Ta članek je nastal v povezavi z izdelavo avtomatskega zalivalnega stroja za vzdrževanje sobnih rastlin. Mislim, da bi lahko sam škropilnik zanimal DIYerja, zdaj pa bomo govorili o senzorju vlažnosti tal. https: // stran /

Najbolj zanimivi videoposnetki na Youtube

Prolog.

Seveda, preden sem ponovno izumil kolo, sem šel po internetu.

Senzorji vlažnosti industrijska proizvodnja se je izkazalo za predrago in nisem uspel najti natančen opis vsaj en tak senzor. Zdi se, da je moda trgovanja z "mački v vrečah", ki je k nam prišla z Zahoda, postala norma.

Čeprav v omrežju obstajajo opisi samoizdelanih amaterskih senzorjev, vsi delujejo na principu merjenja odpornosti tal na enosmerni tok. In že prvi poskusi so pokazali popolno nedoslednost takšnega razvoja.

Pravzaprav me to ni prav presenetilo, saj se še spomnim, kako sem v otroštvu poskušal izmeriti upor tal in odkril ... električni tok v njej. To pomeni, da je puščica mikroampermetra zabeležila tok, ki teče med dvema elektrodama, zagozdenima v tleh.

Poskusi, ki so trajali cel teden, so pokazali, da se lahko odpornost tal spremeni precej hitro in se lahko občasno poveča in nato zmanjša, čas teh nihanj pa je lahko od nekaj ur do deset sekund. Poleg tega v različnih Cvetlični lončki, odpornost tal se razlikuje na različne načine. Kot se je pozneje izkazalo, žena izbere posamezno sestavo tal za vsako rastlino.

Sprva sem popolnoma opustil merjenje upora tal in začel celo graditi indukcijski senzor, saj sem v omrežju našel industrijski senzor vlažnosti, o katerem je pisalo, da je induktiven. Primerjal sem frekvenco referenčnega oscilatorja s frekvenco drugega oscilatorja, katerega tuljava je postavljena na lonec z rastlino. Ko pa sem začel s prototipom naprave, sem se nenadoma spomnil, kako sem nekoč prišel pod "napetost korakov". To me je spodbudilo k drugemu poskusu.

In res, v vseh, ki jih najdete na internetu domače konstrukcije, je bilo predlagano merjenje odpornosti tal na enosmerni tok. Kaj pa, če poskusite izmeriti upor izmenični tok? Konec koncev se teoretično lonec ne bi smel spremeniti v "baterijo".

Zbrano najpreprostejša shema in ga takoj preizkusili na različnih tleh. Rezultat je bil spodbuden. Tudi nekaj dni ni bilo ugotovljenih sumljivih tend po povečanju ali zmanjševanju odpornosti. Kasneje je bila ta domneva potrjena na trenutnem stroj za zalivanje, katerega delo je temeljilo na podobnem principu.

Električni tokokrog mejnega senzorja vlažnosti tal.

Kot rezultat raziskav se je to vezje pojavilo na enem samem mikrovezju. Vsako od naštetih mikrovezij bo primerno: K176LE5, K561LE5 ali CD4001A. Ta mikrovezja prodajamo za samo 6 centov.

Senzor vlage v tleh je mejna naprava, ki se odziva na spremembe AC ​​upora (kratki impulzi).

Na elementih DD1.1 in DD1.2 je sestavljen glavni oscilator, ki generira impulze z intervalom približno 10 sekund. https: // stran /

Ločilni kondenzatorji C2 in C4. Ne prehajajo v merilni krog D.C. ki jih ustvarja tla.

Upor R3 nastavi prag, upor R8 pa zagotavlja histerezo za ojačevalnik. Trimer R5 nastavi začetni odmik na vhodu DD1.3.

Kondenzator C3 je kondenzator proti motnjam, upor R4 pa določa največjo vhodno impedanco merilno vezje... Oba elementa zmanjšata občutljivost senzorja, vendar lahko njihova odsotnost povzroči lažne alarme.

