Датчик дождя своими руками. Как собрать датчик дождя своими руками: пошаговая инструкция

Как сделать простой датчик дождя в домашних условиях. Какие схемы можно использовать для создания датчика осадков. Какие компоненты понадобятся для сборки датчика дождя своими руками. Как подключить и настроить самодельный датчик дождя.

Принцип работы датчика дождя

Датчик дождя — это устройство, которое позволяет определить наличие осадков и измерить их количество. Принцип работы большинства датчиков дождя основан на изменении электрического сопротивления при попадании влаги на чувствительный элемент.

Существует несколько основных типов датчиков дождя:

• Резистивные — измеряют сопротивление между двумя электродами
• Емкостные — измеряют изменение емкости при попадании воды
• Оптические — определяют наличие капель по отражению света
• Механические — используют опрокидывающийся механизм для измерения объема осадков

Для самостоятельной сборки проще всего использовать резистивный или механический тип датчика. Рассмотрим несколько вариантов простых схем.

Простая схема датчика дождя на транзисторе

Самый простой вариант датчика дождя можно собрать всего из нескольких компонентов:

• Транзистор NPN (например, BC547)
• Резистор 1 МОм
• Пьезоизлучатель
• Батарейка 9В
• Печатная плата

Схема подключения выглядит следующим образом:

1. База транзистора через резистор 1 МОм подключается к положительному полюсу батареи
2. Эмиттер транзистора — к отрицательному полюсу
3. Коллектор — к пьезоизлучателю
4. Второй вывод пьезоизлучателя — к положительному полюсу батареи

Чувствительный элемент представляет собой две близко расположенные металлические полоски на печатной плате. При попадании капель воды сопротивление между полосками уменьшается, транзистор открывается и пьезоизлучатель начинает издавать звук.

Датчик дождя на микросхеме 555

Более стабильную работу обеспечивает схема на популярном таймере NE555. Для ее сборки потребуются:

• Микросхема NE555
• Резисторы: 1 МОм, 100 кОм
• Подстроечный резистор 1 МОм
• Конденсатор 10 мкФ
• Зуммер
• Батарея 9В

Основные этапы сборки:

1. Подключить выводы микросхемы согласно даташиту
2. Вывод 2 микросхемы соединить с чувствительным элементом через резистор 1 МОм
3. Настроить порог срабатывания подстроечным резистором
4. Выход микросхемы подключить к зуммеру

Такая схема более помехоустойчива и позволяет регулировать чувствительность датчика.

Беспроводной датчик дождя на основе Zigbee

Для интеграции в систему умного дома можно собрать беспроводной датчик дождя на базе готового сенсора Zigbee. Понадобится:

• Датчик открытия двери Zigbee (например, Aqara)
• Механический датчик дождя с опрокидывающимся ковшом
• Провода для соединения
• Паяльник

Порядок сборки:

1. Разобрать корпус датчика открытия двери
2. Отпаять встроенный геркон
3. Припаять провода от механического датчика дождя
4. Собрать корпус и установить на улице

Такой датчик можно интегрировать в Home Assistant или другую систему автоматизации для подсчета количества осадков.

Подключение и калибровка самодельного датчика дождя

После сборки датчик необходимо правильно установить и откалибровать:

• Разместить сенсорный элемент на открытом пространстве
• Защитить электронику от влаги герметичным корпусом
• Подключить к контроллеру или системе автоматизации
• Провести калибровку, измерив объем воды на срабатывание
• Настроить пороги срабатывания в программе

При правильной настройке самодельный датчик дождя может быть достаточно точным и надежным устройством для измерения осадков.

Использование датчика дождя в системе умного дома

Интеграция датчика дождя в систему домашней автоматизации открывает широкие возможности:

• Автоматическое отключение полива при дожде
• Закрытие окон и маркиз при обнаружении осадков
• Включение водостоков и дренажных насосов
• Сбор статистики по количеству осадков
• Оповещения о сильном дожде

Для реализации этих сценариев можно использовать платформы вроде Home Assistant, настроив соответствующие автоматизации на основе показаний датчика дождя.

