Ta članek je nastal v povezavi z gradnjo avtomatskega zalivalnega stroja za nego sobnih rastlin. Menim, da bo škropilnik sam po sebi zanimiv za DIYer, zdaj pa bomo govorili o senzorju vlažnosti tal. https: // stran /

Najbolj zanimivi videoposnetki na Youtubeu

Prolog.

Seveda sem pred ponovnim izumom kolesa šel po internetu.

Izkazalo se je, da so industrijski senzorji vlažnosti predragi in še vedno nisem našel podrobnega opisa vsaj enega takšnega senzorja. Zdi se, da je moda za trgovino z "mačkami v vrečah", ki je k nam prišla z Zahoda, postala običajna.

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

Pravzaprav me to v resnici ni presenetilo, saj se še vedno spominjam, kako sem v otroštvu poskušal izmeriti upor zemlje in v njej odkril ... električni tok. To pomeni, da je puščica mikroampermetra zabeležila tok, ki teče med obema elektrodama, zataknjenima v tla.

Poskusi, ki so trajali cel teden, so pokazali, da se lahko odpornost tal precej hitro spremeni in se lahko občasno povečuje in nato zmanjšuje, obdobje teh nihanj pa je lahko od nekaj ur do več deset sekund. Poleg tega se v različnih cvetličnih lončkih odpornost tal spreminja na različne načine. Kot se je kasneje izkazalo, žena za vsako rastlino izbere individualno sestavo tal.

Sprva sem popolnoma opustil merjenje odpornosti tal in začel celo graditi indukcijski senzor, saj sem v omrežju našel industrijski senzor vlažnosti, o katerem je pisalo, da je induktiven. Nameraval sem primerjati frekvenco referenčnega oscilatorja s frekvenco drugega oscilatorja, katerega tuljava je postavljena na lonec rastline. Ko pa sem začel s prototipiranjem naprave, sem se nenadoma spomnil, kako sem nekoč prišel pod "koračno napetost". To me je spodbudilo, da poskusim z drugim poskusom.

Dejansko je bilo v vseh samoizdelanih konstrukcijah, najdenih v omrežju, predlagano merjenje odpornosti tal na enosmerni tok. Kaj če poskusite izmeriti AC upor? Navsezadnje se teoretično cvetlična posoda ne bi smela spremeniti v "baterijo".

Sestavil sem najpreprostejšo shemo in jo takoj preizkusil na različnih tleh. Rezultat je bil spodbuden. Tudi nekaj dni niso ugotovili sumljivih tendenc k povečevanju ali zmanjševanju upora. Nato se je ta predpostavka potrdila na delujočem zalivalnem stroju, katerega delovanje je temeljilo na podobnem principu.

Električni tokokrog praga senzorja vlažnosti tal.

Kot rezultat raziskav se je to vezje pojavilo na enem samem mikrovezju. Katero koli od naštetih mikrovezjev bo storilo: K176LE5, K561LE5 ali CD4001A. Ta mikrovezja prodamo za samo 6 centov.

Senzor vlažnosti tal je pražna naprava, ki se odziva na spremembe odpornosti na izmenični tok (kratki impulzi).

Na elementih DD1.1 in DD1.2 je sestavljen glavni oscilator, ki proizvaja impulze v intervalu približno 10 sekund. https: // stran /

Ločilni kondenzatorji C2 in C4. Ne prenesejo enosmernega toka, ki ga tvori zemlja, v merilno vezje.

Upor R3 nastavi prag, upor R8 pa omogoči histerezo ojačevalnika. Trimer R5 nastavi začetni odmik na vhodu DD1.3.

Kondenzator C3 je anti-interferenčni kondenzator, upor R4 pa določa največjo vhodno upornost merilnega vezja. Oba elementa zmanjšujeta občutljivost senzorja, vendar lahko njihova odsotnost povzroči lažne alarme.

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

Mnogi vrtnarji in vrtnarji so zaradi obremenitve ali med dopustom prikrajšani za vsakodnevno oskrbo zasajene zelenjave, jagodičja, sadnega drevja. Vendar pa rastline potrebujejo pravočasno zalivanje. S pomočjo preprostih avtomatiziranih sistemov lahko zagotovite, da bodo tla na vašem mestu ves čas vaše odsotnosti vzdrževala potrebno in stabilno vlago. Če želite zgraditi vrtni sistem za samodejno zalivanje, boste potrebovali glavni nadzorni element - senzor vlažnosti tal.

