Ta članek je nastal v povezavi z izdelavo avtomatskega zalivalnega stroja za nego sobne rastline. Mislim, da bo zalivalka sama po sebi lahko zanimiva za DIYerja, zdaj pa bomo govorili o senzorju vlage v tleh. https://site/

Najbolj zanimivi videi na Youtube

Prolog.

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

Senzorji vlažnosti industrijske proizvodnje izkazalo se je za predrago in nisem nikoli uspel najti natančen opis vsaj en tak senzor. Zdi se, da je moda trgovanja s "prašičjimi vrečami", ki je prišla k nam z Zahoda, že postala norma.

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

Pravzaprav me to ni prav nič presenetilo, saj se še spomnim, kako sem kot otrok poskušal izmeriti upornost zemlje in v njej odkril ... električni tok. To pomeni, da je igla mikroampermetra zabeležila tok, ki teče med dvema elektrodama, zataknjenima v zemljo.

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

Sprva sem popolnoma opustil merjenje upora tal in celo začel graditi indukcijski senzor, saj sem na internetu našel industrijski senzor vlage, o katerem je pisalo, da je indukcijski. Nameraval sem primerjati frekvenco referenčnega oscilatorja s frekvenco drugega oscilatorja, katerega tuljava je nameščena na lončku z rastlino. Toda ko sem začel izdelovati prototip naprave, sem se nenadoma spomnil, kako sem nekoč prišel pod "stopenjsko napetost". To me je spodbudilo k drugemu poskusu.

In res, v vseh najdenih na internetu domače strukture, je bilo predlagano merjenje odpornosti tal na enosmerni tok. Kaj pa, če poskusite izmeriti upor izmenični tok? Navsezadnje se v teoriji cvetlični lonec ne bi smel spremeniti v "baterijo".

Sestavil sem preprost diagram in ga takoj preizkusil na različnih tleh. Rezultat je bil spodbuden. Tudi v nekaj dneh ni bilo zaznati nobenih sumljivih nagnjenj k povečanju ali zmanjšanju odpornosti. Kasneje je bila ta domneva potrjena v tok zalivalni stroj, katerega delo je temeljilo na podobnem principu.

Električno vezje senzorja praga vlage v tleh.

Kot rezultat raziskave se je to vezje pojavilo na enem samem čipu. Katera koli od navedenih mikrovezij bo primerna: K176LE5, K561LE5 ali CD4001A. Ta mikrovezja prodajamo samo za 6 centov.

Senzor vlage v tleh je mejna 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 intervalih približno 10 sekund. https://site/

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

Upor R3 nastavi prag odziva, upor R8 pa histerezo ojačevalnika. Trimer upor R5 nastavi začetno prednapetost na vhodu DD1.3.

Kondenzator C3 je protišumni, upor R4 pa določa največji vhodni upor merilno vezje. Oba elementa zmanjšata občutljivost senzorja, vendar lahko njihova odsotnost povzroči lažne alarme.

Prav tako ne smete izbrati napajalne napetosti mikrovezja, nižje od 12 voltov, saj to zmanjša dejansko občutljivost naprave zaradi zmanjšanja razmerja med signalom in šumom.

Vlažnost tal je najpomembnejši agrotehnični parameter v pedologiji, geologiji, ekologiji in hortikulturi, ki resno vpliva na kakovostno delovanje ekološkega sistema – biogeocenoze. Danes obstaja veliko načinov za merjenje. V članku bomo govorili o določanju vlažnosti tal in primerjali učinkovitost različnih naprav za njeno merjenje.

Razlogi za potrebo po vlagi tal

Vlažnost je eden glavnih dejavnikov, ki vplivajo na rodovitnost tal. Izvaja naslednje naloge:

• obogatitev zelenjave in sadne kulture voda;
• vlažnost tal vpliva na količino zraka, raven soli in prisotnost škodljivih sestavin;
• zagotavlja plastično in gosto strukturo zemlje;
• vpliva na temperaturo in tudi na toplotno kapaciteto;
• ne dopušča preperevanja tal;
• prikazuje sposobnost tal za agrotehnične in kmetijske postopke.

Za popolno delovanje rastlinskega organizma morajo njegove celice in tkiva prejeti dovolj vode, zlasti med aktiviranjem življenjskih procesov.

