Šis raksts radās saistībā ar automātiskās laistīšanas iekārtas būvniecību istabas augu kopšanai. Domāju, ka DIYer varētu interesēt pati laistīšanas mašīna, bet tagad parunāsim par augsnes mitruma sensoru. https://site/

Interesantākie video vietnē Youtube

Prologs.

Protams, pirms no jauna izgudroju riteni, es sērfoju internetā.

Mitruma sensori rūpnieciskā ražošana izrādījās pārāk dārga, un man tā arī neizdevās atrast detalizēts apraksts vismaz viens šāds sensors. Šķiet, ka no Rietumiem pie mums ienākusī “cūku makās” tirgošanās mode jau ir kļuvusi par normu.

Lai gan tīklā ir apraksti par paštaisītiem amatieru sensoriem, tie visi darbojas pēc augsnes pretestības līdzstrāvas mērīšanas principa. Un paši pirmie eksperimenti parādīja šādu notikumu pilnīgu neveiksmi.

Patiesībā tas mani īsti nepārsteidza, jo joprojām atceros, kā bērnībā mēģināju izmērīt augsnes pretestību un atklāju tajā... elektrisko strāvu. Tas ir, mikroampermetra adata reģistrēja strāvu, kas plūst starp diviem elektrodiem, kas iestrēguši zemē.

Eksperimenti, kas ilga veselu nedēļu, parādīja, ka augsnes pretestība var mainīties diezgan ātri, un tā var periodiski palielināties un pēc tam samazināties, un šo svārstību periods var būt no vairākām stundām līdz desmitiem sekunžu. Turklāt dažādos puķu podi, augsnes pretestība mainās dažādos veidos. Kā vēlāk izrādījās, sieva katram augam izvēlas individuālu augsnes sastāvu.

Sākumā es pilnībā atteicos no augsnes pretestības mērīšanas un pat sāku būvēt indukcijas sensoru, jo internetā atradu rūpniecisko mitruma sensoru, par kuru bija rakstīts, ka tā ir indukcija. Es grasījos salīdzināt atsauces oscilatora frekvenci ar cita oscilatora frekvenci, kura spole ir novietota uz katla ar augu. Bet, kad sāku veidot ierīces prototipu, pēkšņi atcerējos, kā reiz nonācu zem “pakāpju sprieguma”. Tas mani pamudināja veikt vēl vienu eksperimentu.

Un patiešām visās internetā atrodamajās paštaisītas konstrukcijas, tika ierosināts izmērīt augsnes pretestību līdzstrāvai. Ko darīt, ja mēģināt izmērīt pretestību maiņstrāva? Galu galā teorētiski puķu podam nevajadzētu pārvērsties par “akumulatoru”.

Savākts visvienkāršākā shēma un nekavējoties to pārbaudīja dažādās augsnēs. Rezultāts bija iepriecinošs. Aizdomīgas tendences uz pretestības palielināšanos vai samazināšanos netika konstatētas pat dažu dienu laikā. Pēc tam šo pieņēmumu apstiprināja pašreizējais laistīšanas mašīna, kura darbs bija balstīts uz līdzīgu principu.

Augsnes mitruma sliekšņa sensora elektriskā ķēde.

Pētījumu rezultātā šī shēma parādījās vienā mikroshēmā. Derēs jebkura no uzskaitītajām mikroshēmām: K176LE5, K561LE5 vai CD4001A. Mēs pārdodam šīs mikroshēmas tikai par 6 centiem.

Augsnes mitruma sensors ir sliekšņa ierīce, kas reaģē uz izmaiņām pretestībā pret maiņstrāvu (īsiem impulsiem).

Uz elementiem DD1.1 un DD1.2 ir samontēts galvenais oscilators, kas ģenerē impulsus ar aptuveni 10 sekunžu intervālu. https://site/

Atdalošie kondensatori C2 un C4. Tie neietilpst mērīšanas ķēdē D.C. ko augsne rada.

Rezistors R3 nosaka reakcijas slieksni, un rezistors R8 nodrošina pastiprinātāja histerēzi. Trimmera rezistors R5 iestata sākotnējo novirzi ieejā DD1.3.

Kondensators C3 ir aizsargāts pret troksni, un rezistors R4 nosaka maksimālo ieejas pretestību mērīšanas ķēde. Abi šie elementi samazina sensora jutību, taču to trūkums var izraisīt viltus trauksmes signālus.