Prav tako ne smete izbrati napajalne napetosti mikrovezja pod 12 voltov, saj to zmanjša dejansko občutljivost naprave zaradi zmanjšanja razmerja signal-šum.

Mnogi vrtnarji in vrtnarji so prikrajšani za možnost vsakodnevne skrbi za posajeno zelenjavo, jagode, sadno drevje zaradi obremenitve ali med dopustom. Vendar pa rastline potrebujejo pravočasno zalivanje. S pomočjo preprostih avtomatiziranih sistemov lahko zagotovite, da bodo tla na vašem mestu ohranila potrebne in stabilna vlažnost v času vaše odsotnosti. Za izgradnjo sistema za samodejno zalivanje vrta boste potrebovali glavni krmilni element - senzor vlage v tleh.

Senzor vlažnosti

Senzorji vlage se včasih imenujejo tudi merilniki vlage ali senzorji vlage. Skoraj vsi merilniki vlage v tleh na trgu merijo vlago na uporovni način. To ni povsem natančna metoda, ker ne upošteva elektroliznih lastnosti merjenega predmeta. Odčitki naprave so lahko različni pri isti vlažnosti tal, vendar z različno kislostjo ali vsebnostjo soli. Toda eksperimentalni vrtnarji niso toliko pomembni glede absolutnih odčitkov naprav kot relativnih odčitkov, ki jih je mogoče pod določenimi pogoji prilagoditi za aktuator za oskrbo z vodo.

Bistvo uporovne metode je, da naprava meri upor med dvema prevodnikoma, nameščenima v tleh na razdalji 2-3 cm drug od drugega. To je normalno ohmmeter ki je priložen vsakemu digitalnemu ali analognemu testerju. Prej so se takšna orodja imenovala avometri.

Obstajajo tudi naprave z vgrajenim ali daljinskim indikatorjem za operativni nadzor nad stanjem tal.

Preprosto izmeriti razliko v prevodnosti električni tok pred in po zalivanju na primeru lonca z domačo rastlino aloje. Odčitki pred zalivanjem 101,0 kOhm.

Odčitki po zalivanju v 5 minutah 12,65 kOhm.

Toda navaden tester bo pokazal le odpornost območja tal med elektrodami, vendar ne bo mogel pomagati pri samodejnem zalivanju.

Načelo delovanja avtomatizacije

Avtomatski namakalni sistemi imajo običajno pravilo »voda ali ne voda«. Praviloma nikomur ni treba regulirati sile vodnega tlaka. To je posledica uporabe dragih krmiljenih ventilov in drugih nepotrebnih, tehnološko zapletenih naprav.

Skoraj vsi senzorji vlažnosti na trgu imajo poleg dveh elektrod v svoji zasnovi primerjalnik... To je najpreprostejša analogno-digitalna naprava, ki pretvarja dohodni signal v digitalno obliko. Se pravi, pri nastavljeni ravni vlažnosti boste na njenem izhodu dobili enoto ali nič (0 ali 5 voltov). Ta signal bo postal vir za naslednjo izvršilno napravo.

Za samodejno zalivanje bi bila najbolj racionalna uporaba elektromagnetnega ventila kot aktuatorja. Vgrajen je v razpoke cevi in ​​se lahko uporablja tudi v sistemih mikro-kapljičnega namakanja. Vklopi se z napetostjo 12 V.

Za preproste sisteme, ki delujejo po principu "senzor se je sprožil - voda je izginila", je dovolj, da uporabite primerjalnik LM393... Mikrovezje je dvojni operacijski ojačevalnik z možnostjo sprejemanja ukaznega signala na izhodu z nastavljivo vhodno stopnjo. Čip ima dodaten analogni izhod, ki ga je mogoče povezati s programirljivim krmilnikom ali testerjem. Približni sovjetski analog dvojnega primerjalnika LM393- mikrovezje 521CA3.

Slika prikazuje že pripravljeno stikalo za vlažnost s senzorjem kitajske izdelave za samo 1 dolar.

Spodaj je izboljšana različica z izhodnim tokom 10 A pri izmenični napetosti do 250 V za 3-4 $.