Optimalna vlažnost tal

Nasvet #1. Upoštevati je treba, da mora biti raven optimalne vlažnosti med kalitvijo višja kot med zorenjem pridelkov.

Kako določiti vlažnost tal

Danes obstajajo naslednje metode za izračun vlažnosti tal:

• termostat-teža;
• radioaktivno - je meritev sevanja radioaktivnih snovi, ki se nahajajo v zemlji;
• električni – v v tem primeru določijo se odpornost tal, prevodnost, induktivnost in kapacitivnost;
• merilnik napetosti - metoda temelji na razliki vodne napetosti med faznimi mejami;
• optični - za to metodo je značilna odbojnost svetlobnih tokov;
• ekspresne metode, zlasti organoleptične.

Najpreprostejša in najpogostejša sta termostatska in organoleptična metoda. Prvi je najbolj natančen, drugi pa zahteva malo časa in ga ne potrebuje posebna oprema. Naprave za določanje električnega upora so navedene v tabeli.

Določanje električnega upora

V tem primeru se uporabljajo senzorji, ki so izdelani iz mavca. Ti senzorji vsebujejo 2 elektrodi, povezani neposredno z merilnikom. Električni upor material je odvisen od prisotnosti tekočine v njem, ki v skladu s tem meri stopnjo vlage v zemlji. V tla se naredijo luknje do želene globine in vanje se nato namestijo senzorji. Tesen stik med zaznavnim elementom in tlemi je pomemben (to je nujen dejavnik za vse merilnike vlage).

Sodobni tipi senzorjev uporabljajo zrnat material, ki obdaja posebno membrano in perforirane pokrove, ki so izdelani iz jekla ali PVC. To zagotavlja daljšo življenjsko dobo senzorjev, hitrejše odzivne čase in natančnejše meritve. Ti senzorji se lahko uporabljajo v avtomatsko krmiljenih namakalnih sistemih. Instrumenti za določanje vlage, opremljeni z dielektričnimi sondami, so navedeni v tabeli.

Meritve z dielektričnimi sondami TDR in EDR

Določanje indikatorjev vlažnosti tal s to metodo se izvede z izračunom dielektričnega medija, ki je odvisen od vlažnosti tal. Preverjanje prisotnosti vlage v zemlji izzove spremembo njene dielektrične konstante, kar omogoča merjenje razmerja med temi parametri. Prednost te vrste tipala je možnost prenosa meritev brez žic.

Danes obstajajo tudi naprave, katerih sonde se stalno nahajajo v cevi na zahtevani globini. V tem primeru se odčitki samodejno vzamejo in nato posredujejo opazovalcu. V skladu s tem je cena teh naprav veliko višja. Instrumenti za merjenje z uporabo zemeljskih tenziometrov so navedeni v tabeli.

Tenziometrska metoda za merjenje vlažnosti

Tenziometer je sestavljen iz keramičnega filtra, plastična cev in vakuumski manometer, takoj po polnjenju z vodo, ki se spusti v zemljo za izračun tlaka. Tekočina se premika keramični element, kar povzroči spremembo tlaka v cevi, pa tudi spremembe odčitkov števca. Po hidracijskem postopku ali padavinah v zemlji voda ne pride v cev, dokler se potencial ne premakne med zemljo in tenziometrom. Naprave so cevi, ki so na voljo za nakup, različnih dolžin za izračun vlažnosti tal na različnih globinah.

Naprave se praviloma uporabljajo za določanje začetka in konca zalivanja. Priporočljivo je, da jih postavite na različne globine, na primer 20 ali 40 centimetrov. Na podlagi rezultatov študije naprave je mogoče izmeriti začetno obdobje namakanja (na podlagi podatkov naprave, ki se nahaja blizu površine), kot tudi končni čas namakanja (glede na odčitke naprava, ki se nahaja globlje).

Kako povečati vlažnost tal

Za povečanje vlažnosti, na primer v rastlinjaku, poškropite posevke, poti, grelne naprave, kot tudi stekleni strop in povečati namakanje. Poleg namakanja po cevi se danes na kmetijah uporabljajo: škropljenje, podpovršinsko namakanje in kapljično namakanje. Najbolj priljubljena vrsta je škropljenje, v tem primeru se rastline hkrati zalivajo, temperatura listja in izhlapevanje se zmanjšata, pregrevanje posevkov pa se odpravi.