Senzor vlažnosti

Senzorji vlažnosti se včasih imenujejo tudi merilniki vlage ali senzorji vlage. Skoraj vsi merilniki vlage v tleh na trgu vlago merijo na uporovni način. Ta metoda ni povsem natančna, ker ne upošteva elektroliznih lastnosti merjenega predmeta. Odčitki naprave so lahko različni pri isti vlažnosti tal, vendar z različno kislostjo ali vsebnostjo soli. Toda poskusni vrtnarji pri absolutnih odčitkih naprav niso tako pomembni kot relativni, ki jih je mogoče pod določenimi pogoji prilagoditi aktuatorju oskrbe z vodo.

Bistvo uporovne metode je, da naprava meri upor med dvema vodnikoma, postavljenima v tla na razdalji 2-3 cm drug od drugega. To je normalno ohmmeterki je vključen v kateri koli digitalni ali analogni tester. Prej so bila takšna orodja imenovana avometri.

Obstajajo tudi naprave z vgrajenim ali oddaljenim indikatorjem za operativno spremljanje stanja tal.

Na primeru lonca z domačo rastlino aloe je enostavno izmeriti razliko v električni prevodnosti pred zalivanjem in po zalivanju. Odčitki pred zalivanjem 101,0 kOhm.

Odčitki po zalivanju v 5 minutah 12,65 kΩ.

Toda navaden preizkuševalec bo pokazal samo odpornost tal med elektrodama, vendar ne bo mogel pomagati pri samodejnem zalivanju.

Načelo delovanja avtomatizacije

Avtomatski namakalni sistemi običajno imajo pravilo "voda ali ne voda". Praviloma ni treba nikomur uravnavati tlaka vode. To je posledica uporabe dragih nadzorovanih ventilov in drugih, nepotrebnih, tehnološko zapletenih naprav.

Skoraj vsi senzorji vlažnosti na trgu, poleg dveh elektrod, imajo svojo zasnovo primerjalnik... To je najpreprostejša analogno-digitalna naprava, ki pretvori dohodni signal v digitalno obliko. Se pravi, pri nastavljeni ravni vlažnosti boste na izhodu prejeli eno ali nič (0 ali 5 voltov). Ta signal bo vir za nadaljnji aktuator.

Za samodejno zalivanje bi bilo najbolj smotrno uporabiti elektromagnetni ventil kot pogon. Vgrajen je v razpoke cevi in \u200b\u200bse lahko uporablja tudi v sistemih za namakanje z mikro kapljicami. Vklopi se z uporabo napetosti 12 V.

Za preproste sisteme, ki delujejo po principu "senzor se je sprožil - voda je odšla", je dovolj, da uporabimo primerjalnik LM393... Mikrovezje je dvojni operacijski ojačevalnik z zmožnostjo sprejemanja ukaznega signala na izhodu z nastavljivim vhodnim nivojem. Čip ima dodaten analogni izhod, ki ga je mogoče priključiti na programabilni krmilnik ali tester. Približni sovjetski analog dvojne primerjalne naprave LM393 - mikrovezje 521CA3.

Slika prikazuje pripravljeno stikalo za vlago s kitajskim senzorjem za samo 1 USD.

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

Sistemi za avtomatizacijo namakanja

Če vas zanima polnopravni sistem za samodejno zalivanje, morate razmisliti o nakupu programabilnega krmilnika. Če je območje majhno, potem je dovolj, da namestite 3-4 senzorje vlažnosti za različne vrste namakanja. Na primer, vrt potrebuje manj zalivanja, maline obožujejo vlago, vode iz tal pa je dovolj za melono, razen v pretirano sušnih obdobjih.

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

Nekateri senzorji vlage v tleh so opremljeni z vmesnikom RJ-45 za povezavo z omrežjem. Vdelana programska oprema procesorja vam omogoča, da sistem konfigurirate tako, da vas bo prek družbenih omrežij ali SMS sporočil o potrebi po zalivanju. To je priročno v primerih, ko je nemogoče priključiti avtomatiziran namakalni sistem, na primer za sobne rastline.