Tāpat nevajadzētu izvēlēties mikroshēmas barošanas spriegumu, kas ir zemāks par 12 voltiem, jo ​​tas samazina ierīces reālo jutību signāla un trokšņa attiecības samazināšanās dēļ.

Daudziem dārzniekiem un dārzniekiem ir liegta iespēja ikdienā rūpēties par iestādītajiem dārzeņiem, ogām, augļu koki darba slodzes vai atvaļinājuma dēļ. Tomēr augiem ir nepieciešama savlaicīga laistīšana. Ar vienkāršu automatizētu sistēmu palīdzību jūs varat nodrošināt, ka jūsu vietnes augsne saglabā nepieciešamo un stabils mitrums visu jūsu prombūtnes laiku. Lai izveidotu dārza automātisko laistīšanas sistēmu, jums būs nepieciešams galvenais vadības elements - augsnes mitruma sensors.

Mitruma sensors

Mitruma sensorus dažreiz sauc arī par mitruma mērītājiem vai mitruma sensoriem. Gandrīz visi tirgū pieejamie augsnes mitruma mērītāji mēra mitrumu, izmantojot pretestības metodi. Šī nav pilnīgi precīza metode, jo tajā nav ņemtas vērā mērāmā objekta elektrolīzes īpašības. Ierīces rādījumi var atšķirties pie viena un tā paša augsnes mitruma, bet ar atšķirīgu skābuma vai sāls saturu. Bet eksperimentālajiem dārzniekiem instrumentu absolūtie rādījumi nav tik svarīgi kā relatīvie, kurus noteiktos apstākļos var regulēt ūdens padeves izpildmehānismam.

Rezistīvās metodes būtība ir tāda, ka ierīce mēra pretestību starp diviem vadītājiem, kas novietoti zemē 2-3 cm attālumā viens no otra. Tas ir normāli ommetrs, kas ir iekļauts jebkurā digitālajā vai analogajā testētājā. Iepriekš šādus instrumentus sauca avometri.

Ir arī ierīces ar iebūvētu vai tālvadības indikatoru darbības kontrole par augsnes stāvokli.

Viegli izmērīt vadītspējas starpību elektriskā strāva pirms laistīšanas un pēc laistīšanas, izmantojot piemēru podu ar mājas alvejas augu. Rādījumi pirms laistīšanas 101,0 kOhm.

Rādījumi pēc laistīšanas pēc 5 minūtēm 12,65 kOhm.

Bet parastais testeris parādīs tikai augsnes pretestību starp elektrodiem, bet nevarēs palīdzēt ar automātisko laistīšanu.

Automatizācijas darbības princips

Automātiskajām laistīšanas sistēmām parasti ir noteikums “laistīt vai nelaistīt”. Kā likums, nevienam nav jāregulē ūdens spiediens. Tas ir saistīts ar dārgu vadāmu vārstu un citu nevajadzīgu, tehnoloģiski sarežģītu ierīču izmantošanu.

Gandrīz visi tirgū piedāvātie mitruma sensori, papildus diviem elektrodiem, ir savā konstrukcijā salīdzinātājs. Šī ir vienkāršākā analogā-digitālā ierīce, kas pārvērš ienākošo signālu digitālā formā. Tas ir, pie iestatītā mitruma līmeņa tā izejā saņemsiet vienu vai nulli (0 vai 5 volti). Šis signāls kļūs par nākamā izpildmehānisma avotu.

Automātiskajai laistīšanai racionālākais variants būtu izmantot elektromagnētisko vārstu kā izpildmehānismu. Tas ir iekļauts cauruļu pārtraukumā, un to var izmantot arī mikropilienu apūdeņošanas sistēmās. Ieslēdzas, barojot 12 V.

Vienkāršām sistēmām, kas darbojas pēc principa "sensors tiek iedarbināts - ūdens plūst", pietiek ar salīdzinājuma izmantošanu LM393. Mikroshēma ir divkāršs darbības pastiprinātājs ar iespēju saņemt komandas signālu izejā ar regulējamu ieejas līmeni. Mikroshēmai ir papildu analogā izeja, ko var savienot ar programmējamu kontrolieri vai testeri. Aptuvenais padomju analogs dubultajam salīdzinājumam LM393- mikroshēma 521CA3.

Attēlā redzams gatavs mitruma relejs kopā ar Ķīnā ražotu sensoru tikai par USD 1.

