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'arrosoir lui-même peut intéresser le bricoleur, mais nous allons maintenant parler du capteur d'humidité du sol. https://site/

Les vidéos les plus intéressantes sur Youtube

Prologue.

Bien sûr, avant de réinventer la roue, j'ai surfé 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 de ces capteurs. La mode du commerce du « cochon en poke », qui nous est venue de l'Occident, semble déjà être devenue la norme.

Bien qu'il existe sur le réseau des descriptions de capteurs amateurs faits maison, 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 total 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'ai découvert... un courant électrique à l'intérieur. Autrement dit, l’aiguille du microampèremètre enregistrait le courant circulant entre deux électrodes enfoncées dans le sol.

Des 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 change de différentes manières. Comme il s'est avéré plus tard, la femme sélectionne une composition de sol individuelle 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, puisque j'ai trouvé sur Internet un capteur d'humidité industriel, dont il était écrit qu'il s'agissait d'une induction. J'allais comparer la fréquence de l'oscillateur de référence avec la fréquence d'un autre oscillateur dont la bobine est placée sur un pot avec une plante. Mais quand j'ai commencé à prototyper l'appareil, je me suis soudainement rappelé comment j'étais autrefois tombé sous une « tension de pas ». Cela m'a incité à faire une autre expérience.

Et en effet, dans tous ceux trouvés sur Internet dessins faits maison, il a été proposé de mesurer la résistance du sol au courant continu. Et si vous essayez de mesurer la résistance courant alternatif? Après tout, en théorie, le pot de fleurs ne devrait pas se transformer en « batterie ».

Collecté le schéma le plus simple et l'a immédiatement testé sur différents sols. Le résultat était encourageant. Aucune tendance suspecte à l’augmentation ou à la diminution de la résistance n’a été détectée, même en quelques jours. Par la suite, cette hypothèse a été confirmée dans le courant arrosoir, dont le travail reposait sur un principe similaire.

Circuit électrique d'un capteur de seuil d'humidité du sol.

À la suite de recherches, ce circuit est apparu sur une seule puce. 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 répond aux changements de résistance au courant alternatif (impulsions courtes).

Un oscillateur maître est assemblé sur les éléments DD1.1 et DD1.2, générant des impulsions à intervalles d'environ 10 secondes. https://site/

Condensateurs de séparation C2 et C4. Ils ne passent pas dans le circuit de mesure D.C. que génère le sol.

La résistance R3 définit le seuil de réponse et la résistance R8 fournit l'hystérésis de l'amplificateur. La résistance ajustable R5 définit la polarisation initiale à l'entrée DD1.3.

Le condensateur C3 protège du bruit 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 conduire à de fausses alarmes.

Il ne faut pas non plus choisir une tension d'alimentation du microcircuit inférieure à 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 jardiniers sont privés de la possibilité de prendre soin quotidiennement des légumes plantés, des baies, arbres fruitiers en raison de la charge de travail ou des vacances. Cependant, les plantes ont besoin d’être arrosées en temps opportun. À l'aide de systèmes automatisés simples, vous pouvez vous assurer que le sol de votre site conserve les éléments nécessaires et humidité stable pendant toute votre absence. Pour construire un système d'arrosage automatique de jardin, vous aurez besoin d'un 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 disponibles sur le marché mesurent l'humidité à l'aide d'une méthode résistive. Il ne s'agit pas d'une méthode totalement précise car elle ne prend pas en compte les propriétés d'électrolyse de l'objet mesuré. Les lectures de l'appareil peuvent être différentes pour une même humidité du sol, mais avec une acidité ou une teneur en sel différente. Mais pour les jardiniers expérimentaux, les lectures absolues des instruments ne sont pas aussi importantes que les lectures relatives, qui peuvent être ajustées pour l'actionneur d'alimentation en eau sous 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 à 3 cm l'un de l'autre. C'est normal ohmmètre, qui est inclus dans tout testeur numérique ou analogique. Auparavant, ces instruments étaient appelés avomètres.

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

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

Lectures après arrosage après 5 minutes 12,65 kOhm.

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

Principe de fonctionnement de l'automatisation

Les systèmes d’arrosage automatique ont généralement une règle « arrosez ou ne pas arroser ». En règle générale, personne n'a besoin de réguler 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 proposés sur le 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. Autrement dit, à un niveau d'humidité défini, vous recevrez un ou zéro (0 ou 5 volts) à sa sortie. Ce signal deviendra la source de l'actionneur suivant.

