Ovaj je članak nastao u vezi s izgradnjom stroja za automatsko zalijevanje za njegu sobnih biljaka. Mislim da bi sam stroj za zalijevanje mogao biti zanimljiv DIYeru, ali sada ćemo govoriti o senzoru vlage u tlu. https://site/

Najzanimljiviji videi na Youtubeu

Prolog.

Naravno, prije ponovnog izuma kotača, surfao sam internetom.

Senzori vlage industrijska proizvodnja pokazalo se preskupo, i nikad nisam uspio pronaći Detaljan opis barem jedan takav senzor. Čini se da je moda trgovanja "svinjom u mjehurićima", koja nam je došla sa Zapada, već postala norma.

Iako u mreži postoje opisi domaćih amaterskih senzora, svi oni rade na principu mjerenja otpora tla na istosmjernu struju. I prvi pokusi pokazali su potpuni neuspjeh takvog razvoja.

Zapravo, to me i nije iznenadilo, jer se još sjećam kako sam kao dijete pokušavao izmjeriti otpor tla i otkrio... električnu struju u njemu. To jest, igla mikroampermetra bilježila je struju koja teče između dvije elektrode zabodene u zemlju.

Pokusi koji su trajali cijeli tjedan pokazali su da se otpor tla može dosta brzo mijenjati, te se može povremeno povećavati pa smanjivati, a period tih fluktuacija može biti od nekoliko sati do desetaka sekundi. Osim toga, u različitim posude za cvijeće, otpor tla se mijenja na različite načine. Kako se kasnije pokazalo, supruga odabire pojedinačni sastav tla za svaku biljku.

Isprva sam potpuno napustio mjerenje otpora tla i čak počeo graditi indukcijski senzor, budući da sam na internetu pronašao industrijski senzor vlage koji je opisan kao indukcijski. Namjeravao sam usporediti frekvenciju referentnog oscilatora s frekvencijom drugog oscilatora, čija je zavojnica postavljena na posudu s biljkom. Ali kad sam počeo raditi prototip uređaja, odjednom sam se sjetio kako sam jednom bio pod "naponom koraka". To me potaknulo na još jedan eksperiment.

I doista, u svim onima koji se nalaze na internetu domaće strukture, predloženo je mjerenje otpora tla na istosmjernu struju. Što ako pokušate izmjeriti otpor naizmjenična struja? Uostalom, teoretski, lonac za cvijeće ne bi se trebao pretvoriti u "bateriju".

Prikupljeno najjednostavnija shema i odmah ga testirao na različitim tlima. Rezultat je bio ohrabrujući. Nikakve sumnjive tendencije prema povećanju ili smanjenju rezistencije nisu otkrivene čak ni unutar nekoliko dana. Naknadno je ova pretpostavka potvrđena u struji stroj za zalijevanje, čiji se rad temeljio na sličnom principu.

Električni krug senzora praga vlažnosti tla.

Kao rezultat istraživanja, ovaj sklop se pojavio na jednom čipu. Bilo koji od navedenih mikro krugova će poslužiti: K176LE5, K561LE5 ili CD4001A. Ove mikro krugove prodajemo za samo 6 centi.

Senzor vlage u tlu je uređaj s pragom koji reagira na promjene otpora izmjenične struje (kratki impulsi).

Glavni oscilator je sastavljen na elementima DD1.1 i DD1.2, generirajući impulse u intervalima od oko 10 sekundi. https://site/

Razdjelni kondenzatori C2 i C4. Ne prolaze u mjerni krug D.C. koje stvara tlo.

Otpornik R3 postavlja prag odziva, a otpornik R8 osigurava histerezu pojačala. Trimer otpornik R5 postavlja početni prednapon na ulazu DD1.3.

Kondenzator C3 je protiv buke, a otpornik R4 određuje maksimalni ulazni otpor mjerni krug. Oba ova elementa smanjuju osjetljivost senzora, ali njihov nedostatak može dovesti do lažnih alarma.