Za sistem avtomatizacije namakanja je primeren za uporabo krmilniki z analognimi in kontaktnimi vhodi, ki povezujejo vse senzorje in odčitavajo podatke po enem vodilu v računalnik, tablični računalnik ali mobilni telefon. Izvršne naprave se nadzorujejo prek spletnega vmesnika. Najpogostejši univerzalni krmilniki so:

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

Gre za prilagodljive naprave, ki omogočajo natančno nastavitev samodejnega namakalnega sistema in mu zaupajo popoln nadzor nad vrtom in zelenjavnim vrtom.

Preprosta shema avtomatizacije namakanja

Najenostavnejši sistem za avtomatizacijo namakanja je sestavljen iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave. Senzor vlažnosti tal lahko naredite z lastnimi rokami. Potrebovali boste dva žeblja, 10K upor in napajalnik 5 V. Primerno iz mobilnega telefona.

Mikrovezje lahko uporabimo kot napravo, ki bo izdala ukaz za zalivanje 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 - 2 kos;
• katera koli dioda, ne zmogljiva - 1 kos;
• tranzistor, kateri koli povprečni moči PNP (na primer KT3107G) - 1 kos;
• kondenzatorji 0,1 mikrona - 2 kos;
• čip LM393 - 1 računalnik;
• rele s pragom 4 V;
• vezje.

Diagram montaže je predstavljen spodaj.

Po montaži priključite modul na napajanje in senzor nivoja vlage v tleh. Na primerjalni izhod LM393 priključite tester. Z obrezovalnim uporom nastavite odzivni prag. Sčasoma ga bo treba popraviti, morda večkrat.

Shematski diagram in pinout primerjalnika LM393 predstavljeni spodaj.

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

Pogoni za avtomatizacijo namakanja

Glavni pogon za avtomatizacijo namakanja je elektronski ventil z in brez regulacije pretoka vode. Slednji so cenejši, enostavnejši za vzdrževanje in upravljanje.

Obstaja veliko nadzorovanih žerjavov drugih proizvajalcev.

Če imate težave z oskrbo z vodo na vašem območju, kupite magnetne ventile s senzorjem pretoka. To bo preprečilo izgorevanje solenoida, ko tlak vode pade ali dotok vode preneha.

Pomanjkljivosti samodejnih namakalnih sistemov

Tla so heterogena in se po svoji sestavi razlikujejo, zato lahko en senzor vlage prikazuje različne podatke o sosednjih območjih. Poleg tega so nekatera območja zatemnjena z drevesi in so bolj vlažna kot na soncu. Poleg tega ima pomemben vpliv bližina podzemne vode, njihova raven glede na obzorje.

Pri uporabi avtomatiziranega namakalnega sistema je treba upoštevati krajino območja. Zaplet lahko razdelimo na sektorje. V vsak sektor namestite enega ali več senzorjev vlage in izračunajte svoj algoritem delovanja za vsak sektor. To bo sistem znatno zapletlo in brez krmilnika skorajda ne bo mogoče, pozneje pa vas bo skoraj popolnoma prihranilo pred zapravljanjem časa na smešnem stojišču s cevjo v rokah pod sončnim soncem. Tla bodo napolnjena z vlago brez vašega sodelovanja.

Izdelava učinkovitega avtomatiziranega namakalnega sistema ne more temeljiti le na odčitkih senzorjev vlažnosti tal. Nujno je treba dodatno uporabiti senzorje temperature in svetlobe, upoštevati fiziološko potrebo po vodi v rastlinah različnih vrst. Upoštevati je treba tudi sezonske spremembe. Številna podjetja, ki izdelujejo sisteme za avtomatizacijo namakanja, ponujajo prilagodljivo programsko opremo za različne regije, območja in pridelane pridelke.

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

Zaključek

Ta članek govori o senzorjih vlage v tleh, ki so glavni nadzorni element samodejnega namakanja. Upoštevano je tudi načelo delovanja sistema za avtomatizacijo namakanja, ki ga lahko kupite že pripravljenega ali sestavite sami. Najenostavnejši sistem je sestavljen iz senzorja vlage in krmilne naprave, katerih diagram montaže DIY je bil prav tako predstavljen v tem članku.

Rastline se veliko bolj zavedajo stanja tal. Govorili smo že o tem, kako jih lahko uporabimo za določanje hranil (vključno s tistimi) v naših posteljah; se naučili prepoznati zemljo po divjih rastlinah, ki rastejo na njej. Danes imamo enako pomembno temo - kako z rastlinami določiti vrsto vodnega režima na zemljišču.

