Artikel ini timbul berkaitan dengan pembinaan mesin penyiraman automatik untuk menjaga tumbuhan dalaman. Saya fikir mesin penyiraman itu sendiri mungkin menarik minat DIYer, tetapi sekarang kita akan bercakap tentang sensor kelembapan tanah. https://site/

Video paling menarik di Youtube

Prolog.

Sudah tentu, sebelum mencipta semula roda, saya melayari Internet.

Penderia kelembapan pengeluaran industri ternyata terlalu mahal, dan saya tidak pernah berjaya mencari Penerangan terperinci sekurang-kurangnya satu sensor sedemikian. Fesyen untuk berdagang "babi dalam pokes", yang datang kepada kami dari Barat, nampaknya sudah menjadi kebiasaan.

Walaupun terdapat perihalan penderia amatur buatan sendiri pada rangkaian, semuanya berfungsi berdasarkan prinsip mengukur rintangan tanah kepada arus terus. Dan eksperimen pertama menunjukkan kegagalan sepenuhnya perkembangan sedemikian.

Sebenarnya, ini tidak mengejutkan saya, kerana saya masih ingat bagaimana, sebagai seorang kanak-kanak, saya cuba mengukur rintangan tanah dan menemui ... arus elektrik di dalamnya. Iaitu, jarum mikroammeter merekodkan arus yang mengalir di antara dua elektrod yang tersangkut ke dalam tanah.

Eksperimen yang mengambil masa seminggu penuh menunjukkan bahawa rintangan tanah boleh berubah dengan cepat, dan ia boleh meningkat secara berkala dan kemudian berkurangan, dan tempoh turun naik ini boleh dari beberapa jam hingga berpuluh-puluh saat. Di samping itu, dalam berbeza Pasu bunga, rintangan tanah berubah dengan cara yang berbeza. Ternyata kemudian, isteri memilih komposisi tanah individu untuk setiap tumbuhan.

Pada mulanya, saya benar-benar meninggalkan mengukur rintangan tanah dan juga mula membina sensor induksi, kerana saya menemui sensor kelembapan industri di Internet, yang mana ia ditulis bahawa ia adalah induksi. Saya akan membandingkan kekerapan pengayun rujukan dengan kekerapan pengayun lain, gegelungnya diletakkan pada pasu dengan tumbuhan. Tetapi apabila saya mula membuat prototaip peranti, saya tiba-tiba teringat bagaimana saya pernah berada di bawah "voltan langkah". Ini mendorong saya untuk melakukan satu lagi eksperimen.

Dan sesungguhnya, dalam semua yang terdapat di Internet struktur buatan sendiri, ia dicadangkan untuk mengukur rintangan tanah kepada arus terus. Bagaimana jika anda cuba mengukur rintangan arus ulang alik? Lagipun, secara teori, maka pasu bunga tidak boleh berubah menjadi "bateri".

Dikumpul skema yang paling mudah dan segera mengujinya pada tanah yang berbeza. Hasilnya memberangsangkan. Tiada kecenderungan yang mencurigakan ke arah peningkatan atau penurunan rintangan dikesan walaupun dalam beberapa hari. Selepas itu, andaian ini telah disahkan dalam semasa mesin penyiraman, yang kerjanya berdasarkan prinsip yang sama.

Litar elektrik penderia ambang kelembapan tanah.

Hasil penyelidikan, litar ini muncul pada satu cip tunggal. Mana-mana litar mikro yang disenaraikan akan berfungsi: K176LE5, K561LE5 atau CD4001A. Kami menjual litar mikro ini dengan harga 6 sen sahaja.

Sensor kelembapan tanah ialah peranti ambang yang bertindak balas terhadap perubahan rintangan kepada arus ulang alik (denyut pendek).

Pengayun induk dipasang pada elemen DD1.1 dan DD1.2, menghasilkan denyutan pada selang masa kira-kira 10 saat. https://site/

Mengasingkan kapasitor C2 dan C4. Mereka tidak masuk ke dalam litar pengukur D.C. yang dihasilkan oleh tanah.

Perintang R3 menetapkan ambang tindak balas, dan perintang R8 menyediakan histerisis penguat. Perintang pemangkas R5 menetapkan pincang awal pada input DD1.3.