Također ne biste trebali odabrati napon napajanja mikro kruga niži od 12 volti, jer to smanjuje stvarnu osjetljivost uređaja zbog smanjenja omjera signala i šuma.

Mnogi vrtlari i vrtlari lišeni su mogućnosti svakodnevne brige o zasađenom povrću, bobicama, voćke zbog opterećenja ili godišnjeg odmora. Međutim, biljke trebaju pravovremeno zalijevanje. Uz pomoć jednostavnih automatiziranih sustava možete osigurati da tlo na vašem mjestu zadrži potrebne i stabilna vlažnost tijekom cijele tvoje odsutnosti. Da biste izgradili sustav automatskog navodnjavanja vrta, trebat će vam glavni kontrolni element - senzor vlage u tlu.

Senzor vlažnosti

Senzori vlage ponekad se nazivaju i mjerači vlage ili senzori vlage. Gotovo svi mjerači vlage u tlu na tržištu mjere vlagu pomoću metode otpora. Ovo nije potpuno točna metoda jer ne uzima u obzir svojstva elektrolize objekta koji se mjeri. Očitanja uređaja mogu biti različita pri istoj vlažnosti tla, ali s različitom kiselošću ili sadržajem soli. Ali za pokusne vrtlare, apsolutna očitanja instrumenata nisu toliko važna kao relativna, koja se pod određenim uvjetima mogu prilagoditi aktuatoru vodoopskrbe.

Bit otporničke metode je da uređaj mjeri otpor između dva vodiča postavljena u zemlju na udaljenosti od 2-3 cm jedan od drugog. Ovo je normalno ohmmetar, koji je uključen u bilo koji digitalni ili analogni tester. Prije su se takvi instrumenti zvali avometri.

Postoje i uređaji s ugrađenim ili daljinskim indikatorom za operativna kontrola nad stanjem tla.

Jednostavno mjerenje razlike vodljivosti električna struja prije zalijevanja i nakon zalijevanja na primjeru posude s kućnom biljkom aloje. Očitavanje prije zalijevanja 101,0 kOhm.

Očitavanje nakon navodnjavanja nakon 5 minuta 12,65 kOhm.

Ali obični tester pokazat će samo otpor tla između elektroda, ali neće moći pomoći kod automatskog zalijevanja.

Princip rada automatizacije

Sustavi za automatsko navodnjavanje obično imaju pravilo "zalijevaj ili ne zalijevaj". U pravilu, nitko ne treba regulirati tlak vode. To je zbog uporabe skupih kontroliranih ventila i drugih nepotrebnih, tehnološki složenih uređaja.

Gotovo svi senzori vlage koji se nude na tržištu osim dvije elektrode imaju u svom dizajnu komparator. Ovo je najjednostavniji analogno-digitalni uređaj koji pretvara dolazni signal u digitalni oblik. To jest, pri postavljenoj razini vlažnosti, na njegovom izlazu ćete dobiti jedan ili nula (0 ili 5 volti). Ovaj signal će postati izvor za sljedeći aktuator.

Za automatsko navodnjavanje, najracionalnija opcija bila bi uporaba solenoidnog ventila kao pokretača. Uključuje se u cijevni otvor i može se koristiti iu sustavima za navodnjavanje mikro-kap po kap. Uključuje se napajanjem od 12 V.

Za jednostavne sustave koji rade na principu "senzor se aktivira - voda teče", dovoljno je koristiti komparator LM393. Mikrokrug je dvostruko operacijsko pojačalo s mogućnošću primanja naredbenog signala na izlazu na podesivoj ulaznoj razini. Čip ima dodatni analogni izlaz koji se može spojiti na programabilni kontroler ili tester. Približan sovjetski analog dvostrukog komparatora LM393- mikro krug 521CA3.

Na slici je prikazan gotov relej vlažnosti zajedno sa senzorom kineske proizvodnje za samo 1 dolar.

Ispod je pojačana verzija, s izlaznom strujom od 10A pri izmjeničnom naponu do 250 V, za 3-4 dolara.