Sistemi za avtomatizacijo namakanja

Če vas zanima popoln sistem samodejnega zalivanja, potem morate razmišljati o nakupu programabilnega krmilnika. Če je območje majhno, je dovolj, da namestite 3-4 senzorje vlažnosti za različni tipi glazuro. Na primer, vrt potrebuje manj zalivanja, maline imajo radi vlago, za melono pa zadostuje voda iz zemlje, razen v pretirano sušnih obdobjih.

Na podlagi lastnih opazovanj in meritev senzorjev vlage lahko približno izračunate učinkovitost in uspešnost oskrbe z vodo na območjih. Procesorji omogočajo sezonske prilagoditve, lahko uporabljajo odčitke merilnikov vlage, upoštevajo padavine, letni čas.

Nekateri senzorji vlage v tleh so opremljeni z vmesnikom RJ-45 za povezavo z omrežjem. Vdelana programska oprema procesorja vam omogoča, da konfigurirate sistem tako, da vas bo obvestil o potrebi po zalivanju socialna omrežja ali s SMS-om. To je priročno v primerih, ko ni mogoče povezati avtomatiziran sistem zalivanje, na primer, za sobne rastline.

Za sistem avtomatizacije namakanja je primeren za uporabo krmilniki z analognimi in kontaktnimi vhodi, ki povezujejo vse senzorje in prenašajo njihove odčitke preko enega vodila na računalnik, tablico oz. mobilni telefon... Izvršne naprave se upravljajo preko WEB vmesnika. Najpogostejši univerzalni krmilniki so:

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

to fleksibilne naprave, ki vam omogoča natančno nastavitev avtomatskega namakalnega sistema in mu zaupate popoln nadzor nad vrtom in zelenjavnim vrtom.

Preprosta shema avtomatizacije namakanja

Najpreprostejši sistem Namakalna avtomatika je sestavljena iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave. Senzor vlažnosti tal lahko izdelate z lastnimi rokami. Potrebovali boste dva žeblja, 10K upor in napajalnik 5V. Deluje z mobilnega telefona.

Kot napravo, ki bo izdala ukaz za zalivanje, lahko uporabite mikrovezje LM393... Lahko kupite že pripravljeno enoto ali jo sestavite sami, potem boste potrebovali:

• upori 10 kOhm - 2 kos;
• upori 1 kOhm - 2 kos;
• upori 2 kOhm - 3 kos;
• spremenljivi upor 51-100 kOhm - 1 kos;
• LED diode - 2 kos;
• katera koli dioda, ni močna - 1 kos;
• tranzistor, kateri koli povprečna moč PNP (na primer KT3107G) - 1 kos;
• kondenzatorji 0,1 mikrona - 2 kos;
• čip LM393- 1 računalnik;
• rele s pragom delovanja 4 V;
• vezje.

Shema montaže je predstavljena spodaj.

Po montaži priključite modul na napajanje in senzor nivoja vlage v tleh. Na izhod primerjalnika LM393 priključite tester. Nastavite prag odzivnosti s pomočjo obrezovalnega upora. Sčasoma ga bo treba popraviti, morda več kot enkrat.

Shematski diagram in razčlenitev primerjalnika LM393 je predstavljen spodaj.

Najenostavnejša avtomatizacija je pripravljena. Dovolj je, da na zapiralne sponke priključite aktuator, na primer elektromagnetni ventil, ki vklopi in izklopi dovod vode.

Aktuatorji za avtomatizacijo namakanja

Glavni izvršilna naprava avtomatizacija zalivanja je elektronski ventil z in brez regulacije pretoka vode. Slednji so cenejši, enostavnejši za vzdrževanje in upravljanje.

Obstaja veliko krmilnih žerjavov drugih proizvajalcev.

Če imate težave z oskrbo z vodo na vašem območju, kupite elektromagnetne ventile s senzorjem pretoka. To bo preprečilo, da bi solenoid izgorel, ko tlak vode pade ali je dovod vode prekinjen.