Namig #2. Za zmanjšanje ravni vlage v tleh struktura rastlinjaka treba je izvesti prezračevanje, povišati temperaturo zraka, zmanjšati število in količino zalivanja.

Ali regija vpliva na vlažnost tal?

Za moskovsko regijo so značilna podzolna, travnato-podzolna tla, siva gozdna tla in černozemi. Za ozemlje Urala - glinasto, peščeno in podzolično. Podzolna tla so pogosta v Sibiriji. V regiji Volga so černozemi in podzolična tla, v Leningradska regija Pogosto najdemo podzolična tla.

Kako izračunati optimalno obdobje in količino zalivanja

Številne študije kažejo, da lahko najbolj optimalne kazalnike potrebe rastlinskega organizma po vodi imenujemo fiziološko stanje. te rastline, sesalna sila listja, koncentracija in osmotski tlak celičnega soka itd.:

• Pogosto se izvaja določanje datumov namakanja z vizualno metodo, to je z zunanjimi znaki;
• naslednja indikativna metoda je merjenje vlažnosti tal na dotik;
• Približne stopnje namakanja je mogoče določiti z uporabo celotnega sevanja. Slednji se v tem primeru meri v obdobjih med postopki zalivanja.

Namakalna shema za različno vlažnost tal

Vlažnost tal je eden glavnih dejavnikov rodovitnosti. Razmislimo o glavnih zahtevah za namakanje tal različne stopnje gojenje zelenjave in sadja:

• zmerno zalivanje - ne dovolite namakanja in tudi popolnoma suha prst;
• škropljenje listov med cvetenjem - izvaja se obilno zalivanje poletni čas, po koncu cvetenja se rastlina redko izvaja v obdobju počitka;
• škropljenje v toplih letnih časih - tla poleti zahtevajo obilno zalivanje, zmanjšano v hladnem vremenu.

Odgovori na pogosta vprašanja

Vprašanje št. 1. Kako ugotoviti, ali je v tleh dovolj vlage?

V roko morate vzeti malo zemlje in jo stisniti; če se vlaga ne pojavi med prsti, odprite dlan. Gruda zemlje ni razpadla - to pomeni, da je raven vlage zadovoljiva.

Vprašanje št. 2. Kako lahko povečate vlažnost tal v rastlinjaku?

V tem primeru je treba povečati zalivanje, rahlo znižati temperaturo, rastline, tla in poti pa tudi poškropiti z vodo.

Vprašanje št. 3. V katerem obdobju rasti rastline potrebujejo največ vlage?

Med rastno sezono rastlinski organizmi najbolj potrebujejo intenzivno zalivanje.

Vprašanje št. 4. Katera je najboljša metoda za merjenje vlažnosti tal?

Najenostavnejša in najbolj priljubljena sta termostatska in organoleptična metoda.

Napake vrtnarjev, ki vodijo do namakanja

• Glavna napaka je neurejeno namakanje zemlje.
• Prav tako je treba opozoriti, da ni apnenja in pravilnega gnojenja tal, ki so nagnjene k zalivanju.
• Tudi vrtnarji pogosto pozabijo na organizacijo. drenažni sistem. Vse to na splošno negativno vpliva na kakovost tal.

Kot taka sta pojma pomanjkanje vlage ali zamakanje precej relativna. Visoka vlažnost tla v kombinaciji z velikimi mineralni dodatki, kot tudi ugodni temperaturni indikatorji, aktivira intenzivno fotosintezo, hitro rast pridelkov in povečanje skupne biomase. Skladno s tem, ko se temperatura zniža, podobno povečano vlaženje negativno vpliva. Kot lahko vidite, je parameter, kot je vlažnost tal, zelo pomemben pri gojenju katerega koli pridelka. različne vrste prsti in v različnih podnebnih širinah.