Sustavi automatizacije navodnjavanja

Ako ste zainteresirani za potpuni sustav automatskog navodnjavanja, tada morate razmisliti o kupnji programabilnog kontrolera. Ako je područje malo, tada je dovoljno instalirati 3-4 senzora vlažnosti različiti tipovi glazura. Na primjer, vrt treba manje zalijevati, maline vole vlagu, a dinje trebaju dovoljno vode iz tla, osim u pretjerano sušnim razdobljima.

Na temelju vlastitih opažanja i mjerenja senzora vlažnosti možete približno izračunati isplativost i učinkovitost vodoopskrbe u područjima. Procesori vam omogućuju sezonske prilagodbe, mogu koristiti očitanja mjerača vlage i uzeti u obzir oborine i doba godine.

Neki senzori vlage u tlu opremljeni su sučeljem RJ-45 za spajanje na mrežu. Firmware procesora omogućuje vam da konfigurirate sustav tako da će vas obavijestiti o potrebi zalijevanja društveni mediji ili SMS poruku. Ovo je zgodno u slučajevima kada je nemoguće povezati automatizirani sustav zalijevanje, na primjer, za sobne biljke.

Pogodan za korištenje u sustavu automatizacije navodnjavanja kontrolori s analognim i kontaktnim ulazima koji povezuju sve senzore i prenose njihova očitanja putem jedne sabirnice na računalo, tablet ili mobitel. Aktuatorima se upravlja putem WEB sučelja. Najčešći univerzalni regulatori su:

• MegaD-328;
• Arduino;
• Lovac;
• Toro;
• Amtega.

Ovaj fleksibilni uređaji, omogućujući vam fino podešavanje sustava za automatsko navodnjavanje i povjerite mu potpunu kontrolu nad svojim vrtom.

Jednostavna shema automatizacije navodnjavanja

Najjednostavniji sustav automatizacija navodnjavanja sastoji se od senzora vlažnosti i kontrolnog uređaja. Senzor vlage u tlu možete napraviti vlastitim rukama. Trebat će vam dva čavla, otpornik od 10 kOhm i izvor napajanja s izlaznim naponom od 5 V. Prikladno s mobilnog telefona.

Mikrokrug se može koristiti kao uređaj koji će izdati naredbu za zalijevanje LM393. Možete kupiti gotovu jedinicu ili je sami sastaviti, tada će vam trebati:

• Otpornici od 10 kOhm – 2 kom.;
• Otpornici od 1 kOhm – 2 kom.;
• Otpornici od 2 kOhm – 3 kom.;
• promjenjivi otpornik 51-100 kOhm – 1 kom.;
• LED diode – 2 kom.;
• bilo koja dioda, nije moćna - 1 kom .;
• tranzistor, bilo koji srednje snage PNP (na primjer, KT3107G) – 1 komad;
• kondenzatori 0,1 μ – 2 kom.;
• čip LM393- 1 kom;
• relej s radnim pragom od 4 V;
• tiskana ploča.

Dijagram montaže prikazan je u nastavku.

Nakon montaže spojite modul na napajanje i senzor razine vlage u tlu. Na izlaz komparatora LM393 spojite tester. Koristeći konstrukcijski otpornik, postavite prag odziva. S vremenom će se morati prilagoditi, možda više puta.

Shematski dijagram i pinout komparatora LM393 predstavljen u nastavku.

Najjednostavnija automatizacija je spremna. Na stezaljke za zatvaranje dovoljno je spojiti aktuator, na primjer, elektromagnetski ventil koji uključuje i isključuje dovod vode.

Aktivatori automatizacije navodnjavanja

Glavni pokretač Automatizacija navodnjavanja je elektronički ventil sa i bez kontrole protoka vode. Potonji su jeftiniji, lakši za održavanje i upravljanje.

Postoji mnogo kontroliranih dizalica i drugih proizvođača.

