이 기사는 실내 식물 관리용 자동 급수기 건설과 관련하여 작성되었습니다. DIYer에게는 물주기 자체가 흥미로울 수 있다고 생각하지만 이제 토양 수분 센서에 대해 이야기하겠습니다. https://사이트/

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프롤로그.

물론 바퀴를 재발명하기 전에 저는 인터넷을 서핑했습니다.

습도 센서 산업 생산품가격이 너무 비싸서 결국 못 찾았어요 상세 설명적어도 하나의 그러한 센서. 서양에서 우리에게 온 "돼지 속 찌르기"거래 패션은 이미 표준이 된 것 같습니다.

네트워크에 수제 아마추어 센서에 대한 설명이 있지만 모두 직류에 대한 토양 저항을 측정하는 원리에 따라 작동합니다. 그리고 첫 번째 실험에서는 그러한 개발이 완전히 실패했음을 보여주었습니다.

사실, 이것은 저에게 별로 놀라운 일이 아니었습니다. 어렸을 때 토양의 저항을 측정하려고 시도하고 토양에서 전류를 발견한 방법을 아직도 기억하고 있기 때문입니다. 즉, 마이크로 전류계 바늘은 땅에 박힌 두 전극 사이에 흐르는 전류를 기록했습니다.

일주일 내내 진행된 실험에 따르면 토양 저항은 매우 빠르게 변할 수 있으며 주기적으로 증가했다가 감소할 수 있으며 이러한 변동 기간은 몇 시간에서 수십 초까지 될 수 있습니다. 또한, 다른 화분, 토양 저항은 다른 방식으로 변경됩니다. 나중에 밝혀진 것처럼 아내는 각 식물에 대해 개별 토양 구성을 선택합니다.

처음에는 토양 저항 측정을 완전히 포기하고 유도 센서를 만들기 시작했습니다. 인터넷에서 산업용 습도 센서를 발견했는데 유도라고 쓰여 있었습니다. 나는 기준 발진기의 주파수를 다른 발진기의 주파수와 비교하려고했는데, 그 코일은 식물이있는 화분에 놓여 있습니다. 그러나 장치 프로토타입을 시작했을 때 한때 "단계 전압"을 받았던 방법이 갑자기 기억났습니다. 이로 인해 또 다른 실험을 하게 되었습니다.

그리고 실제로 인터넷에서 찾은 모든 것 중에서 수제 구조물, 직류에 대한 토양 저항을 측정하는 것이 제안되었습니다. 저항을 측정하려고 하면 어떻게 될까요? 교류? 결국 이론적으로 화분은 "배터리"로 바뀌어서는 안됩니다.

모은 가장 간단한 계획즉시 다른 토양에서 테스트했습니다. 결과는 고무적이었습니다. 며칠 이내에도 저항이 증가하거나 감소하는 의심스러운 경향은 발견되지 않았습니다. 그 후, 이 가정은 현재에서 확인되었습니다. 급수기, 그의 작업은 비슷한 원칙을 기반으로 했습니다.

토양 수분 임계값 센서의 전기 회로.

연구 결과 이 ​​회로는 하나의 칩에 등장했다. 나열된 미세 회로 중 하나는 K176LE5, K561LE5 또는 CD4001A입니다. 우리는 이 초소형 회로를 단 6센트에 판매합니다.

토양 수분 센서는 교류(짧은 펄스)에 대한 저항 변화에 반응하는 임계값 장치입니다.

마스터 발진기는 DD1.1 및 DD1.2 요소에 조립되어 약 10초 간격으로 펄스를 생성합니다. https://사이트/

커패시터 C2와 C4를 분리합니다. 측정 회로를 통과하지 못합니다. DC토양이 생성되는 것입니다.

저항 R3은 응답 임계값을 설정하고 저항 R8은 증폭기의 히스테리시스를 제공합니다. 트리머 저항 R5는 입력 DD1.3에서 초기 바이어스를 설정합니다.

커패시터 C3은 잡음 보호 기능을 갖추고 있으며 저항 R4는 최대 입력 저항을 결정합니다. 측정 회로. 이 두 요소 모두 센서의 감도를 감소시키지만 이러한 요소가 없으면 잘못된 경보가 발생할 수 있습니다.