Pour l'arrosage automatique, l'option la plus rationnelle serait d'utiliser une électrovanne comme actionneur. Il est inclus dans le bris de tuyau et peut également être utilisé dans les systèmes d'irrigation micro-goutte à goutte. Allumé en fournissant 12 V.

Pour les systèmes simples fonctionnant sur le principe « le capteur se déclenche - l'eau coule », il suffit d'utiliser un comparateur LM393. Le microcircuit est un double amplificateur opérationnel capable de recevoir un signal de commande en sortie à un niveau d'entrée réglable. La puce dispose d'une sortie analogique supplémentaire qui peut être connectée à un contrôleur programmable ou à un testeur. Analogue soviétique approximatif d'un double comparateur LM393- microcircuit 521CA3.

La photo montre un relais d'humidité prêt à l'emploi ainsi qu'un capteur de fabrication chinoise pour seulement 1 $.

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

Systèmes d'automatisation de l'irrigation

Si vous êtes intéressé par un système d'arrosage automatique à part entière, vous devez alors penser à acheter un contrôleur programmable. Si la zone est petite, il suffit d'installer 3 à 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 de sécheresse excessive.

Sur la base de vos propres observations et mesures de capteurs d'humidité, vous pouvez calculer approximativement la rentabilité et l'efficacité de l'approvisionnement en eau dans les zones. Les processeurs vous permettent d'effectuer des ajustements saisonniers, d'utiliser les lectures des humidimètres et de prendre en compte les précipitations et la période de l'année.

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 réseaux sociaux ou SMS. Ceci est pratique dans les cas où il est impossible de se connecter Système automatisé arrosage, par exemple, pour Plantes d'intérieur.

Pratique à utiliser pour le système d’automatisation de l’irrigation 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 actionneurs sont pilotés via une interface WEB. Les contrôleurs universels les plus courants sont :

• MégaD-328 ;
• Arduino ;
• Chasseur;
• Toro ;
• Amtéga.

Ce appareils flexibles, vous permettant de peaufiner le système d'arrosage automatique et de lui confier le contrôle total de votre jardin.

Un schéma 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 kOhm et d'une source d'alimentation avec une tension de sortie de 5 V. Convient à partir d'un téléphone portable.

Un microcircuit peut être utilisé comme dispositif qui émettra une commande d'arrosage LM393. Vous pouvez acheter une unité prête à l'emploi ou l'assembler vous-même, vous aurez alors besoin de :

• Résistances de 10 kOhm – 2 pièces ;
• Résistances de 1 kOhm – 2 pièces ;
• Résistances de 2 kOhm – 3 pièces ;
• résistance variable 51-100 kOhm – 1 pièce ;
• LED – 2 pièces ;
• n'importe quelle diode, non puissante - 1 pièce;
• transistor, n'importe lequel puissance moyenne PNP (par exemple, KT3107G) – 1 pièce ;
• condensateurs 0,1 μ – 2 pièces ;
• ébrécher LM393- 1 PC;
• relais avec un seuil de fonctionnement 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. Vers la sortie du comparateur LM393 connectez le testeur. À l'aide d'une résistance de construction, définissez le seuil de réponse. Au fil du temps, il faudra l’ajuster, 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 vanne électromagnétique qui ouvre et coupe l'alimentation en eau.

Actionneurs d'automatisation de l'irrigation

Principal actionneur L'automatisation de l'irrigation est une vanne électronique avec et sans contrôle 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.

S'il y a des problèmes d'approvisionnement en eau dans votre région, achetez des électrovannes avec un capteur de débit. Cela empêchera le solénoïde de griller si la pression de l'eau chute ou si l'alimentation en eau est coupée.

Inconvénients des systèmes d'irrigation automatiques

Le sol est hétérogène et sa composition diffère, de sorte qu'un capteur d'humidité peut afficher différentes données dans les zones voisines. De plus, certaines zones sont ombragées par des arbres et sont plus humides que celles situées dans les zones ensoleillées. La proximité a également un impact significatif eaux souterraines, 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. Installez un ou plusieurs capteurs d'humidité dans chaque secteur et calculez son propre algorithme de fonctionnement pour chacun. Cela compliquera considérablement le système et il est peu probable que vous puissiez vous passer d'un contrôleur, mais par la suite, cela vous évitera presque complètement de perdre du temps debout avec un tuyau dans les mains sous le soleil brûlant. Le sol sera rempli d'humidité sans votre participation.

