Датчик влажности почвы своими руками: пошаговая инструкция по изготовлению

Как сделать датчик влажности почвы своими руками. Какие компоненты понадобятся для создания датчика. Как правильно собрать и подключить датчик влажности почвы. Какие преимущества имеет самодельный датчик перед готовыми решениями.

Принцип работы датчика влажности почвы

Датчик влажности почвы позволяет определить уровень содержания влаги в грунте. Принцип его работы основан на измерении электропроводности почвы — чем больше в ней воды, тем лучше она проводит электрический ток. Существует несколько типов датчиков влажности почвы:

• Резистивные — измеряют сопротивление почвы
• Емкостные — измеряют диэлектрическую проницаемость почвы
• Тензометрические — измеряют силу всасывания воды почвой

Для самостоятельного изготовления наиболее подходят резистивные датчики, так как они имеют простую конструкцию и не требуют сложных компонентов. Рассмотрим пошаговую инструкцию по созданию такого датчика.

Необходимые компоненты для сборки датчика влажности почвы

Для изготовления простого резистивного датчика влажности почвы понадобятся следующие компоненты:

• Два электрода из нержавеющей стали или оцинкованного металла
• Резистор на 10 кОм
• Провода для подключения
• Плата Arduino или другой микроконтроллер
• Макетная плата

Дополнительно могут пригодиться:

• LCD-дисплей для вывода показаний
• Корпус для защиты электроники
• Источник питания (батарейки или блок питания)

Все эти компоненты доступны в магазинах радиодеталей или на популярных маркетплейсах.

Пошаговая инструкция по сборке датчика влажности почвы

Процесс изготовления датчика влажности почвы своими руками состоит из нескольких этапов:

Шаг 1: Подготовка электродов

Вырежьте из листа нержавеющей стали или оцинкованного металла два электрода размером примерно 5х2 см. Очистите их поверхность от загрязнений. Для улучшения проводимости можно покрыть электроды слоем припоя.

Шаг 2: Сборка схемы

Соберите на макетной плате следующую схему:

• Подключите один электрод к выводу 5В Arduino
• Второй электрод соедините через резистор 10 кОм с выводом GND
• Точка соединения электрода и резистора подключается к аналоговому входу A0 Arduino

Шаг 3: Программирование микроконтроллера

Загрузите в Arduino следующий скетч для считывания показаний с датчика:

«`cpp const int sensorPin = A0; int sensorValue = 0; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { sensorValue = analogRead(sensorPin); Serial.print(«Влажность почвы: «); Serial.println(sensorValue); delay(1000); } «`

Этот код считывает аналоговое значение с датчика и выводит его в Serial Monitor каждую секунду.

Шаг 4: Калибровка датчика

Для калибровки датчика выполните следующие действия:

1. Поместите электроды в сухую почву и запишите показания
2. Затем погрузите их в воду и снова запишите значение
3. Используйте эти два значения как крайние точки для определения уровня влажности

Шаг 5: Установка датчика

Поместите электроды в почву на глубину 5-10 см. Убедитесь, что они не касаются друг друга. Для защиты электроники от влаги поместите плату в водонепроницаемый корпус.

Преимущества самодельного датчика влажности почвы

Изготовление датчика влажности почвы своими руками имеет ряд преимуществ:

• Низкая стоимость по сравнению с готовыми решениями
• Возможность настройки под конкретные задачи
• Обучение принципам работы электроники и программирования
• Легкость ремонта и замены компонентов

Применение датчика влажности почвы

Самодельный датчик влажности почвы может использоваться в различных сферах:

• Автоматизация полива растений
• Мониторинг состояния почвы в теплицах
• Контроль влажности в сельском хозяйстве
• Научные исследования почв

При подключении к системе автоматизации такой датчик позволяет создать «умную» систему полива, которая будет включаться только при необходимости, экономя воду и предотвращая переувлажнение почвы.

Возможные проблемы и их решение

При изготовлении и использовании самодельного датчика влажности почвы могут возникнуть некоторые проблемы:

• Коррозия электродов — используйте нержавеющую сталь или регулярно заменяйте электроды
• Неточные показания — проведите повторную калибровку датчика
• Короткое замыкание — убедитесь, что электроды не соприкасаются
• Выход из строя при длительном использовании — защитите электронику от влаги

Большинство этих проблем легко решается при правильном обслуживании датчика.

Заключение

Изготовление датчика влажности почвы своими руками — интересный проект, который позволяет не только сэкономить средства, но и получить полезный инструмент для ухода за растениями или проведения исследований. Следуя пошаговой инструкции, даже начинающий электронщик сможет создать работающее устройство. Экспериментируйте с различными типами электродов и схемами подключения, чтобы добиться наилучших результатов для ваших конкретных задач.

Стабильный датчик влажности почвы своими руками

Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки

Эта статья возникла в связи с постройкой автоматической поливальной машины для ухода за комнатными растениями. Думаю, что и сама поливальная машина может представлять интерес для самодельщика, но сейчас речь пойдёт о датчике влажности почвы. https://oldoctober.com/

Самые интересные ролики на Youtube

Близкие темы.

Самодельный автомат для полива комнатных растений.

Оглавление.

1. Пролог.
2. Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.
3. Как это работает?
4. Конструкция электродов.

Пролог.

Конечно, прежде чем изобретать велосипед, я пробежался по Интернету.

Датчики влажности промышленного производства оказались слишком дороги, да и мне так и не удалось найти подробного описания хотя бы одного такого датчика. Мода на торговлю «котами в мешках», пришедшая к нам с Запада, уже похоже стала нормой.