Преимущества самодельного датчика дождя

Сборка датчика дождя своими руками имеет ряд преимуществ по сравнению с покупкой готового устройства:

• Низкая стоимость комплектующих
• Возможность кастомизации под свои задачи
• Получение опыта работы с электроникой
• Простота ремонта и модернизации
• Отсутствие проприетарных протоколов

При этом самодельный датчик по точности и надежности может не уступать коммерческим аналогам при правильной сборке и настройке.

Типичные ошибки при сборке датчика дождя

При самостоятельном изготовлении датчика дождя следует избегать некоторых распространенных ошибок:

• Недостаточная герметизация электроники
• Неправильный выбор материала чувствительного элемента
• Отсутствие защиты от ложных срабатываний
• Нестабильное питание схемы
• Неоптимальное расположение датчика

Учет этих моментов поможет собрать надежный и точный датчик дождя своими руками. При возникновении проблем стоит проверить монтаж и откалибровать устройство заново.

Оптический датчик дождя. Тест, разборка и схема подключения модуля

Если нужно компактное устройство, способное измерять количество осадков или запускать какую-либо автоматику когда идет дождь – используйте оптический датчик дождя RG11 – это новый и относительно недорогой детектор, подходящий для любительских и профессиональных целей, в том числе устройств мониторинга погоды. RG11 ощущает попадание воды на внешнюю поверхность с помощью лучей инфракрасного света. Он использует тот же принцип обнаружения, что и автомобильные датчики дождя, управляющих стеклоочистителями, и подходит практически для любого применения, где требуется надежный и чувствительный детектор.

Описание датчика RG-11

Датчик состоит из прозрачного полусферического купола, внутри которого отражается и постоянно контролируется набор из четырех световых лучей. Купол также закрывает круглую печатную плату, прикрепленную к прочному пластиковому монтажному кронштейну. Когда дождь или какая-либо другая причина появления воды начинает формироваться на внешней стороне купола, картина отражения луча изменяется, что может быть преобразовано схемой и прошивкой контроллера, обрабатывающий входной сигнал. По мере того как капли воды стекают, испаряются или заменяются свежими каплями, картина отражения изменяется и постоянно отслеживается, а выходы срабатывают соответствующим образом. Выход датчика обеспечивают замыкание контактов встроенного миниатюрного реле.

Датчик RG-11 нуждается в источнике внешнего питания для работы, хотя есть также немного менее чувствительный режим «микропитание», который может быть включен чтоб обеспечивать работу от низковольтной батареи при минимальном потреблении тока. Кроме того, датчик может быть настроен на работу в шести различных режимах. Каждый режим соответствует разному типу замыкания контактов реле (количество и время замыкающих импульсов) в ответ на обнаруженные капель дождя. Эти различные режимы работы программируются положениями DIP-переключателя.

DIP-переключатель программирования режимов датчика

• Режим 0 – Режим дождемера с переключением: возможны шаги 0,2, 0,01 и даже 0,001 мм и дюймовые эквиваленты.
• Режим 1 – Датчик с переменной чувствительностью к интенсивности дождя.
• Режим 2 – Датчик конденсации
• Режим 3 – Управление стеклоочистителями
• Режим 4 – Контроль орошения
• Режим 5 – Режим капли: фактически режим необработанных данных, в котором замыкания контактов проходят через сигналы обнаружения падения и позволяют обрабатывать необработанные данные капли извне.

Надо установить DIP-переключатели так, чтобы датчик RG-11 вел себя правильно для соответствующих целей. Установите DIP-переключатели в соответствии с инструкциями, приведенными в руководстве по эксплуатации RG-11. Как правило, несколько положений переключателя (5, 6 и 7) устанавливают общий режим работы, а другие (1, 2, 3, 4) регулируют поведение в режимах. Также обратите внимание, что релейный выход RG-11 рассчитан на 24 В током до 1 А. Таким образом, RG-11 не может управлять нагрузкой с напряжением 220 В переменного тока без внешнего реле. Также RG-11 требует источника питания 9–30 В постоянного тока или 9–26 В переменного.