Mnogi vrtnarji in vrtnarji so prikrajšani za vsakodnevno nego posajene zelenjave, jagodičja, sadno drevje zaradi delovnega pritiska ali med dopustom. Vendar rastline potrebujejo pravočasno zalivanje. S pomočjo preprostih avtomatiziranih sistemov lahko zagotovite, da zemlja na vašem mestu ohrani potrebno in stabilna vlažnost ves čas tvoje odsotnosti. Za izgradnjo avtomatskega sistema za zalivanje vrta boste potrebovali glavni krmilni element - senzor vlage v tleh.

Senzor vlažnosti

Senzorji vlažnosti se včasih imenujejo tudi merilniki vlage ali senzorji vlažnosti. Skoraj vsi merilniki vlage v tleh na trgu merijo vlago z uporovno metodo. To ni povsem natančna metoda, ker ne upošteva elektroliznih lastnosti predmeta, ki ga merimo. Odčitki naprave so lahko različni pri enaki vlažnosti tal, vendar z različno kislostjo ali vsebnostjo soli. Toda za eksperimentalne vrtnarje absolutni odčitki instrumentov niso tako pomembni kot relativni, ki jih je mogoče pod določenimi pogoji prilagoditi aktuatorju za dovod vode.

Bistvo uporovne metode je, da naprava meri upor med dvema vodnikoma, ki sta nameščena v tleh na razdalji 2-3 cm drug od drugega. To je normalno ohmmeter, ki je vključen v kateri koli digitalni ali analogni tester. Prej so se takšni instrumenti imenovali avometri.

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

Preprosto merjenje razlike prevodnosti električni tok pred zalivanjem in po zalivanju na primeru lončka s sobno rastlino aloje. Odčitki pred zalivanjem 101,0 kOhm.

Odčitki po namakanju po 5 minutah 12,65 kOhm.

Toda običajni tester bo pokazal le upor zemlje med elektrodama, ne bo pa mogel pomagati pri samodejnem zalivanju.

Načelo delovanja avtomatizacije

Pri avtomatskih zalivalnih sistemih običajno velja pravilo »zalivaj ali ne zalivaj«. Praviloma nikomur ni treba regulirati tlaka vode. To je posledica uporabe dragih krmiljenih ventilov in drugih nepotrebnih, tehnološko zapletenih naprav.

Skoraj vsi senzorji vlage, ki jih ponujamo na trgu, imajo poleg dveh elektrod v svoji zasnovi primerjalnik. To je najpreprostejša analogno-digitalna naprava, ki pretvori dohodni signal v digitalno obliko. To pomeni, da boste pri nastavljeni ravni vlažnosti na njegovem izhodu prejeli eno ali nič (0 ali 5 voltov). Ta signal bo postal vir za naslednji aktuator.

Za samodejno zalivanje bi bila najbolj racionalna možnost uporaba elektromagnetnega ventila kot pogona. Vključen je v cevni prelom in se lahko uporablja tudi v mikrokapljičnih namakalnih sistemih. Vklopljen z napajanjem 12 V.

Za preproste sisteme, ki delujejo po principu "senzor se sproži - voda teče", je dovolj, da uporabite primerjalnik LM393. Mikrovezje je dvojni operacijski ojačevalnik z možnostjo sprejema ukaznega signala na izhodu na nastavljivi vhodni ravni. Čip ima dodaten analogni izhod, ki ga je mogoče povezati s programabilnim krmilnikom ali testerjem. Približen sovjetski analog dvojnega primerjalnika LM393- mikrovezje 521CA3.

Na sliki je prikazan že pripravljen rele za vlažnost skupaj s senzorjem kitajske izdelave za samo 1 dolar.

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

Sistemi za avtomatizacijo namakanja

Če vas zanima popoln avtomatski sistem za zalivanje, potem morate razmisliti o nakupu programabilnega krmilnika. Če je območje majhno, potem je dovolj, da namestite 3-4 senzorje vlažnosti različni tipi glazura. Na primer, vrt potrebuje manj zalivanja, maline ljubijo vlago, melone pa potrebujejo dovolj vode iz zemlje, razen v preveč sušnih obdobjih.

Na podlagi lastnih opazovanj in meritev senzorjev vlažnosti lahko približno izračunate stroškovno učinkovitost in učinkovitost oskrbe z vodo na območjih. Procesorji vam omogočajo sezonsko prilagajanje, lahko uporabljajo odčitke merilnikov vlage ter upoštevajo padavine in 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 namakanju družbeni mediji ali SMS sporočilo. To je priročno v primerih, ko ni mogoče vzpostaviti povezave avtomatiziran sistem zalivanje, na primer, za sobne rastline.