Za rastline je pomembno, koliko stopljene snežne vode lahko zemlja shrani, kako pogosto bo poleti deževalo, kakšno temperaturo bodo morale absorbirati korenine. Ni vsa voda njihova radost.
Vsi poznajo pojma "visoko barje" in "tundra". Zdi se, da je v teh naravnih deželah vode vedno v izobilju, tla so vedno vlažna. Toda tamkajšnje rastline so res žejne. Mahovi iz tundre ne prepuščajo toplote, so kot izolatorji - pod njimi je vedno hladneje kot nad njimi. Zato je voda pod mahom hladna, rastline jo slabo absorbirajo. In raztopljene huminske kisline ga naredijo preveč kislega. Strokovnjaki za nič ne imenujejo taka tla fiziološko suha. Kakšen je rezultat? Rastline v dvignjenem barju 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 močvirnatih krajih je suša, zato so brusnice po sušnem obdobju iz močvirja v regiji Voronjež izginile. Zanjo se je odsotnost vlage izkazala za bolj uničujočo kot njen večni presežek.

Kaj kje raste

Na dobro navlaženih (vendar ne močvirnatih) tleh (mladice) rastejo, timotej, rang, lira, kislica. Navadna zlata rozga ima rada peščena tla, iz katerih voda hitro odhaja, kanadska zlata rozga pa ima raje tudi travniška tla, vendar težka, vlažna.

Močvirski ognjič raste v dolgih pasovih ob bregovih rek in potokov, toda tam, kjer so tla močvirnata, so območja gotovo nizka. V takih razmerah ji je enako dobro tako na severnih otokih, kjer gnezdijo galebi in šumijo kolonije ptic, kot tudi v precej toplejšem podnebju na altajskem ozemlju.

Podtalnica

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

Globlji nivo podtalnice - od enega metra in pol.

In potem je vrh. Na suhem območju spomladi (po taljenju snega) ali poleti (po močnem deževju) se na površini tal nenadoma pojavijo luže. To se zgodi, ko je pod zemljo plast gline, ki preprečuje odvajanje vode. Nastanejo mini barja, tla se zakisajo. Čeprav je najnižja velikost krožnika, je pa v njej le skodelica vode.
Potem potrebujete vodnjak ali majhen ribnik na najnižji točki kopnega.

Ali je mogoče razumeti, na kateri globini je voda?

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

In grmičevje, zelenjavo, cvetje lahko gojimo na nivoju podtalnice 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 primestni državi, ampak v celotnem vrtnarjenju. Ločena neodvisna država lahko na svojem ozemlju napolni zemljo, da bo raven sprejemljiva.

Če je podtalnica globlja od dveh metrov, lahko rastete in. Če zemlja ne vsebuje čiste vode, temveč mineralizirano (to je slanico), se ne sme dvigniti nad 3,5 metra. Dobro za vrtnarja in vrtnarja, ko so do vode štirje metri. Potem bodo rasle tako jablane kot hruške!

Opcije ...

Izkopljete lahko globoko luknjo (1,5 metra). Ali pa silišče zvečer prisilite s trilitrskimi pločevinkami, zjutraj pa preverite, ali se na stenah nabere veliko vode v obliki kondenzata - tako iščejo vodonosniki. Samo vse te metode so zamudne.

O poletnih kočah sem napisal že veliko mnenj in ker govorimo o poletnih kočah, je samodejno zalivanje eno prednostnih področij avtomatizacije. Hkrati želite vedno upoštevati padavine, da ne bi zaman poganjali črpalk in ne poplavljali postelj. Kar nekaj kopij je bilo polomljenih na poti do brezhibnega pridobivanja podatkov o vlažnosti tal. V pregledu je še ena možnost, ki je odporna na zunanje vplive.