Для простого проекта (например сигнализатора дождя), понадобится всего несколько дополнительных деталей.

На рисунке RG-11 подключен в режиме «идет дождь». Здесь SW5 – в DIP-переключателе – устанавливает режим дождя, а SW3 продлевает моностабильный выход на 15 минут. В этой конфигурации RG-11 включает реле и, следовательно, подключенную нагрузку, чтобы указать, что идет дождь, когда он достигнет заданной интенсивности.

Чтобы предотвратить постоянное включение и выключение нагрузки (дребезг), включена опция «моностабильное удлинение», позволяющая удерживать выход во включенном состоянии в течение 15 минут после прекращения дождя.

Дождемер RG-11 может питаться от внешнего источника питания 5 В через разъем J2. Это может быть полезно в проектах с микроконтроллерами. J2 – это разъем «программа / связь», предназначенный для программирования и тестирования. Контакт 1 J2 является клеммой заземления (GND / 0 В), а контакт 2 J2 – клеммой питания (VCC / + 5 В).

(6-контактный разъем J2 припаян на правой стороне печатной платы RG-11)

(нижняя сторона платы RG-11)

Разборка датчика дает лучшее представление о том, как он работает, поскольку можно видеть инфракрасные передатчики / приемники и то, как они расположены внутри оптики. Если снять печатную плату и перевернуть ее, получим доступ к необходимым соединениям для устройства, которым управляете, DIP-переключателям для настройки работы датчика и контакты для связи.

Датчик дождя для контроллеров полива

Датчик дождя для блокировки включения таймеров автоматического полива GA-323, GA-324, GA-325, GA-328-2, GA-322S при дожде, мокрой и сырой погоде.

Инструкция по эксплуатации GAS-301

Датчик дождя подключается к вашему контроллеру полива или таймеру, чтобы приостановить автоматическую программу полива во время или после дождя. Перед использованием датчика, внимательно прочитайте инструкцию по эксплуатации. Датчик дождя разработан таким образом, чтобы работать с большинством моделей таймеров и контроллеров полива, представленных на рынке. Для настройки совместной работы, обратитесь к инструкции от вашего таймера или контроллера полива.

ВНИМАНИЕ!!! При установке избегайте мест, где датчик дождя может полностью погружаться под воду. Не устанавливайте датчик дождя внутри водостока. Датчик дождя должен быть установлен в месте где, он сможет измерить естественное количество выпавших осадков.

Датчик Дождя GAS-301

• Для ручной проверки датчика дождя нажмите на шток (1). При нажатии на шток датчик должен остановить полив.
• Крышка регулятор (2) — с ее помощью можно установить порог срабатывания в зависимости от количества осадков. Датчик можно запрограммировать на срабатывание при средней сумме осадков: Змм, 6мм, 12мм, 19мм и 25мм.
• Универсальный монтажный кронштейн (З) — позволяет легко закрепить датчик на различных поверхностях (на водостоке, на крыше, и т. п.). Датчик дождя должен быть установлен вертикально.
• Провод подключения (4) — используется для подключения датчика дождя к таймеру или контроллеру полива.

Инструкция по регулировке

Перед установкой датчика дождя, проверьте настройку на порог срабатывания на крышке регулятора (2). Датчик Дождя может срабатывать (останавливать полив) на разных значениях средней суммы осадков (Змм, 6мм, 12мм, 19мм и 25мм). Чтобы установить нужный вам порог срабатывания, установите крышку регулятора в соответствующее положение.

ВНИМАНИЕ!!! Не применяйте порог срабатывания Змм в местах с сырым климатом.

Датчик дождя работает по схеме «нормально замкнутый». Проверьте в инструкции для вашего таймера или контроллера полива, для работы с каким датчиком он рассчитан, «нормально замкнутый» или «нормально разомкнутый».