Kapasitor C3 melindungi bunyi, dan perintang R4 menentukan rintangan input maksimum litar ukur. Kedua-dua elemen ini mengurangkan sensitiviti penderia, tetapi ketiadaannya boleh menyebabkan penggera palsu.

Anda juga tidak boleh memilih voltan bekalan litar mikro yang lebih rendah daripada 12 Volt, kerana ini mengurangkan sensitiviti sebenar peranti disebabkan penurunan nisbah isyarat-ke-bunyi.

Ramai tukang kebun dan tukang kebun kehilangan peluang untuk menjaga setiap hari untuk sayur-sayuran yang ditanam, beri, pokok buah-buahan kerana beban kerja atau cuti. Walau bagaimanapun, tumbuhan memerlukan penyiraman tepat pada masanya. Dengan bantuan sistem automatik yang mudah, anda boleh memastikan bahawa tanah di tapak anda mengekalkan yang diperlukan dan kelembapan yang stabil sepanjang ketiadaan awak. Untuk membina sistem penyiraman automatik taman, anda memerlukan elemen kawalan utama - sensor kelembapan tanah.

Sensor kelembapan

Penderia kelembapan juga kadangkala dipanggil meter kelembapan atau penderia kelembapan. Hampir semua meter kelembapan tanah di pasaran mengukur kelembapan menggunakan kaedah rintangan. Ini bukan kaedah yang tepat sepenuhnya kerana ia tidak mengambil kira sifat elektrolisis objek yang diukur. Bacaan peranti mungkin berbeza pada kelembapan tanah yang sama, tetapi dengan keasidan atau kandungan garam yang berbeza. Tetapi bagi tukang kebun eksperimen, bacaan mutlak instrumen tidak sepenting yang relatif, yang boleh diselaraskan untuk penggerak bekalan air dalam keadaan tertentu.

Intipati kaedah rintangan ialah peranti mengukur rintangan antara dua konduktor yang diletakkan di dalam tanah pada jarak 2-3 cm antara satu sama lain. Ini adalah biasa ohmmeter, yang disertakan dalam mana-mana penguji digital atau analog. Sebelum ini, instrumen sedemikian dipanggil avometer.

Terdapat juga peranti dengan penunjuk terbina dalam atau jauh untuk kawalan operasi atas keadaan tanah.

Mudah untuk mengukur perbezaan kekonduksian arus elektrik sebelum menyiram dan selepas menyiram menggunakan contoh pasu dengan pokok gaharu rumah. Bacaan sebelum menyiram 101.0 kOhm.

Bacaan selepas disiram selepas 5 minit 12.65 kOhm.

Tetapi penguji biasa hanya akan menunjukkan rintangan tanah antara elektrod, tetapi tidak akan dapat membantu dengan penyiraman automatik.

Prinsip operasi automasi

Dalam sistem penyiraman automatik, peraturan biasanya "siram atau jangan siram." Sebagai peraturan, tiada siapa yang perlu mengawal tekanan air. Ini disebabkan oleh penggunaan injap terkawal yang mahal dan peranti lain yang tidak perlu dan kompleks dari segi teknologi.

Hampir semua penderia kelembapan yang ditawarkan di pasaran, sebagai tambahan kepada dua elektrod, mempunyai reka bentuk mereka pembanding. Ini adalah peranti analog-ke-digital yang paling mudah yang menukar isyarat masuk ke dalam bentuk digital. Iaitu, pada tahap kelembapan yang ditetapkan, anda akan menerima satu atau sifar (0 atau 5 volt) pada outputnya. Isyarat ini akan menjadi sumber untuk penggerak seterusnya.

Untuk penyiraman automatik, pilihan yang paling rasional ialah menggunakan injap solenoid sebagai penggerak. Ia termasuk dalam pecah paip dan juga boleh digunakan dalam sistem pengairan titisan mikro. Dihidupkan dengan membekalkan 12 V.

Untuk sistem mudah yang beroperasi pada prinsip "sensor dicetuskan - air mengalir", sudah cukup untuk menggunakan pembanding LM393. Litar mikro ialah penguat operasi dwi dengan keupayaan untuk menerima isyarat arahan pada output pada tahap input boleh laras. Cip mempunyai output analog tambahan yang boleh disambungkan kepada pengawal atau penguji boleh atur cara. Anggaran analog Soviet bagi pembanding dwi LM393- litar mikro 521CA3.