Slabosti avtomatskih namakalnih sistemov

Tla so heterogena in se razlikujejo po svoji sestavi, zato lahko en senzor vlage prikazuje različne podatke na sosednjih območjih. Poleg tega so nekatera območja zatemnjena z drevesi in so bolj vlažna kot tista na polnem soncu. Tudi bližina podtalnica, njihova raven glede na obzorje.

Pri uporabi avtomatskega namakalnega sistema morate upoštevati pokrajino območja. Parcelo lahko razdelimo na sektorje. Namestite enega ali več senzorjev vlage v vsak sektor in izračunajte svoj algoritem delovanja za vsak sektor. To bo znatno zapletlo sistem in malo verjetno je, da ne boste zmogli brez krmilnika, vendar vas bo pozneje skoraj v celoti prihranilo, da ne boste izgubljali časa za smešno stoje s cevjo v rokah pod soparnim soncem. Tla bodo brez vašega sodelovanja napolnjena z vlago.

Stavba učinkovit sistem avtomatsko namakanje ne more temeljiti samo na odčitkih senzorjev vlažnosti tal. Nujno je treba dodatno uporabiti temperaturne in svetlobne senzorje, upoštevati fiziološko potrebo po vodi v rastlinah različni tipi... Upoštevati je treba tudi sezonske spremembe. Mnoga podjetja, ki proizvajajo sisteme za avtomatizacijo namakanja, ponujajo prilagodljivost programsko opremo za različne regije, površine in pridelani pridelki.

Pri nakupu sistema s senzorjem vlažnosti naj vas ne zavedejo neumni marketinški slogani: naše elektrode so pozlačene. Tudi če je tako, potem boste v procesu elektrolize plošč in denarnic ne preveč poštenih poslovnežev le obogatili tla s plemenito kovino.

Zaključek

Ta članek je govoril o senzorjih vlažnosti tal, ki so glavni krmilni element samodejnega namakanja. Upoštevano je bilo tudi načelo delovanja sistema za avtomatizacijo namakanja, ki ga lahko kupite že pripravljenega ali sestavite sami. Najenostavnejši sistem je sestavljen iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave, katerega shema za montažo naredi sam je bila predstavljena tudi v tem članku.

Rastline se veliko bolj zavedajo stanja tal. O tem, kako lahko z njimi določimo hranila (tudi katera) v naših ležiščih, smo že govorili; naučili, kako prepoznati zemljo po divjih rastlinah, ki rastejo na njej. Danes imamo enako pomembno temo - kako s pomočjo rastlin določiti vrsto vodnega režima na zemljišču.

Za rastline je pomembno, koliko staljene snežne vode lahko tla shranijo, kako pogosto bo poleti deževalo, kakšno temperaturo bodo morale absorbirati korenine. Nobena voda ni njihovo veselje.
Vsi poznajo pojma "visoko barje" in "tundra". Zdi se, da je v teh naravnih območjih vedno veliko vode, tla so vedno vlažna. Toda tamkajšnje rastline so res žejne. Tundrski mahovi ne prepuščajo toplote, so kot izolatorji - pod njimi je vedno hladneje kot nad njimi. Zato je voda pod mahom mrzla, rastline jo slabo absorbirajo. In raztopljene huminske kisline ga naredijo preveč kislo. Strokovnjaki ne zaman imenujejo taka tla fiziološko suha. Kakšen je rezultat? Rastline v močvirjih in tundri so prisiljene varčevati z vodo, kot to počnejo rastline v sušnih regijah. Ni pomembno, da jih veliko dobesedno stoji v vodi.

Tudi v močvirnih krajih so suše, zato so brusnice po sušnem obdobju izginile iz močvirja v regiji Voronež. Zanjo se je izkazalo, da je pomanjkanje vlage bolj uničujoče kot njen večni presežek.

Kaj raste kje

Na dobro navlaženih (vendar ne močvirnih) tleh rastejo (pečenka), timoteja, čin, lira, kislica. Navadna zlata rozga ljubi peščena tla, iz katerega voda hitro odide, tudi kanadska zlata rozga ima raje travniška tla, vendar težka, vlažna.