Подключения датчика дождя

Для подключения датчика дождя необходимо вставить штекер на свободном конце провода в гнездо на корпусе таймера полива или контроллера. Иногда датчик подключается не в гнездо, а к клеммам контроллера полива. в этом случае, вам понадобиться отрезать коннектор на конце провода, оголить провода и подключить их к клеммам на таймере или контроллере полива.

Монтаж Датчика Дождя

Датчик дождя должен быть установлен вертикально. Для монтажа выберите место, расположенное максимально близко к контроллеру. Для корректной работы датчика, необходимо обеспечить к нему доступ осадков и солнечного света, такой же интенсивности, как на поливаемом участке. Убедитесь, что на датчик дождя не попадает влага из разбрызгивателей или водостока.

Идеальным местом монтажа датчика дождя является внешняя сторона водостока . Установите скобу крепления на край водостока и зафиксируйте датчик .
Датчик Дождя также может быть установлен на любой подходящей твердой поверхности, такой как сторона крыши, сарая или забора. Используйте для крепления два винта нержавеющей стали, поставляемых в комплекте.

 Особенности работы датчика дождя GAS-301 с контроллером GA-323:

Датчик дождя GAS-301 отключает программу полива после дождя.

В случае начала дождя во время полива, полив датчиком остановлен не будет!

Как собрать схему датчика дождя

представляет собой простую схему датчика дождя, которую может очень легко построить ученик школьного класса и использовать для демонстрации его относительно полезной функции, возможно, среди своих друзей или на выставке научной ярмарки.

Использование IC 555 в качестве компаратора

Схема в основном построена с использованием IC 555 в качестве компаратора и обычно настроена на определение низкого сопротивления через воду на соответствующих входах.

Давайте попробуем понять, как построить простую схему датчика дождя с использованием IC 555:

На рисунке мы видим довольно простую конструкцию, состоящую из одного активного компонента, которым является IC 555.

Кроме IC, схема просто включает в себя несколько дешевых пассивных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы.

Мы знакомы с двумя важными режимами работы IC 555, а именно с нестабильным и моностабильным мультивибрационным режимом, однако IC устроен довольно необычно, совсем как компаратор.

Как это работает

Как показано на рисунке, сенсорные клеммы подключаются к положительному контакту и контакту № 2 микросхемы через резистор R1.

При попадании воды (вследствие дождя) на вышеуказанные входы здесь возникает низкое сопротивление. Предустановка P1 соответствующим образом настроена таким образом, чтобы любой тип воды на сенсорных входах запускал IC соответствующим образом.

Внезапное падение сопротивления на выводе № 2 микросхемы действует как импульс, который превышает потенциал на выводе № 2 более чем на 1/3 напряжения питания.

Эта активация мгновенно приводит к низкому уровню на выходе микросхемы, что приводит к включению подключенного зуммера. Схема зуммера подробно описана здесь, если вы хотите ее построить.

Пока сенсорный вход остается погруженным под воду, выходной сигнал продолжает работать в описанной выше ситуации.

Однако в тот момент, когда вода удаляется из указанных входных клемм, потенциал на контакте № 2 возвращается к уровню менее 1/3 напряжения питания, что приводит к повышению уровня выходного сигнала, возвращению его в исходное положение и отключению зуммера.

Описанная выше операция эффективно указывает на начало дождя, когда датчик правильно расположен для обнаружения.

Заряд внутри конденсатора C1 удерживает зуммер в течение некоторого времени даже после полного удаления воды из сенсорных входов.

Поэтому значение C1 должно быть выбрано соответствующим образом или может быть полностью устранено, если эта функция не требуется.

Изготовление сенсорного блока.

Объясняемая схема датчика дождя, очевидно, должна быть размещена в помещении, поэтому только клеммы датчика должны быть расположены снаружи с помощью длинных соединительных гибких проводов.

На рисунке показан простой способ изготовления сенсорного блока.

Используется небольшой пластик размером примерно 2 на 2 дюйма, и пара металлических винтов крепится к пластине. Расстояние между шнеками должно быть таким, чтобы никакая остаточная вода не могла застревать или закупориваться между ними, а образование воды поперек шнека обнаруживалось только до тех пор, пока продолжается дождь.