Construction 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 et 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 produisant des systèmes d'automatisation de l'irrigation proposent des logiciel Pour différentes régions, les superficies et les cultures cultivées.

Lors de l'achat d'un système avec capteur d'humidité, ne vous laissez pas tromper par des slogans marketing stupides : nos électrodes sont recouvertes d'or. Même si tel est le cas, vous ne ferez qu'enrichir le sol en métaux nobles lors du processus d'électrolyse des plaques et des portefeuilles d'hommes d'affaires peu honnêtes.

Conclusion

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

J'ai écrit beaucoup de critiques sur l'automatisation des datchas, mais depuis nous parlons de Quant à la datcha, l'arrosage automatique est l'un des domaines prioritaires de l'automatisation. Dans le même temps, il faut toujours tenir compte des précipitations, afin de ne pas faire fonctionner inutilement des pompes et inonder les lits. De nombreuses copies ont été brisées afin d'obtenir de manière transparente des données sur l'humidité du sol. Nous passons en revue une autre option qui résiste aux influences extérieures.

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




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 - elles se salissent de noir.
On soude les contacts au foulard et on essaie de connecter le capteur :




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


Beaucoup de gens savent qu’au bout d’un court laps de temps, il est rongé par l’environnement extérieur. L'effet de la corrosion peut être légèrement réduit en allumant l'alimentation immédiatement avant la mesure et en l'éteignant lorsqu'il n'y a pas de mesure. Mais cela ne change pas grand chose, voici à quoi ressemblait le mien après quelques mois d'utilisation :




Quelqu'un essaie d'utiliser du fil de cuivre épais ou des tiges d'acier inoxydable, une alternative conçue spécifiquement pour les environnements agressifs. environnement externe fait l’objet de l’examen.

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


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


Si vous le retirez, tout reviendra à son état d'origine :


Passons aux tests sur le terrain. En sol sec, nous observons ce qui suit :


Ajoutez un peu d'eau :


Plus (environ un litre) :


Presque entièrement versé un litre et demi :


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

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


Lors de l'utilisation d'une entrée numérique :


Faisons une petite mise en page :


J'ai utilisé Arduino Nano ici comme source d'alimentation sans télécharger le programme. La sortie numérique est connectée à la LED. C'est marrant que les LED rouges et vertes de la carte s'allument à n'importe quelle position du potentiomètre et de l'humidité de l'environnement du capteur, la seule chose c'est que lorsque le seuil est déclenché, le voyant vert brille un peu plus faiblement :


Après avoir réglé le seuil, nous constatons que lorsque l'humidité spécifiée est atteinte sur la sortie numérique 0, en cas de manque d'humidité, la tension d'alimentation est :




Eh bien, puisque nous avons un contrôleur entre nos mains, nous allons écrire un programme pour vérifier le fonctionnement de la sortie analogique. Nous connectons 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; // sortie de valeur sur la broche PWM avec LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // lit la valeur du capteur sensorValue = analogRead(analogInPin); // traduit la plage des valeurs possibles du capteur ​​(400-1023 - défini expérimentalement) // dans la plage de sortie PWM 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // allume la LED à la luminosité spécifiée analogWrite(analogOutPin, outputValue); ); // affiche nos numéros Serial.print; ("sensor = ");
J'ai commenté l'intégralité du code, la luminosité de la LED est inversement proportionnelle à l'humidité détectée par le capteur. Si vous avez besoin de contrôler quelque chose, il suffit alors de comparer la valeur obtenue avec un certain 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 comparaison avec le seuil, car des pics ou des baisses aléatoires sont possibles.
Nous plongeons le capteur et voyons :


Sortie du contrôleur :

Si vous le supprimez, la sortie du contrôleur changera :

Vidéo de cet assemblage de test fonctionnant :

En général, j'ai aimé le capteur ; il semble résistant à l'environnement extérieur ; le temps nous dira si c'est vrai.
Ce capteur ne peut pas être utilisé comme indicateur précis de l'humidité (comme tous les capteurs similaires) ; son application principale est la détermination du seuil et l'analyse de la dynamique.

S’il y a de l’intérêt, je continuerai à écrire sur l’artisanat de mon pays.
Merci à tous ceux qui ont lu cette critique jusqu'à la fin, j'espère que quelqu'un cette information Sera utile. Contrôle total sur l’humidité du sol et bon pour tout le monde !