또한 12V보다 낮은 미세 회로 공급 전압을 선택해서는 안 됩니다. 이렇게 하면 신호 대 잡음비 감소로 인해 장치의 실제 감도가 감소하기 때문입니다.

많은 정원사와 정원사는 심은 야채, 딸기, 과일 나무업무 스트레스로 인해 또는 휴가 중. 그러나 식물에는 적시에 물을 주어야합니다. 간단한 자동화 시스템의 도움으로 현장의 토양이 필요한 토양을 유지하도록 보장할 수 있습니다. 안정된 습도부재중 내내. 정원 자동 급수 시스템을 구축하려면 토양 수분 센서라는 주요 제어 요소가 필요합니다.

습도 센서

습도 센서는 수분 측정기 또는 습도 센서라고도 합니다. 시중에서 판매되는 거의 모든 토양 수분 측정기는 저항 방식을 사용하여 수분을 측정합니다. 이는 측정 대상의 전기분해 특성을 고려하지 않기 때문에 완전히 정확한 방법은 아닙니다. 장치의 판독값은 동일한 토양 수분에서도 다를 수 있지만 산도나 염분 함량이 다릅니다. 그러나 실험적인 정원사의 경우 장비의 절대 판독값은 특정 조건에서 급수 액추에이터에 대해 조정될 수 있는 상대 판독값만큼 중요하지 않습니다.

저항성 방법의 핵심은 장치가 서로 2-3cm 떨어진 땅에 배치된 두 도체 사이의 저항을 측정한다는 것입니다. 이것은 정상입니다 저항계, 이는 모든 디지털 또는 아날로그 테스터에 포함되어 있습니다. 이전에는 이러한 도구를 avometers.

내장형 또는 원격 표시기가 있는 장치도 있습니다. 운영 통제토양의 상태에 대해.

전도도 차이 측정 용이 전류집에서 키우는 알로에 식물이 있는 화분의 예를 사용하여 물을 주기 전과 물을 준 후. 물을 주기 전의 수치는 101.0 kOhm입니다.

5분 후 물을 준 후 판독값 12.65kOhm.

그러나 일반 테스터는 전극 사이의 토양 저항만 표시할 뿐 자동 급수에는 도움을 줄 수 없습니다.

자동화 작동 원리

자동 급수 시스템에는 일반적으로 "물을 주거나 주지 않음" 규칙이 있습니다. 일반적으로 누구도 수압을 조절할 필요가 없습니다. 이는 고가의 제어 밸브 및 기타 불필요하고 기술적으로 복잡한 장치를 사용하기 때문입니다.

두 개의 전극 외에 시중에서 판매되는 거의 모든 습도 센서에는 다음과 같은 설계가 있습니다. 비교기. 이것은 들어오는 신호를 디지털 형식으로 변환하는 가장 간단한 아날로그-디지털 장치입니다. 즉, 설정된 습도 수준에서는 출력에서 ​​1 또는 0(0 또는 5V)을 받게 됩니다. 이 신호는 후속 액추에이터의 소스가 됩니다.

자동 급수의 경우 가장 합리적인 옵션은 솔레노이드 밸브를 액추에이터로 사용하는 것입니다. 이는 파이프 브레이크에 포함되어 있으며 마이크로 드립 관개 시스템에도 사용할 수 있습니다. 12V를 공급하면 켜집니다.

"센서가 트리거되어 물이 흐릅니다"라는 원리로 작동하는 간단한 시스템의 경우 비교기를 사용하는 것으로 충분합니다. LM393. 마이크로 회로는 조정 가능한 입력 레벨의 출력에서 ​​명령 신호를 수신할 수 있는 기능을 갖춘 이중 연산 증폭기입니다. 이 칩에는 프로그래밍 가능한 컨트롤러나 테스터에 연결할 수 있는 추가 아날로그 출력이 있습니다. 이중 비교기의 대략적인 소련 아날로그 LM393- 미세 회로 521CA3.

그림은 단 1달러에 판매되는 중국산 센서와 함께 기성품 습도 릴레이를 보여줍니다.

아래는 3~4달러에 최대 250V의 교류 전압에서 10A의 출력 전류를 제공하는 강화된 버전입니다.