Провода от винтов должны быть аккуратно подключены к соответствующим точкам цепи. Цепь должна быть помещена в подходящий пластиковый корпус вместе с зуммером и батареей.

Перечень деталей

R1 = 1 МОм, R2 = 100 кОм,

P1 = 1 МОм предустановка, может быть заменена постоянным резистором 1 МОм

IC = 555, C1 = 10 мкФ/25 В,

Если приведенная выше схема кажется вам слишком сложной, то, возможно, вы могли бы реализовать ее с помощью одного транзистора и резистора, как показано на следующем рисунке:

Работа приведенной выше схемы довольно проста. Когда капли воды или капли дождя падают на сенсорное устройство, сделанное с помощью головок винтов, вода перекрывает головки винтов, позволяя небольшому электрическому току проходить через металл, вызывая срабатывание базы транзистора. Как только это происходит, транзистор начинает проводить и усиливает проводимость на своих клеммах коллектор/эмиттер.

Это приводит к включению подключенного зуммера, который теперь начинает гудеть или издавать звуковой сигнал, указывая на начало дождя снаружи и предупреждая об этом пользователя.

Генератор датчика дождя

Для приведенной выше схемы требуется готовый зуммер, поскольку он не имеет собственной схемы генератора. В следующей двухтранзисторной версии используется собственный генератор, поэтому готовый зуммер не требуется. Вместо этого будет достаточно небольшого динамика на 8 Ом, который можно использовать для создания резкого тона при обнаружении дождя.

Сенсорный блок снова собирается с помощью двух металлических винтов, закрепленных на пластиковом основании на расстоянии примерно одного сантиметра друг от друга.

Альтернативный датчик дождя/схема сигнализации с использованием микросхемы LM324

Альтернативную версию схемы сигнализации дождя можно увидеть ниже с использованием одной микросхемы LM324

О компании Swagatam

разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

☔ Дождемер Zigbee своими руками — Делитесь своими проектами!

посылка (Паррель) 14 декабря 2020 г., 18:16

#1

Последнее обновление: февраль 2023 г.

Сегодня я хочу поделиться с вами тем, как я сделал беспроводной датчик дождя Zigbee с батарейным питанием за 20 долларов. Он измеряет количество осадков в миллиметрах или дюймах. Кроме того, срок службы батареи составляет +2 года!

IMG_23312860 × 2116 1,35 МБ

Датчик двери/окна (https://aliexpress.com/item/32991903307.html)

Это датчик дождя снаружи. Теперь давайте разберем его, сняв верхнюю часть корпуса.

IMG_23084032×3024 1.91 МБ

IMG_23094032×3024 2.05 МБ

Датчик работает с герконом, который замыкается и снова открывается, когда ковш опрокидывается. Можно вытащить плату и посмотреть датчик.

IMG_23113024×4032 2,29 МБ

Чтобы сделать это беспроводным, мы должны перерезать провод! Я отрезал примерно такой длины. Затем осторожно зачистите провода, пока не увидите немного меди.

IMG_23123024×4032 1,75 МБ

IMG_23134032×3024 1,31 МБ

Следующий шаг — припаять провода к дверному датчику Aqara.
Обычно там есть геркон, но я его выпаял для другого проекта. Я бы посоветовал вам отпаять его, чтобы он не мешал магниту датчика дождя.

IMG_23144032×3024 2,21 МБ

Если это сделано, это выглядит так. Теперь вы можете протестировать его. Если вы еще этого не сделали, подключите датчик к ZHA, Z2M, Deconz и т. д.

IMG_23152016×1512 987 KB

Затем просто вставьте датчик Aqara в корпус. Обратите внимание, что провод проходит по корпусу. Я не мог его туда вставить, поэтому я отметил место, где провод проходит через раму, и сделал вырез. Таким образом, я все еще могу надеть верх.