Ako u vašem području postoje problemi s vodoopskrbom, kupite solenoidne ventile sa senzorom protoka. To će spriječiti da solenoid pregori ako tlak vode padne ili se prekine dovod vode.

Nedostaci sustava automatskog navodnjavanja

Tlo je heterogeno i različitog sastava, pa jedan senzor vlage može pokazati različite podatke u susjednim područjima. Osim toga, neka su područja u sjeni drveća i vlažnija su od onih na sunčanim područjima. Blizina također ima značajan utjecaj podzemne vode, njihova razina u odnosu na horizont.

Kada koristite automatizirani sustav navodnjavanja, potrebno je uzeti u obzir krajolik područja. Stranica se može podijeliti na sektore. Instalirajte jedan ili više senzora vlage u svaki sektor i izračunajte vlastiti algoritam rada za svaki. To će značajno zakomplicirati sustav i malo je vjerojatno da ćete moći bez kontrolera, ali naknadno će vas gotovo u potpunosti spasiti od gubljenja vremena nespretno stojeći s crijevom u rukama pod vrućim suncem. Tlo će biti ispunjeno vlagom bez vašeg sudjelovanja.

Izgradnja učinkovit sustav automatizirano navodnjavanje ne može se temeljiti samo na očitanjima senzora vlage u tlu. Neophodno je dodatno koristiti senzore temperature i svjetlosti te voditi računa o fiziološkim potrebama biljaka za vodom različiti tipovi. Moraju se uzeti u obzir i sezonske promjene. Mnoge tvrtke koje proizvode komplekse za automatizaciju navodnjavanja nude fleksibilne softver Za različitim regijama, površina i uzgojenih usjeva.

Kada kupujete sustav sa senzorom vlažnosti, nemojte se dati zavarati glupim marketinškim sloganima: naše su elektrode presvučene zlatom. Čak i ako je tako, tada ćete samo oplemeniti tlo plemenitim metalom u procesu elektrolize ploča i novčanike ne baš poštenih gospodarstvenika.

Zaključak

Ovaj članak je govorio o senzorima vlage u tlu, koji su glavni kontrolni element automatskog navodnjavanja. Također je bilo riječi o principu rada automatiziranog sustava za navodnjavanje koji se može kupiti gotov ili samostalno sastaviti. Najjednostavniji sustav sastoji se od senzora vlažnosti i kontrolnog uređaja, čiji je dijagram montaže DIY također predstavljen u ovom članku.

Napisao sam puno recenzija o automatizaciji dacha, ali od govorimo oŠto se tiče dacha, automatsko navodnjavanje jedno je od prioritetnih područja automatizacije. U isto vrijeme, uvijek želite uzeti u obzir oborine, kako ne biste bespotrebno pokretali pumpe i poplavili krevete. Mnoge su kopije pokvarene na putu do besprijekornog dobivanja podataka o vlažnosti tla. Pregledavamo još jednu opciju koja je otporna na vanjske utjecaje.

Par senzora stigao je za 20 dana u pojedinačnim antistatičkim vrećicama:




Karakteristike na web stranici prodavatelja :)
Marka: ZHIPU
Tip: Senzor vibracija
Materijal: mješavina
Izlaz: Preklopni senzor

Raspakiranje:


Žica ima duljinu od oko 1 metar:


Osim samog senzora, komplet uključuje kontrolnu ploču:




Duljina senzora senzora je oko 4 cm:


Vrhovi senzora izgledaju poput grafita - postaju prljavo crni.
Lemimo kontakte na šal i pokušavamo spojiti senzor:




Najčešći senzor vlage u tlu u kineskim trgovinama je ovaj:


Mnogi ljudi znaju da ga nakon kratkog vremena pojede vanjski okoliš. Učinak korozije može se malo smanjiti uključivanjem struje neposredno prije mjerenja i isključivanjem kada nema mjerenja. Ali to ne mijenja puno, evo kako je moj izgledao nakon par mjeseci korištenja:




Netko pokuša koristiti debelu bakrenu žicu ili šipke od nehrđajućeg čelika, alternativu dizajniranu posebno za agresivne vanjsko okruženje služi kao predmet recenzije.