Močvirski ognjič raste v dolgih pasovih ob bregovih rek in potokov, vsekakor pa so tam, kjer so tla močvirna, površine nizke. V takšnih razmerah ji je enako dobro tako na severnih otokih, kjer gnezdijo galebi in šumijo ptičje kolonije, kot v veliko toplejšem podnebju Altajskega ozemlja.

Podzemna voda

Druga raven globine podzemne vode je od enega metra do enega in pol. Tu iz preprostega koraka na poti ne nastanejo jame in voda se v njih ne pojavi. Vendar pa lahko korenine rastlin zlahka dosežejo.

Globlja raven podzemne vode - od enega in pol metra.

In potem je tu zgornja voda. Na suhem območju spomladi (po taljenju snega) ali poleti (po močnem deževju) se na površini zemlje nenadoma pojavijo luže. To se zgodi, ko se pod zemljo nahaja plast gline, ki preprečuje odhod vode. Nastanejo mini barja, tla se zakisajo. Čeprav je nizka velikost krožnika, je v njem le skodelica vode.
Potem rabiš vodnjak oz majhen ribnik na najnižji točki kopnega.

Ali je mogoče razumeti, na kakšni globini je voda?

Ko se podtalnica nahaja pod meter in pol, se naselijo na teh območjih (raste lahko le na tleh, kjer je podtalnica globoka!), Ogenj, goli sladki koren,.

In grmičevje, zelenjavo, rože lahko gojimo na nivoju podzemne vode 1-1,5 metra od zemeljske površine, na ravni 0,5-1 metra - samo zelenjavo in cvetje, nato pa na gredicah.

Če je voda še bližje, potem je potrebna, in to ne v eni sami primestni državi, ampak v vsem vrtnarjenju. Ločena neodvisna država lahko zapolni tla na svojem ozemlju, da je raven sprejemljiva za rastline.

Če je podtalnica globlja od dveh metrov, lahko rastejo in. Če zemlje ni čista voda, in mineraliziran (to je slanica), potem se ne sme dvigniti nad 3,5 metra. Dobro za vrtnarja in vrtnarja, ko so do vode štiri metre. Potem bodo rasle tako jablane kot hruške!

Opcije ...

Izkopljete lahko globoko luknjo (1,5 metra). Ali pa zvečer nasičite mesto s trilitrskimi pločevinkami in zjutraj preverite, ali je na stenah nakopičeno veliko vode v obliki kondenzata - tako iščejo vodonosnike. Samo vse te metode so zamudne.

Napisal sem veliko pregledov o avtomatizaciji poletne koče in od takrat prihaja prodam - potem je avtomatsko zalivanje eno od prednostnih področij avtomatizacije. Hkrati pa vedno želite upoštevati padavine, da ne bi zaman poganjali črpalk in ne poplavljali ležišč. Kar nekaj kopij je bilo razbitih na poti do brezhibnega pridobivanja podatkov o vlažnosti tal. Pregled vsebuje še eno možnost, ki je odporna na zunanje vplive.

Par senzorjev je prispel v 20 dneh v posameznih antistatičnih vrečkah:




Značilnosti na spletni strani prodajalca :):
Blagovna znamka: ZHIPU
Tip: senzor vibracij
Material: mešanica
Izhod: preklopni senzor

Razpakiranje:


Žica ima dolžino približno 1 meter:


Poleg samega senzorja komplet vključuje še kontrolni šal:




Dolžina senzorskih senzorjev je približno 4 cm:


Konice senzorjev so videti kot grafitne - umažejo se v črni barvi.
Spajkamo kontakte na šal in poskušamo povezati senzor:




Najpogostejši senzor vlage tal v kitajskih trgovinah je ta:


Marsikdo ve, da ga po kratkem času poje zunanje okolje. Učinek vpliva korozije lahko nekoliko zmanjšamo tako, da napajamo neposredno pred merjenjem in ga izklopimo, ko meritve ni. Ampak to se malo spremeni, takole je izgledal moj po nekaj mesecih uporabe:




Nekdo poskuša uporabiti debelo bakreno žico ali palice iz nerjavnega jekla, alternativo, posebej zasnovano za agresivne zunanje okolje deluje kot predmet pregleda.