IMG_23173024×4032 2,63 МБ

IMG_23204032×3024 2,61 МБ

Тестирование:

Так как же рассчитать количество осадков? Я нашел полезный обзор Amazon от «packetrat» для этого датчика дождя здесь. Он объясняет, как откалибровать датчик.

Вам необходимо откалибровать его, измерив площадь сбора поверхности и набрав контролируемое количество воды из шприца и т. д., подсчитывая импульсы. Я измерил свой размер 5 см x 11 см и 6 импульсов на 10 мл => 10/6 = 1,67 мл на импульс.

1 мм дождя = 0,1 5 11 см = 5,5 мл
1 дюйм дождя = 2,54 5 11 см = 139,70 мл

@ 6 импульсов на 10 мл => 10/6 = 1,67 мл на импульс

импульса/мм = 5,5/(10/6) = 3,3
импульса/дюйм = 139,7/(10/6) = 83,82

мм/импульс = 0,30303
дюйма/импульс = 0,01193

У меня также есть 6 насадок на 10 мл, поэтому я использовал 0,30303 мм на насадку. Если вы используете дюймы, это 0,01193 дюйма на наконечник. Мы можем использовать это в датчике для расчета количества осадков сегодня, через неделю, месяц и так далее.

Я установил два датчика для расчета. Один для подсчета случаев, когда сегодня датчик дождя был «закрыт»:

 датчик:
  - платформа: history_stats
    имя: сальто Rainsensor
    entity_id: binary_sensor.rainsensor_on_off # Датчик акара
    состояние: выключено
    тип: счет
    start: '{{ now(). replace(час=0, минута=0, секунда=0) }}'
    конец: '{{ сейчас() }}'
 

И тот, который рассчитывает дневное количество осадков

 шаблон:
  - датчик:
      - название: Осадки сегодня
        unit_of_measurement: мм
        state_class: total_increasing
        unique_id: rainfall_today
        состояние: >-
          {% set count = States('sensor.rainsensor_flips') | интервал (0) %}
          {% набор мм = количество * 0,30303 %}
          {%, если количество >= 0 %}
            {{ мм|круглый(1, 'пол') }}
          {% конец%}
        # Если у вас есть проблемы с удвоением истории датчика после перезапуска HA, добавьте строку ниже (@BigG)
        доступность: "{{ (состояния ('sensor.rainsensor_flips') не в ('неизвестно', 'недоступно')) }}"
 

Вот и все! Пришло время протестировать его под краном и увидеть увеличение датчика осадков!

Счетчик коммунальных услуг можно использовать для измерения осадков за неделю, месяц и год. Другие варианты можно найти здесь.

image762×274 18,1 КБ

Дождь за неделю, за месяц и за год на голландском языке

utility_meter:
  дождь_неделя:
    источник: sensor.rainfall_today
    цикл: еженедельно
    уникальный_ид: rainfall_week
  rain_month:
    источник: sensor.rainfall_today
    цикл: ежемесячно
    unique_id: rainfall_month
  дождь_год:
    источник: sensor.rainfall_today
    цикл: ежегодно
    unique_id: rainfall_year
 

image2500×988 130 КБ

Во время сильного шторма

 binary_sensor:
  - платформа: тенденция
    датчики:
      rainfall_trend:
        entity_id: sensor.rainfall_today
        max_samples: 2
 

 шаблон:
  - датчик:
      - название: "Интенсивность дождя"
        unit_of_measurement: 'мм/ч'
        state_class: измерение
        unique_id: rainfall_per_hour
        состояние: >-
          {% set rain_hour = ((state_attr('binary_sensor.rainfall_trend', 'градиент') | float(0)) * 3600) | раунд(1, 'пол') %}
          {% если rain_hour >= 0 %}
            {{час_дождя}}
          {% еще %}
            {{ 0 }}
          {% конец%}
 

Визуализируйте ежедневный дождь за месяц в виде графика с помощью Apexcharts-card

 type: custom:apexcharts-card
graph_span: 30 дней
заголовок:
 показать: правда
 Название: Дождь
 show_states: правда
охватывать:
 начало: день
 смещение: '-29d'
ряд:
 - объект: sensor.