관개 자동화 시스템

본격적인 자동 급수 시스템에 관심이 있다면 프로그래밍 가능한 컨트롤러 구입을 고려해야 합니다. 면적이 작을 경우 습도 센서를 3~4개 설치하면 충분합니다. 다른 유형글레이즈. 예를 들어, 정원은 물을 덜 필요로 하고, 라즈베리는 수분을 좋아하며, 멜론은 지나치게 건조한 기간을 제외하고는 토양에서 충분한 물이 필요합니다.

습도 센서에 대한 자체 관찰 및 측정을 기반으로 해당 지역의 물 공급의 비용 효율성과 효율성을 대략적으로 계산할 수 있습니다. 프로세서를 사용하면 계절에 따라 조정할 수 있고, 습도계 판독값을 사용할 수 있으며, 강수량과 연중 시간을 고려할 수 있습니다.

일부 토양 수분 센서에는 인터페이스가 장착되어 있습니다. RJ-45네트워크에 연결하려면. 프로세서 펌웨어를 사용하면 물을 주어야 할 필요성을 알리도록 시스템을 구성할 수 있습니다. 소셜 미디어또는 SMS 메시지. 연결이 불가능한 경우에 편리합니다. 자동화 시스템예를 들어, 물주기 실내 식물.

관개 자동화 시스템에 사용하기 편리함 컨트롤러모든 센서를 연결하고 판독값을 단일 버스를 통해 컴퓨터, 태블릿 또는 장치로 전송하는 아날로그 및 접촉 입력이 있습니다. 휴대전화. 액추에이터는 WEB 인터페이스를 통해 제어됩니다. 가장 일반적인 범용 컨트롤러는 다음과 같습니다.

• MegaD-328;
• 아두이노;
• 사냥꾼;
• 토로;
• 암테가.

이것 유연한 장치, 자동 급수 시스템을 미세 조정하고 정원을 완벽하게 제어하도록 맡길 수 있습니다.

간단한 관개 자동화 계획

가장 간단한 시스템관개 자동화는 습도 센서와 제어 장치로 구성됩니다. 자신의 손으로 토양 수분 센서를 만들 수 있습니다. 두 개의 못, 10kOhm 저항 및 5V 출력 전압의 전원이 필요합니다. 휴대폰에 적합합니다.

초소형 회로는 물주기 명령을 내리는 장치로 사용될 수 있습니다. LM393. 기성품을 구입하거나 직접 조립할 수 있으며 다음이 필요합니다.

• 10kΩ 저항 – 2개;
• 1kΩ 저항 – 2개;
• 2kΩ 저항 – 3개;
• 가변 저항 51-100 kOhm – 1개;
• LED – 2개;
• 강력하지 않은 모든 다이오드-1 개;
• 트랜지스터, 무엇이든 중간 전력 PNP(예: KT3107G) – 1개;
• 커패시터 0.1μ – 2개;
• 칩 LM393- PC 1대
• 작동 임계값이 4V인 릴레이;
• 회로 기판.

어셈블리 다이어그램이 아래에 나와 있습니다.

조립 후 모듈을 전원 공급 장치와 토양 수분 수준 센서에 연결합니다. 비교기 출력으로 LM393테스터를 연결하세요. 구성 저항을 사용하여 응답 임계값을 설정합니다. 시간이 지남에 따라 한 번 이상 조정해야 할 수도 있습니다.

비교기의 개략도 및 핀아웃 LM393아래에 제시되어 있습니다.

가장 간단한 자동화가 준비되었습니다. 예를 들어 물 공급을 켜고 끄는 전자기 밸브와 같은 액추에이터를 폐쇄 단자에 연결하는 것으로 충분합니다.

관개 자동화 액추에이터

기본 액추에이터관개 자동화는 물 흐름 제어 기능이 있거나 없는 전자 밸브입니다. 후자는 더 저렴하고 유지 관리가 더 쉽습니다.

제어되는 크레인과 기타 제조업체가 많이 있습니다.

해당 지역의 물 공급에 문제가 있는 경우 유량 센서가 있는 솔레노이드 밸브를 구입하십시오. 이렇게 하면 수압이 떨어지거나 물 공급이 중단될 경우 솔레노이드가 소손되는 것을 방지할 수 있습니다.