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




Značilnosti na spletnem mestu prodajalca :):
Blagovna znamka: ZHIPU
Tip: senzor vibracij
Material: mešanica
Izhod: preklopni senzor

Razpakiranje:


Dolžina žice je približno 1 meter:


V kompletu je poleg senzorja tudi kontrolni šal:




Dolžina senzorjev senzorjev je približno 4 cm:


Konice senzorjev izgledajo kot grafit - črno se umažejo.
Stike spajkamo na šal in poskusimo povezati senzor:




Najpogostejši senzor vlažnosti tal v kitajskih trgovinah je:


Marsikdo ve, da ga po kratkem času zaužije zunanje okolje. Učinek vpliva korozije lahko nekoliko zmanjšamo tako, da uporabimo moč neposredno pred meritvijo in jo izklopimo, ko meritev ni. Ampak to se ne spremeni veliko, tako je moja izgledala po nekaj mesecih uporabe:




Nekdo poskuša uporabiti debelo bakreno žico ali palice iz nerjavečega jekla, alternativa, zasnovana posebej za agresivno okolje, je predmet pregleda.

Odložimo ploščo iz kompleta in poskrbimo za sam senzor. Senzor je uporovnega tipa, ki spreminja svojo odpornost glede na vlažnost okolja. Logično je, da je brez mokrega okolja odpornost senzorja velika:


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


Če ga vzamete ven, se bo vse vrnilo v prvotno stanje:


Pojdimo na preizkušanje na terenu. V suhi zemlji vidimo naslednje:


Dodajmo še vodo:


Več (približno liter):


Skoraj popolnoma vlijemo en liter in pol:


Dodal sem še liter in čakal 5 minut:

Tabla ima 4 nožice:
1 + napajalnik
2 zemljišče
3 digitalni izhod
4 analogni izhodi
Po klicanju se je izkazalo, da sta analogni izhod in ozemljitev neposredno povezana s senzorjem, zato, če nameravate ta senzor uporabiti s povezavo na analogni vhod, plošča nima veliko smisla. Če ni potrebe po uporabi krmilnika, potem lahko uporabite digitalni izhod, odzivni prag se prilagodi s potenciometrom na plošči. Priporočen prodajni načrt ožičenja pri uporabi digitalnega izhoda:


Ko uporabljate digitalni vhod:


Sestavimo majhno postavitev:


Tu sem Arduino Nano uporabil kot vir energije brez nalaganja programa. Digitalni izhod je povezan z LED. Smešno je, da rdeče in zelene LED diode na plošči svetijo na katerem koli položaju potenciometra in vlažnosti okolja senzorja. Edina stvar, ko se sproži prag, je zelena lučka nekoliko šibkejša:


Ko smo nastavili prag, dobimo, da ko je določena vlažnost na digitalnem izhodu 0, ob pomanjkanju vlage, napajalna napetost:




No, ker imamo v rokah krmilnik, bomo napisali program za testiranje delovanja analognega izhoda. Analogni izhod senzorja priključite na pin A1, LED pa na pin D9 Arduino Nano.
const int analogInPin \u003d A1; // const senzorja int analogOutPin \u003d 9; // izhod na LED int sensorValue \u003d 0; // branje vrednosti s senzorja int outputValue \u003d 0; // vrednost, dana izhodu PWM z nastavitvijo praznine LED () (Serial.begin (9600);) void loop () (// preberemo vrednost senzorja sensorValue \u003d analogRead (analogInPin); // prevedemo obseg možnih senzorjev vrednosti (400-1023 - nastavite eksperimentalno) // na izhodno območje PWM 0-255 outputValue \u003d map (sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // vklop LED pri dani svetlosti analogWrite (analogOutPin, outputValue); // natisnemo naše številke Serial.print ("sensor \u003d"); Serial.print (sensorValue); Serial.print ("\\ t output \u003d"); Serial.println (outputValue); // delay delay (2 );)
Komentiral sem celotno kodo, svetlost LED je obratno sorazmerna vlažnosti, ki jo zazna senzor. Če je treba nekaj nadzorovati, je dovolj, da dobljeno vrednost primerjate s eksperimentalno določenim pragom in na primer vklopite rele. Edino, kar priporočam, je obdelava več vrednosti in uporaba povprečja za primerjavo s pragom, zato so možni naključni skoki ali padci.
Senzor potopimo in vidimo:


Izhod krmilnika:

Če odstranite izhod krmilnika se bo spremenil:

Video posnetka te testne gradnje:

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

Če je zanimivo, bom še naprej pisal o svojih obrtnih dačah.
Zahvaljujem se vsem, ki ste to kritiko prebrali do konca, upam, da bodo komu te informacije koristne. Popoln nadzor nad vlago in dobroto tal!