Angka tersebut menunjukkan penyampai kelembapan siap pakai bersama penderia buatan China dengan harga $1 sahaja.

Di bawah ialah versi bertetulang, dengan arus keluaran 10A pada voltan ulang-alik sehingga 250 V, untuk $3-4.

Sistem automasi pengairan

Sekiranya anda berminat dengan sistem penyiraman automatik yang lengkap, maka anda perlu memikirkan tentang membeli pengawal boleh atur cara. Jika kawasan itu kecil, maka sudah cukup untuk memasang 3-4 sensor kelembapan jenis yang berbeza sayu. Sebagai contoh, taman memerlukan kurang penyiraman, raspberi menyukai kelembapan, dan tembikai memerlukan air yang mencukupi dari tanah, kecuali semasa tempoh kering yang berlebihan.

Berdasarkan pemerhatian dan pengukuran penderia kelembapan anda sendiri, anda boleh mengira keberkesanan kos dan kecekapan bekalan air di kawasan. Pemproses membolehkan anda membuat pelarasan bermusim, boleh menggunakan bacaan meter kelembapan, dan mengambil kira pemendakan dan masa dalam setahun.

Beberapa penderia kelembapan tanah dilengkapi dengan antara muka RJ-45 untuk menyambung ke rangkaian. Perisian tegar pemproses membolehkan anda mengkonfigurasi sistem supaya ia akan memberitahu anda tentang keperluan untuk menyiram media sosial atau mesej SMS. Ini adalah mudah dalam kes-kes di mana ia adalah mustahil untuk menyambung sistem automatik menyiram, contohnya, untuk tumbuhan dalaman.

Mudah digunakan untuk sistem automasi pengairan pengawal dengan input analog dan kenalan yang menyambungkan semua penderia dan menghantar bacaannya melalui satu bas ke komputer, tablet atau telefon bimbit. Penggerak dikawal melalui antara muka WEB. Pengawal sejagat yang paling biasa ialah:

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

ini peranti fleksibel, membolehkan anda memperhalusi sistem penyiraman automatik dan mengamanahkannya dengan kawalan penuh ke atas taman anda.

Skim automasi pengairan yang mudah

Sistem yang paling mudah automasi pengairan terdiri daripada penderia kelembapan dan alat kawalan. Anda boleh membuat sensor kelembapan tanah dengan tangan anda sendiri. Anda memerlukan dua paku, perintang 10 kOhm dan sumber kuasa dengan voltan keluaran 5 V. Sesuai dari telefon bimbit.

Litar mikro boleh digunakan sebagai peranti yang akan mengeluarkan arahan untuk menyiram LM393. Anda boleh membeli unit siap pakai atau memasangnya sendiri, maka anda memerlukan:

• perintang 10 kOhm - 2 pcs;
• 1 kOhm perintang - 2 pcs;
• 2 kOhm perintang - 3 pcs;
• perintang berubah-ubah 51-100 kOhm - 1 pc.;
• LED - 2 keping;
• mana-mana diod, tidak berkuasa - 1 pc.;
• transistor, sebarang kuasa sederhana PNP (contohnya, KT3107G) – 1 keping;
• kapasitor 0.1 mikron - 2 pcs;
• cip LM393- 1 PC;
• geganti dengan ambang operasi 4 V;
• papan litar.

Gambar rajah pemasangan dibentangkan di bawah.

Selepas pemasangan, sambungkan modul kepada bekalan kuasa dan sensor tahap kelembapan tanah. Kepada keluaran pembanding LM393 sambung penguji. Menggunakan perintang pembinaan, tetapkan ambang tindak balas. Dari masa ke masa, ia perlu diselaraskan, mungkin lebih daripada sekali.

Gambar rajah skematik dan pinout pembanding LM393 dibentangkan di bawah.

Automasi paling mudah sudah sedia. Ia cukup untuk menyambungkan penggerak ke terminal penutup, sebagai contoh, injap elektromagnet yang menghidupkan dan mematikan bekalan air.

Penggerak automasi pengairan

Utama penggerak Automasi pengairan ialah injap elektronik dengan dan tanpa kawalan aliran air. Yang terakhir lebih murah, lebih mudah untuk diselenggara dan diurus.

Terdapat banyak kren terkawal dan pengeluar lain.