자동 관개 시스템의 단점

토양은 이질적이고 구성이 다르기 때문에 하나의 수분 센서가 인근 지역에서 다른 데이터를 표시할 수 있습니다. 또한 일부 지역은 나무 그늘이 있어 햇볕이 잘 드는 지역보다 더 습합니다. 근접성도 큰 영향을 미칩니다 지하수, 지평선과 관련된 수준.

자동 관개 시스템을 사용할 때는 해당 지역의 경관을 고려해야 합니다. 사이트는 여러 분야로 나눌 수 있습니다. 각 섹터에 하나 이상의 습도 센서를 설치하고 각각에 대한 자체 작동 알고리즘을 계산합니다. 이렇게 하면 시스템이 상당히 복잡해지고 컨트롤러 없이는 할 수 없을 것 같지만 결과적으로 뜨거운 태양 아래 손에 호스를 들고 어색하게 서서 시간을 낭비하지 않아도됩니다. 여러분의 참여 없이도 토양은 수분으로 채워질 것입니다.

건설 효과적인 시스템자동 관개는 토양 수분 센서의 판독값에만 기초할 수 없습니다. 온도 및 광 센서를 추가로 사용하고 식물 물에 대한 생리적 필요성을 고려하는 것이 필수적입니다. 다른 유형. 계절적 변화도 고려해야 합니다. 관개 자동화 단지를 생산하는 많은 회사는 유연성을 제공합니다. 소프트웨어을 위한 다른 지역, 재배되는 지역 및 작물.

습도 센서가 포함된 시스템을 구매할 때 어리석은 마케팅 슬로건에 속지 마십시오. 당사의 전극은 금으로 코팅되어 있습니다. 그렇더라도 정직하지 않은 사업가의 접시와 지갑을 전기 분해하는 과정에서 귀금속으로 토양을 풍요롭게 할 것입니다.

결론

이 기사에서는 자동 급수의 주요 제어 요소인 토양 수분 센서에 대해 설명했습니다. 기성품으로 구매하거나 직접 조립할 수 있는 관개 자동화 시스템의 작동 원리도 논의되었습니다. 가장 간단한 시스템은 습도 센서와 제어 장치로 구성되며 DIY 조립 다이어그램도 이 기사에 나와 있습니다.

다차 자동화에 대한 리뷰를 많이 썼는데, 그 이후로 우리 얘기 중이야 dacha의 경우 자동 급수는 자동화의 우선 순위 영역 중 하나입니다. 동시에, 불필요하게 펌프를 작동하거나 침대에 물이 넘치지 않도록 항상 강수량을 고려하고 싶습니다. 토양 수분 데이터를 원활하게 얻는 과정에서 많은 사본이 깨졌습니다. 외부 영향에 강한 또 다른 옵션을 검토합니다.

한 쌍의 센서가 개별 정전기 방지 백에 담겨 20일 만에 도착했습니다.




판매자 웹사이트의 특징:):
브랜드: 지푸
유형: 진동 센서
소재: 블렌드
출력: 스위칭 센서

포장 풀기:


와이어의 길이는 약 1m입니다.


센서 자체 외에도 키트에는 제어 보드가 포함되어 있습니다.




센서 센서의 길이는 약 4cm입니다.


센서의 끝부분은 흑연처럼 보이며 검게 더러워집니다.
접점을 스카프에 납땜하고 센서를 연결해 봅니다.




중국 매장에서 가장 일반적인 토양 수분 센서는 다음과 같습니다.


많은 사람들은 짧은 시간이 지나면 외부 환경에 의해 흡수된다는 것을 알고 있습니다. 측정 직전에 전원을 켜고 측정이 없을 때 전원을 끄면 부식의 영향을 약간 줄일 수 있습니다. 그러나 이것은 크게 변하지 않습니다. 몇 달 동안 사용한 후의 내 모습은 다음과 같습니다.




어떤 사람은 공격적인 공격을 위해 특별히 고안된 대안인 두꺼운 구리선이나 스테인리스강 막대를 사용하려고 합니다. 외부 환경검토 대상이 됩니다.