Priročen za uporabo v sistemu za avtomatizacijo namakanja krmilniki z analognimi in kontaktnimi vhodi, ki povezujejo vse senzorje in prenašajo njihove odčitke preko enega vodila na računalnik, tablico oz. mobilni telefon. Upravljanje pogonov poteka preko WEB vmesnika. Najpogostejši univerzalni krmilniki so:

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

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

Preprosta shema avtomatizacije namakanja

Najenostavnejši sistem avtomatizacija namakanja je sestavljena iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave. Senzor vlage v tleh lahko naredite z lastnimi rokami. Potrebovali boste dva žeblja, upor 10 kOhm in vir napajanja z izhodno napetostjo 5 V. Primerno iz mobilnega telefona.

Mikrovezje se lahko uporablja kot naprava, ki bo izdala ukaz za zalivanje LM393. Lahko kupite že pripravljeno enoto ali jo sestavite sami, potem boste potrebovali:

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

Shema sestavljanja je predstavljena spodaj.

Po montaži priključite modul na napajanje in senzor nivoja vlage v tleh. Na izhod primerjalnika LM393 priključite tester. S konstrukcijskim uporom nastavite prag odziva. Sčasoma ga bo treba prilagoditi, morda večkrat.

Shematski diagram in pinout primerjalnika LM393 predstavljeno 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 aktuator Namakalna avtomatika je elektronski ventil z in brez regulacije pretoka vode. Slednji so cenejši, lažji za vzdrževanje in upravljanje.

Obstaja veliko nadzorovanih žerjavov in drugih proizvajalcev.

Če na vašem območju obstajajo težave z oskrbo z vodo, kupite elektromagnetne ventile s senzorjem pretoka. To bo preprečilo, da bi elektromagnet pregorel, če tlak vode pade ali je dovod vode prekinjen.

Slabosti avtomatskih namakalnih sistemov

Tla so heterogena in se razlikujejo po sestavi, zato lahko en senzor vlage prikazuje različne podatke na sosednjih območjih. Poleg tega so nekatera območja v senci dreves in so bolj vlažna od tistih na sončnih območjih. Pomemben vpliv ima tudi bližina podtalnica, njihova višina glede na obzorje.

Pri uporabi avtomatskega namakalnega sistema je treba upoštevati teren območja. Spletno mesto lahko razdelimo na sektorje. V vsak sektor namestite enega ali več senzorjev vlažnosti in za vsakega izračunajte svoj algoritem delovanja. To bo znatno zapletlo sistem in malo verjetno je, da boste lahko brez krmilnika, vendar vam bo kasneje skoraj popolnoma prihranilo čas, ko boste nerodno stali s cevjo v rokah pod vročim soncem. Tla bodo napolnjena z vlago brez vaše udeležbe.

Gradnja učinkovit sistem avtomatizirano namakanje ne more temeljiti samo na odčitkih senzorjev vlage v tleh. Nujno je treba dodatno uporabiti temperaturne in svetlobne senzorje ter upoštevati fiziološke potrebe po vodi rastlin različnih vrst. Upoštevati je treba tudi sezonske spremembe. Številna podjetja, ki proizvajajo sisteme za avtomatizacijo namakanja, ponujajo prilagodljivo programsko opremo Za različne regije, pridelane površine in pridelki.

Pri nakupu sistema s senzorjem vlažnosti naj vas ne zavedejo neumni marketinški slogani: naše elektrode so prevlečene z zlatom. Tudi če je tako, potem boste le obogatili zemljo z žlahtno kovino v procesu elektrolize plošč in denarnice ne preveč poštenih poslovnežev.

Zaključek

Ta članek je govoril o senzorjih vlage v tleh, ki so glavni nadzorni element avtomatskega namakanja. Obravnavan je bil tudi princip delovanja avtomatiziranega namakalnega sistema, ki ga lahko kupite že pripravljenega ali sestavite sami. Najenostavnejši sistem je sestavljen iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave, katere diagram montaže DIY je bil predstavljen tudi v tem članku.