Jika terdapat masalah dengan bekalan air di kawasan anda, beli injap solenoid dengan penderia aliran. Ini akan menghalang solenoid daripada terbakar jika tekanan air menurun atau bekalan air terputus.

Kelemahan sistem pengairan automatik

Tanah adalah heterogen dan berbeza dalam komposisinya, jadi satu sensor kelembapan boleh menunjukkan data yang berbeza di kawasan jiran. Di samping itu, beberapa kawasan dinaungi oleh pokok dan lebih lembap daripada yang terletak di kawasan yang cerah. Kedekatan juga mempunyai kesan yang ketara air bawah tanah, tahap mereka berhubung dengan ufuk.

Apabila menggunakan sistem pengairan automatik, landskap kawasan perlu diambil kira. Laman web ini boleh dibahagikan kepada sektor. Pasang satu atau lebih penderia kelembapan dalam setiap sektor dan hitung algoritma pengendaliannya sendiri untuk setiap sektor. Ini akan merumitkan sistem dengan ketara dan tidak mungkin anda akan dapat melakukannya tanpa pengawal, tetapi kemudiannya hampir sepenuhnya menyelamatkan anda daripada membuang masa dengan canggung berdiri dengan hos di tangan anda di bawah matahari yang terik. Tanah akan dipenuhi dengan kelembapan tanpa penyertaan anda.

Pembinaan sistem yang berkesan pengairan automatik tidak boleh berdasarkan hanya pada bacaan daripada penderia kelembapan tanah. Ia adalah penting untuk tambahan menggunakan penderia suhu dan cahaya dan mengambil kira keperluan fisiologi untuk air tumbuhan jenis yang berbeza. Perubahan musim juga mesti diambil kira. Banyak syarikat yang mengeluarkan kompleks automasi pengairan menawarkan fleksibel perisian Untuk wilayah yang berbeza, kawasan dan tanaman yang ditanam.

Apabila membeli sistem dengan sensor kelembapan, jangan tertipu dengan slogan pemasaran yang bodoh: elektrod kami disalut dengan emas. Walaupun begitu, maka anda hanya akan memperkayakan tanah dengan logam mulia dalam proses elektrolisis plat dan dompet ahli perniagaan yang tidak jujur.

Kesimpulan

Artikel ini bercakap tentang sensor kelembapan tanah, yang merupakan elemen kawalan utama penyiraman automatik. Prinsip operasi sistem automasi pengairan, yang boleh dibeli siap sedia atau dipasang sendiri, juga dibincangkan. Sistem paling mudah terdiri daripada sensor kelembapan dan peranti kawalan, gambar rajah pemasangan DIY yang turut dibentangkan dalam artikel ini.

Saya telah menulis banyak ulasan tentang automasi dacha, tetapi sejak itu kita bercakap tentang Bagi dacha, penyiraman automatik adalah salah satu bidang keutamaan automasi. Pada masa yang sama, anda sentiasa ingin mengambil kira pemendakan, supaya tidak sia-sia menjalankan pam dan membanjiri katil. Banyak salinan telah dipecahkan dalam perjalanan untuk mendapatkan data kelembapan tanah dengan lancar. Kami menyemak pilihan lain yang tahan terhadap pengaruh luar.

Sepasang penderia tiba dalam 20 hari dalam beg antistatik individu:




Ciri-ciri pada tapak web penjual:):
Jenama: ZHIPU
Jenis: Penderia Getaran
Bahan: Campuran
Output: Menukar sensor

Membongkar:


Kawat mempunyai panjang kira-kira 1 meter:


Sebagai tambahan kepada sensor itu sendiri, kit termasuk papan kawalan:




Panjang penderia sensor adalah kira-kira 4 cm:


Hujung penderia kelihatan seperti grafit - ia menjadi kotor dengan warna hitam.
Kami menyolder kenalan ke selendang dan cuba menyambungkan sensor:




Sensor kelembapan tanah yang paling biasa di kedai Cina ialah ini:


Ramai orang tahu bahawa selepas masa yang singkat ia dimakan oleh persekitaran luaran. Kesan kakisan boleh dikurangkan sedikit dengan menghidupkan kuasa sejurus sebelum pengukuran dan mematikannya apabila tiada pengukuran. Tetapi ini tidak banyak berubah, ini adalah rupa saya selepas beberapa bulan digunakan:




Seseorang cuba menggunakan dawai tembaga tebal atau rod keluli tahan karat, alternatif yang direka khusus untuk agresif persekitaran luaran berfungsi sebagai subjek ulasan.