Ploščo iz kompleta odložimo in poskrbimo za sam senzor. Senzor je uporovnega tipa, spreminja svojo odpornost glede na vlažnost okolja. Logično je, da je brez vlažnega okolja odpornost senzorja ogromna:


Senzor spustimo v kozarec vode in vidimo, da bo njegov upor približno 160 kOhm:


Če ga odstranite, se bo vse vrnilo v prvotno stanje:


Preidimo na testiranje na terenu. V suhi zemlji vidimo naslednje:


Dodamo malo vode:


Več (približno liter):


Skoraj v celoti nalili en liter in pol:


Dodal sem še liter in počakal 5 minut:

Plošča ima 4 zatiče:
1 + napajanje
2 zemljišča
3 digitalni izhod
4 analogni izhod
Po izbiranju se je izkazalo, da sta analogni izhod in ozemljitev neposredno povezana s senzorjem, tako da če nameravate uporabiti ta senzor s povezavo na analogni vhod, plošča nima veliko smisla. Če ni želje po uporabi krmilnika, lahko uporabite digitalni izhod, prag odziva se prilagodi s potenciometrom na plošči. Priporočena shema ožičenja pri uporabi digitalnega izhoda:


Pri uporabi digitalnega vhoda:


Sestavimo majhno postavitev:


Tukaj sem uporabil Arduino Nano kot vir napajanja, ne da bi naložil program. Digitalni izhod je povezan z LED. Smešno je, da sta rdeča in zelena LED dioda na plošči prižgana pri katerem koli položaju potenciometra in vlažnosti senzorskega okolja, edino, ko se sproži prag, zelena sveti malo šibkeje:


Po nastavitvi praga ugotovimo, da ko je določena vlažnost na digitalnem izhodu 0, ob pomanjkanju vlage je napajalna napetost:




No, ker imamo v rokah krmilnik, bomo napisali program za testiranje delovanja analognega izhoda. Povežite analogni izhod senzorja na pin A1 in LED na pin D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // senzor const int analogOutPin = 9; // Izhod na LED int senzorValue = 0; // preberi vrednost iz senzorja int outputValue = 0; // vrednost poslana na izhod PWM z nastavitvijo void () (Serial.begin (9600);) void loop () (// preberi vrednost senzorja sensorValue = analogRead (analogInPin); // prevedi obseg možnega senzorja vrednosti (400-1023 - nastavljen eksperimentalno) // na izhodno območje PWM 0-255 outputValue = map (sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // vklopi LED pri dani svetlosti analogWrite (analogOutPin, outputValue); // natisnite naše številke Serial.print ("sensor ="); Serial.print (sensorValue); Serial.print ("\ t output ="); Serial.println (outputValue); // zakasnitev (2) );)
Komentiral sem celotno kodo, svetlost LED je obratno sorazmerna z vlago, ki jo zazna senzor. Če je treba nekaj nadzorovati, potem je dovolj, da dobljeno vrednost primerjamo z eksperimentalno določenim pragom in na primer vklopimo rele. Edina stvar, ki jo priporočam, je, da obdelate več vrednosti in uporabite povprečje za primerjavo s pragom, tako da so možni naključni skoki ali padci.
Senzor potopimo in vidimo:


Izhod krmilnika:

Če ga odstranite, se bo izhod krmilnika spremenil:

Videoposnetek te testne gradnje:

Na splošno mi je bil senzor všeč, daje vtis, da je odporen na vplive zunanjega okolja, ali je tako - bo pokazal čas.
Tega senzorja ni mogoče uporabiti kot natančen indikator vlažnosti (kot tudi vseh podobnih), njegova glavna uporaba je določitev praga in analiza dinamike.

Če bo zanimivo, bom še naprej pisal o svojih dacha obrti.
Hvala vsem, ki ste to recenzijo prebrali do konca, upam, da bo kdo te informacije bo koristno. Ves popoln nadzor nad vlago in dobroto tal!