Zemāk ir pastiprināta versija ar izejas strāvu 10A ar mainīgu spriegumu līdz 250 V, par USD 3-4.

Apūdeņošanas automatizācijas sistēmas

Ja interesē pilnvērtīga automātiskā laistīšanas sistēma, tad jādomā par programmējamā kontrollera iegādi. Ja platība ir maza, pietiek ar 3-4 mitruma sensoru uzstādīšanu dažādi veidi glazūra. Piemēram, dārzam ir nepieciešams mazāk laistīšanas, avenēm patīk mitrums, un melonēm ir nepieciešams pietiekami daudz ūdens no augsnes, izņemot īpaši sausos periodus.

Pamatojoties uz saviem novērojumiem un mitruma sensoru mērījumiem, varat aptuveni aprēķināt ūdens apgādes rentabilitāti un efektivitāti teritorijās. Procesori ļauj veikt sezonālās korekcijas, var izmantot mitruma mērītāju rādījumus un ņemt vērā nokrišņus un gada laiku.

Daži augsnes mitruma sensori ir aprīkoti ar saskarni RJ-45 lai izveidotu savienojumu ar tīklu. Procesora programmaparatūra ļauj konfigurēt sistēmu tā, lai tā paziņotu par laistīšanas nepieciešamību sociālie mediji vai SMS ziņu. Tas ir ērti gadījumos, kad nav iespējams izveidot savienojumu automatizēta sistēma laistīšanai, piemēram, par istabas augi.

Ērti lietojams laistīšanas automatizācijas sistēmā kontrolieri ar analogajām un kontaktu ieejām, kas savieno visus sensorus un pārraida to rādījumus caur vienu kopni uz datoru, planšetdatoru vai mobilais tālrunis. Izpildmehānismi tiek kontrolēti, izmantojot WEB saskarni. Visizplatītākie universālie kontrolleri ir:

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

Šis elastīgas ierīces, ļaujot precīzi noregulēt automātisko laistīšanas sistēmu un uzticēt tai pilnīgu kontroli pār savu dārzu.

Vienkārša apūdeņošanas automatizācijas shēma

Vienkāršākā sistēma apūdeņošanas automatizācija sastāv no mitruma sensora un vadības ierīces. Jūs varat izgatavot augsnes mitruma sensoru ar savām rokām. Jums būs nepieciešamas divas naglas, 10 kOhm rezistors un barošanas avots ar izejas spriegumu 5 V. Piemērots no mobilā tālruņa.

Mikroshēmu var izmantot kā ierīci, kas izdos komandu laistīšanai LM393. Jūs varat iegādāties gatavu vienību vai salikt to pats, tad jums būs nepieciešams:

• 10 kOhm rezistori – 2gab;
• 1 kOhm rezistori – 2 gab;
• 2 kOhm rezistori – 3 gab;
• mainīgais rezistors 51-100 kOhm – 1 gab.;
• LED – 2 gab;
• jebkura diode, nav jaudīga - 1 gab .;
• tranzistors, jebkurš vidēja jauda PNP (piemēram, KT3107G) – 1 gab.;
• kondensatori 0,1 mikroni – 2 gab;
• mikroshēma LM393– 1 gabals;
• relejs ar darbības slieksni 4 V;
• shēmas plate.

Montāžas shēma ir parādīta zemāk.

Pēc montāžas pievienojiet moduli barošanas avotam un augsnes mitruma līmeņa sensoram. Uz salīdzinājuma izvadi LM393 pievienojiet testeri. Izmantojot konstrukcijas rezistoru, iestatiet reakcijas slieksni. Laika gaitā tas būs jāpielāgo, iespējams, vairāk nekā vienu reizi.

Salīdzinājuma shematiskā diagramma un spraudnis LM393 parādīts zemāk.

Vienkāršākā automatizācija ir gatava. Pietiek ar aizvēršanas spailēm pievienot izpildmehānismu, piemēram, elektromagnētisko vārstu, kas ieslēdz un izslēdz ūdens padevi.

Apūdeņošanas automātikas izpildmehānismi

Galvenā izpildmehānisms Apūdeņošanas automatizācija ir elektronisks vārsts ar un bez ūdens plūsmas kontroles. Pēdējie ir lētāki, vieglāk kopjami un apsaimniekojami.

Ir daudz kontrolētu celtņu un citu ražotāju.