Ostavimo ploču iz kompleta sa strane i prijeđimo na sam senzor. Senzor je otpornog tipa, koji mijenja svoj otpor ovisno o vlažnosti okoline. Logično je da je bez vlažnog okruženja otpor senzora ogroman:


Spustimo senzor u čašu vode i vidimo da će njegov otpor biti oko 160 kOhm:


Ako ga izvadite, sve će se vratiti u prvobitno stanje:


Prijeđimo na testove na terenu. U suhom tlu vidimo sljedeće:


Dodajte malo vode:


Više (oko litre):


Gotovo potpuno izlio jednu i pol litru:


Dodao sam još jednu litru i pričekao 5 minuta:

Ploča ima 4 pina:
1 + snaga
2 zemlja
3 digitalna izlaza
4 analogna izlaza
Nakon testiranja pokazalo se da su analogni izlaz i uzemljenje izravno spojeni na senzor, tako da ako planirate koristiti ovaj senzor spojen na analogni ulaz, ploča nema previše smisla. Ako ne želite koristiti kontroler, možete koristiti digitalni izlaz; prag odziva podešava se potenciometrom na ploči. Dijagram povezivanja koji preporučuje prodavač kada koristite digitalni izlaz:


Kada koristite digitalni ulaz:


Sastavimo mali izgled:


Ovdje sam koristio Arduino Nano kao izvor napajanja bez preuzimanja programa. Digitalni izlaz je spojen na LED. Smiješno je da crvene i zelene LED diode na ploči svijetle na bilo kojem položaju potenciometra i vlažnosti okoline senzora, jedino što kada se aktivira prag, zeleno svjetlo svijetli malo slabije:


Nakon što smo postavili prag, nalazimo da kada se postigne navedena vlažnost na digitalnom izlazu 0, ako postoji nedostatak vlage, napon napajanja je:




Pa, budući da imamo kontroler u našim rukama, napisat ćemo program za provjeru rada analognog izlaza. Spojimo analogni izlaz senzora na pin A1, a LED na pin D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // senzor const int analogOutPin = 9; // Izlaz na LED int sensorValue = 0; // čitanje vrijednosti sa senzora int outputValue = 0; // izlaz vrijednosti na PWM pinu s LED-om void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // čitanje vrijednosti senzora sensorValue = analogRead(analogInPin); // prevođenje raspona mogućih vrijednosti senzora ​​(400-1023 - postavljeno eksperimentalno) // u PWM izlaznom rasponu 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // uključi LED na navedenu svjetlinu analogWrite(analogOutPin, outputValue ); // prikaz naših brojeva Serial.print ("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); // kašnjenje delay(2) ;)
Komentirao sam cijeli kod, svjetlina LED-a obrnuto je proporcionalna vlažnosti koju detektira senzor. Ako trebate nešto kontrolirati, tada je dovoljno usporediti dobivenu vrijednost s određenim eksperimentalno određenim pragom i, na primjer, uključiti relej. Jedina stvar koju preporučujem je obrada nekoliko vrijednosti i korištenje prosjeka za usporedbu s pragom, jer su mogući nasumični skokovi ili padovi.
Uronimo senzor i vidimo:


Izlaz kontrolera:

Ako ga uklonite, izlaz kontrolera će se promijeniti:

Videozapis rada ovog probnog sklopa:

Općenito, senzor mi se svidio; čini se otpornim na vanjsko okruženje; vrijeme će pokazati je li to istina.
Ovaj senzor se ne može koristiti kao točan pokazatelj vlažnosti (kao svi slični), njegova glavna primjena je određivanje praga i analiza dinamike.

Ako bude interesa, nastavit ću pisati o svojim seoskim zanatima.
Hvala svima koji su pročitali ovu recenziju do kraja, nadam se nekome ova informacija bit će korisno. Potpuna kontrola vlažnosti tla i dobro svima!