Mari letakkan papan dari kit itu dan mari kita beralih kepada sensor itu sendiri. Sensor adalah jenis rintangan, mengubah rintangannya bergantung pada kelembapan persekitaran. Adalah logik bahawa tanpa persekitaran lembap rintangan sensor adalah sangat besar:


Mari kita turunkan sensor ke dalam segelas air dan lihat bahawa rintangannya adalah kira-kira 160 kOhm:


Jika anda mengeluarkannya, semuanya akan kembali kepada keadaan asalnya:


Mari kita beralih kepada ujian di lapangan. Dalam tanah kering kita melihat perkara berikut:


Tambah sedikit air:


Lagi (kira-kira satu liter):


Hampir sepenuhnya dituangkan satu setengah liter:


Saya menambah satu liter lagi dan menunggu 5 minit:

Papan mempunyai 4 pin:
1 + kuasa
2 bumi
3 keluaran digital
4 keluaran analog
Selepas ujian, ternyata output analog dan tanah disambungkan terus ke sensor, jadi jika anda bercadang untuk menggunakan sensor ini yang disambungkan ke input analog, papan tidak masuk akal. Jika anda tidak mahu menggunakan pengawal, anda boleh menggunakan output digital ambang tindak balas dilaraskan oleh potensiometer pada papan. Gambar rajah sambungan yang disyorkan oleh penjual apabila menggunakan output digital:


Apabila menggunakan input digital:


Mari kita susun susun atur kecil:


Saya menggunakan Arduino Nano di sini sebagai sumber kuasa tanpa memuat turun program. Output digital disambungkan ke LED. Sungguh melucukan bahawa LED merah dan hijau pada papan menyala pada mana-mana kedudukan potensiometer dan kelembapan persekitaran penderia, satu-satunya perkara ialah apabila ambang dicetuskan, lampu hijau bersinar sedikit lebih lemah:


Setelah menetapkan ambang, kami mendapati bahawa apabila kelembapan yang ditentukan dicapai pada output digital 0, jika terdapat kekurangan kelembapan, voltan bekalan ialah:




Nah, kerana kami mempunyai pengawal di tangan kami, kami akan menulis program untuk menyemak operasi output analog. Kami menyambungkan output analog sensor ke pin A1, dan LED ke pin D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // sensor const int analogOutPin = 9; // Output ke LED int sensorValue = 0; // baca nilai daripada sensor int outputValue = 0; // output nilai pada pin PWM dengan persediaan void LED() ( Serial.begin(9600); ) void loop() ( // baca nilai sensor sensorValue = analogRead(analogInPin); // terjemah julat nilai sensor yang mungkin ​​(400-1023 - tetapkan secara eksperimen) // dalam julat output PWM 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // hidupkan LED pada analogWrite kecerahan yang ditentukan(analogOutPin, outputValue ); // keluarkan nombor kami Serial.print ("sensor = ");
Saya mengulas keseluruhan kod, kecerahan LED adalah berkadar songsang dengan kelembapan yang dikesan oleh sensor. Sekiranya anda perlu mengawal sesuatu, maka sudah cukup untuk membandingkan nilai yang diperoleh dengan ambang tertentu yang ditentukan secara eksperimen dan, sebagai contoh, hidupkan geganti. Satu-satunya perkara yang saya cadangkan ialah memproses beberapa nilai dan menggunakan purata untuk perbandingan dengan ambang, kerana pancang atau penurunan rawak mungkin.
Kami membenamkan sensor dan melihat:


Output pengawal:

Jika anda mengalih keluarnya, output pengawal akan berubah:

Video pemasangan ujian ini berfungsi:

Secara umum, saya menyukai sensor itu; ia kelihatan tahan terhadap persekitaran luaran;
Sensor ini tidak boleh digunakan sebagai penunjuk kelembapan yang tepat (seperti semua yang serupa);

Jika ada minat, saya akan terus menulis tentang kraf negara saya.
Terima kasih kepada semua yang membaca ulasan ini hingga akhir, saya berharap seseorang maklumat ini akan berguna. Kawalan penuh ke atas kelembapan tanah dan kebaikan kepada semua orang!