Ja jūsu reģionā ir problēmas ar ūdens piegādi, iegādājieties solenoīda vārstus ar plūsmas sensoru. Tas novērsīs solenoīda izdegšanu, ja ūdens spiediens pazeminās vai ūdens padeve tiek pārtraukta.

Automātisko apūdeņošanas sistēmu trūkumi

Augsne ir neviendabīga un atšķiras pēc sastāva, tāpēc viens mitruma sensors var parādīt dažādus datus blakus esošajās teritorijās. Turklāt daži apgabali ir koku ēnoti un ir mitrāki nekā tie, kas atrodas saulainās vietās. Būtiska ietekme ir arī tuvumam gruntsūdeņi, to līmenis attiecībā pret horizontu.

Izmantojot automatizētu apūdeņošanas sistēmu, jāņem vērā teritorijas reljefs. Vietni var iedalīt sektoros. Katrā sektorā uzstādiet vienu vai vairākus mitruma sensorus un katram aprēķiniet savu darbības algoritmu. Tas ievērojami sarežģīs sistēmu, un maz ticams, ka jūs varēsit iztikt bez kontrollera, taču pēc tam tas gandrīz pilnībā pasargās jūs no neveikla laika tērēšanas, stāvot ar šļūteni rokās zem karstās saules. Bez jūsu līdzdalības augsne tiks piepildīta ar mitrumu.

Būvniecība efektīva sistēma automatizēto apūdeņošanu nevar balstīt tikai uz augsnes mitruma sensoru rādījumiem. Obligāti papildus jāizmanto temperatūras un gaismas sensori un jāņem vērā augu fizioloģiskā nepieciešamība pēc ūdens dažādi veidi. Jāņem vērā arī sezonālās izmaiņas. Daudzi uzņēmumi, kas ražo apūdeņošanas automatizācijas sistēmas, piedāvā elastīgu programmatūra Priekš dažādos reģionos, audzētās platības un kultūras.

Iegādājoties sistēmu ar mitruma sensoru, neļaujiet sevi apmānīt ar stulbiem mārketinga saukļiem: mūsu elektrodi ir pārklāti ar zeltu. Pat ja tas tā ir, tad jūs tikai bagātināsiet augsni ar cēlmetālu plākšņu elektrolīzes procesā un ne pārāk godīgu uzņēmēju maciņus.

Secinājums

Šajā rakstā tika runāts par augsnes mitruma sensoriem, kas ir galvenais automātiskās laistīšanas vadības elements. Tika pārrunāts arī apūdeņošanas automatizācijas sistēmas darbības princips, ko var iegādāties gatavu vai salikt pašiem. Vienkāršākā sistēma sastāv no mitruma sensora un vadības ierīces, kuras DIY montāžas shēma tika prezentēta arī šajā rakstā.

Esmu rakstījis daudz atsauksmju par māju automatizāciju, taču kopš tā laika mēs runājam par Kas attiecas uz vasarnīcu, automātiskā laistīšana ir viena no prioritārajām automatizācijas jomām. Tajā pašā laikā vienmēr gribas ņemt vērā nokrišņus, lai lieki nedarbinātu sūkņus un neapplūdinātu dobes. Daudzas kopijas ir salauztas ceļā uz nemanāmu augsnes mitruma datu iegūšanu. Mēs pārskatām vēl vienu iespēju, kas ir izturīga pret ārējām ietekmēm.

Sensoru pāris ieradās 20 dienu laikā atsevišķos antistatiskos maisiņos:




Raksturlielumi pārdevēja vietnē:):
Zīmols: ZHIPU
Tips: vibrācijas sensors
Materiāls: maisījums
Izeja: pārslēgšanas sensors

Izpakošana:


Vada garums ir aptuveni 1 metrs:


Papildus pašam sensoram komplektā ietilpst vadības panelis:




Sensoru sensoru garums ir aptuveni 4 cm:


Sensora gali izskatās pēc grafīta – tie kļūst netīri melni.
Mēs pielodējam kontaktus pie šalles un mēģinām savienot sensoru:




Visizplatītākais augsnes mitruma sensors Ķīnas veikalos ir šāds:


Daudzi cilvēki zina, ka pēc neilga laika to apēd ārējā vide. Korozijas efektu var nedaudz samazināt, ieslēdzot strāvu tieši pirms mērījuma un izslēdzot, kad mērījumu nav. Bet tas neko daudz nemaina, lūk, kā manējais izskatījās pēc pāris mēnešu lietošanas:




Kāds mēģina izmantot biezu vara stiepli vai nerūsējošā tērauda stieņus — alternatīvu, kas īpaši izstrādāta agresīviem. ārējā vide kalpo par pārskata priekšmetu.