키트의 보드를 옆으로 치워두고 센서 자체로 넘어가겠습니다. 센서는 저항성 유형으로 환경의 습도에 따라 저항이 변합니다. 습한 환경이 없으면 센서 저항이 엄청납니다.


센서를 물컵에 내려 놓고 저항이 약 160kOhm인지 확인합니다.


꺼내면 모든 것이 원래 상태로 돌아갑니다.


지상에서의 테스트로 넘어 갑시다. 건조한 토양에서는 다음을 볼 수 있습니다.


물을 추가하세요:


기타(약 1리터):


1.5 리터를 거의 완전히 부었습니다.


리터를 더 추가하고 5분을 기다렸습니다.

보드에는 4개의 핀이 있습니다.
1 + 전력
2 지구
3개의 디지털 출력
4 아날로그 출력
테스트 결과 아날로그 출력과 그라운드가 센서에 직접 연결되어 있는 것으로 밝혀졌기 때문에 이 센서를 아날로그 입력에 연결하여 사용할 계획이라면 보드 자체는 별로 의미가 없습니다. 컨트롤러를 사용하지 않으려면 디지털 출력을 사용할 수 있습니다. 응답 임계값은 보드의 전위차계로 조정됩니다. 디지털 출력 사용 시 판매자가 권장하는 연결 다이어그램:


디지털 입력을 사용하는 경우:


작은 레이아웃을 구성해 보겠습니다.


여기서는 프로그램을 다운로드하지 않고 Arduino Nano를 전원으로 사용했습니다. 디지털 출력은 LED에 연결됩니다. 보드의 빨간색과 녹색 LED가 전위차계의 모든 위치와 센서 환경의 습도에 따라 켜지는 것이 재밌습니다. 유일한 것은 임계값이 트리거될 때 녹색 표시등이 약간 약하게 빛난다는 것입니다.


임계값을 설정하면 디지털 출력 0에서 지정된 습도에 도달하고 습도가 부족한 경우 공급 전압은 다음과 같습니다.




자, 우리 손에 컨트롤러가 있으므로 아날로그 출력의 작동을 확인하는 프로그램을 작성하겠습니다. 센서의 아날로그 출력을 Arduino Nano의 A1 핀에 연결하고 LED를 D9 핀에 연결합니다.
const int AnalogInPin = A1; // 센서 const int AnalogOutPin = 9; // LED에 출력 int sensorValue = 0; // 센서에서 값을 읽습니다. int outputValue = 0; // LED가 있는 PWM 핀에 값 출력 void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // 센서 값을 읽습니다. sensorValue = AnalogRead(analogInPin); // 가능한 센서 값의 범위를 변환합니다. ​​(400-1023 - 실험적으로 설정) // PWM 출력 범위 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255) // 지정된 밝기로 LED를 켭니다. ); // 숫자를 출력합니다. Serial.print; ("sensor = ");
전체 코드를 주석 처리했는데, LED의 밝기는 센서가 감지한 습도에 반비례합니다. 무언가를 제어해야 하는 경우 얻은 값을 실험적으로 결정된 특정 임계값과 비교하고 예를 들어 릴레이를 켜는 것으로 충분합니다. 제가 권장하는 유일한 방법은 임의의 급증 또는 하락이 가능하므로 여러 값을 처리하고 임계값과 비교하기 위해 평균을 사용하는 것입니다.
센서를 담그고 다음을 확인합니다.


컨트롤러 출력:

제거하면 컨트롤러 출력이 다음과 같이 변경됩니다.

이 테스트 어셈블리 작동 영상:

일반적으로 저는 이 센서가 마음에 들었습니다. 외부 환경에 대한 저항력이 있는 것 같습니다. 이것이 사실인지는 시간이 지나면 알 수 있을 것입니다.
이 센서는 (모든 유사한 센서와 마찬가지로) 정확한 습도 지표로 사용할 수 없습니다. 주요 용도는 임계값을 결정하고 역학을 분석하는 것입니다.

관심이 있으시면 계속해서 우리나라 공예품에 대해 글을 쓰겠습니다.
이 리뷰를 끝까지 읽어주신 모든 분들께 감사드립니다. 이 정보유용할 것입니다. 토양의 수분과 선함을 완벽하게 관리하여 모든 사람에게!