1023 - défini expérimentalement) // à la plage de sortie PWM 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // allume la LED pour une luminosité donnée analogWrite(analogOutPin, outputValue ); // affiche nos numéros Serial.print ("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); // delay delay(2) ; )
J'ai commenté tout le code, la luminosité de la LED est inversement proportionnelle à l'humidité détectée par le capteur. S'il est nécessaire de contrôler quelque chose, il suffit de comparer la valeur obtenue avec un seuil déterminé expérimentalement et, par exemple, d'allumer le relais. La seule chose que je recommande est de traiter plusieurs valeurs et d'utiliser la moyenne pour comparer avec le seuil, donc des pics ou des baisses aléatoires sont possibles.
On plonge le capteur et on voit :


Sortie contrôleur :

Si vous le retirez, la sortie du contrôleur changera :

Vidéo de cette version de test :

En général, j'ai aimé le capteur, il donne l'impression d'être résistant à l'influence de l'environnement extérieur, que ce soit le cas - le temps nous le dira.
Ce capteur ne peut pas être utilisé comme indicateur précis d'humidité (ainsi que tous les autres similaires), son application principale est de déterminer le seuil et d'analyser la dynamique.

Si c'est intéressant, je continuerai à écrire sur l'artisanat de mon pays.
Merci à tous ceux qui ont lu cette critique jusqu'au bout, j'espère que quelqu'un cette information s'avérera utile. Tout contrôle complet sur l'humidité et la qualité du sol !