Noliksim malā dēli no komplekta un pāriesim pie paša sensora. Sensors ir pretestības tipa, mainot savu pretestību atkarībā no apkārtējās vides mitruma. Loģiski, ka bez mitras vides sensora pretestība ir milzīga:


Nolaidīsim sensoru ūdens glāzē un redzēsim, ka tā pretestība būs aptuveni 160 kOhm:


Ja to izņemsit, viss atgriezīsies sākotnējā stāvoklī:


Pāriesim pie testiem uz vietas. Sausā augsnē mēs redzam sekojošo:


Pievienojiet nedaudz ūdens:


Vairāk (apmēram litrs):


Gandrīz pilnībā izlej pusotru litru:


Es pievienoju vēl vienu litru un gaidīju 5 minūtes:

Plāksnei ir 4 tapas:
1+ jauda
2 zeme
3 digitālā izeja
4 analogās izejas
Pēc pārbaudes izrādījās, ka analogā izeja un zemējums ir tieši savienoti ar sensoru, tāpēc, ja plānojat izmantot šo sensoru, kas savienots ar analogo ieeju, platei nav lielas jēgas. Ja nevēlaties izmantot kontrolieri, varat izmantot digitālo izvadi, reakcijas slieksnis tiek regulēts ar potenciometru uz paneļa. Pārdevēja ieteiktā savienojuma shēma, izmantojot digitālo izvadi:


Izmantojot digitālo ievadi:


Saliksim nelielu izkārtojumu:


Es šeit izmantoju Arduino Nano kā barošanas avotu, nelejupielādējot programmu. Digitālā izeja ir savienota ar LED. Smieklīgi, ka sarkanās un zaļās gaismas diodes uz tāfeles iedegas jebkurā potenciometra pozīcijā un sensora vides mitrumā, vienīgais ir tas, ka, iedarbinot slieksni, zaļā gaisma spīd nedaudz vājāk:


Pēc sliekšņa iestatīšanas mēs atklājam, ka, sasniedzot norādīto mitrumu pie digitālās izejas 0, ja trūkst mitruma, barošanas spriegums ir:




Tā kā mūsu rokās ir kontrolieris, mēs uzrakstīsim programmu, lai pārbaudītu analogās izejas darbību. Mēs savienojam sensora analogo izvadi ar tapu A1 un LED ar tapu D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // sensora const int analogOutPin = 9; // Izvade uz LED int sensorValue = 0; // nolasīt vērtību no sensora int outputValue = 0; // vērtības izvade PWM tapā ar LED void setup() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // nolasīt sensora vērtību sensorValue = analogRead(analogInPin); // tulkot iespējamo sensora vērtību diapazonu (400-1023 - iestatīts eksperimentāli) // PWM izvades diapazonā 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255 // ieslēdziet LED norādītajā spilgtumā analogWrite(analogOutPin, outputValue). // izvada mūsu numurus Serial.print ("sensors.print" ("\t output = ");
Es komentēju visu kodu, gaismas diodes spilgtums ir apgriezti proporcionāls sensora noteiktajam mitrumam. Ja vajag kaut ko kontrolēt, tad pietiek iegūto vērtību salīdzināt ar noteiktu eksperimentāli noteiktu slieksni un, piemēram, ieslēgt releju. Vienīgais, ko es iesaku, ir apstrādāt vairākas vērtības un izmantot vidējo vērtību salīdzināšanai ar slieksni, jo ir iespējami nejauši pieaugumi vai kritumi.
Mēs iegremdējam sensoru un redzam:


Kontrollera izeja:

Ja to noņemsit, kontrollera izvade mainīsies:

Video par šī testa montāžas darbību:

Kopumā man patika, ka tas ir izturīgs pret ārējo vidi.
Šo sensoru nevar izmantot kā precīzu mitruma indikatoru (tāpat kā visiem līdzīgiem), tā galvenais pielietojums ir sliekšņa noteikšana un dinamikas analīze.

Ja būs interese, turpināšu rakstīt par savu lauku amatniecību.
Paldies visiem, kas izlasīja šo apskatu līdz galam, ceru, ka kāds šo informāciju noderēs. Pilnīga kontrole pār augsnes mitrumu un labestību ikvienam!