Описания самодельных любительских датчиков в сети хотя и присутствуют, но все они работают по принципу измерения сопротивления почвы постоянному току. А первые же эксперименты показали полную несостоятельность подобных разработок.

Собственно, это меня не очень удивило, так как я до сих пор помню, как в детстве пытался измерять сопротивление почвы и обнаружил в ней… электрический ток. То есть стрелка микроамперметра фиксировала ток, протекающий между двумя электродами, воткнутыми в землю.

Эксперименты, на которые пришлось потратить целую неделю, показали, что сопротивление почвы может довольно быстро меняться, причём оно может периодически увеличиваться, а затем уменьшаться, и период этих колебаний может быть от нескольких часов до десятков секунд. Кроме этого, в разных цветочных горшках, сопротивление почвы меняется по-разному. Как потом выяснилось, жена подбирает для каждого растения индивидуальный состав почвы.

Вначале я и вовсе отказался от измерения сопротивления почвы и даже начал сооружать индукционный датчик, так как нашёл в сети промышленный датчик влажности, про который было написано, что он индукционный. Я собирался сравнивать частоту опорного генератора с частотой другого генератора, катушка которого одета на горшок с растением. Но, когда начал макетировать устройство, вдруг вспомнил, как однажды попал под «шаговое напряжение». Это и натолкнуло меня на очередной эксперимент.

И действительно, во всех, найденных в сети самодельных конструкциях, предлагалось замерять сопротивление почвы постоянному току. А что, если попытаться измерить сопротивление переменному току? Ведь по идее, тогда вазон не должен превращаться в «аккумулятор».

Собрал простейшую схему и сразу проверил на разных почвах. Результат обнадёжил. Никаких подозрительных поползновений в сторону увеличения или уменьшения сопротивления не обнаружилось даже в течение нескольких суток. Впоследствии, данное предположение удалось подтвердить на действующей поливальной машине, работа которой была основана на подобном принципе.

Вернуться наверх к меню.

Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.

В результате изысканий появилась эта схема на одной единственной микросхеме. Подойдёт любая из перечисленных микросхем: К176ЛЕ5, К561ЛЕ5 или CD4001A. У нас эти микросхемы продают всего по 6 центов.

R1 = 22MΩ R2, R9 = 12kΩ R3 = 470kΩ R4 = 30kΩ R5 = 47kΩ R6 = 1MΩ R7 = 5,1MΩ R8 = 22MΩ

C1 = 1µF C2 = 1µF C3, C4 = 0,1µF C5 = 10µF DD1 = К561ЛЕ5 R9 = из расчёта 1kΩ на каждый Вольт напряжения питания.

Датчик влажности почвы представляет собой пороговое устройство, реагирующее на изменение сопротивления переменному току (коротким импульсам).

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с интервалом около 10 секунд. https://oldoctober.com/

Конденсаторы C2 и C4 разделительные. Они не пропускают в измерительную цепь постоянный ток, которые генерирует почва.

Резистором R3 устанавливается порог срабатывания, а резистор R8 обеспечивает гистерезис усилителя. Подстроечным резистором R5 устанавливается начальное смещение на входе DD1.3.

Конденсатор C3 – помехозащищающий, а резистор R4 определяет максимальное входное сопротивление измерительной цепи. Оба эти элемента снижают чувствительность датчика, но их отсутствие может привести к ложным срабатываниям.

Не стоит также выбирать напряжение питания микросхемы ниже 12 Вольт, так как это снижает реальную чувствительность прибора из-за уменьшения соотношения сигнал/помеха.

Внимание!

Я не знаю, может ли длительное воздействие электрических импульсов оказать вредное воздействие на растения. Данная схема была использована только на стадии разработки поливальной машины.

В реальной конструкции автомата для полива растений я использовал другую схему, которая генерирует всего один короткий измерительный импульс в сутки, приуроченный ко времени полива растений.

Вернуться наверх к меню.

Как это работает?

Прямоугольные импульсы большой длительности (поз.1), проходя через делитель напряжения, образованного элементами C2, R2, R3, Rпочвы, R4, C3, превращаются в короткие импульсы (поз.2). Эти импульсы через конденсатор С4 поступают на вход элемента DD1.3. Туда же, через резистор R6, поступает некоторый уровень постоянного напряжения (поз.3) с делителя напряжения R5.

Когда общий уровень напряжения на входе DD1.3 (поз.4) достигает порога срабатывания компаратора (отмечено красной точкой), запускается одновибратор на DD1.3, DD1.4. Длительность управляющего импульса на выходе DD1.4 определяется постоянной времени R7, C5.

Вернуться наверх к меню.

Конструкция электродов.

Конструкция электродов должна обеспечить возможность измерения влажности почвы возле корней растения. Это особенно актуально для кактусов, полив которых осуществляется мизерным количеством воды.

Для изготовления электродов я сначала выбрал стальную углеродистую проволоку, но она слишком быстро заржавела, и её пришлось заменить на нержавеющею.

Для уменьшения уровня внешних электромагнитных помех, электроды соединяются со схемой экранированным кабелем, оплётка которого подключена к корпусу прибора.

А это детали, из которых были собраны электроды.

1. Винт М3х8.
2. Гровер М3.
3. Шайба М3.
4. Лепесток М3.
5. Втулка – сталь, Ø8х10мм.
6. Винт М3х6.
7. Пластина – стеклотекстолит S = 2мм.
8. Электрод – нерж. сталь Ø1,6х300мм.

Наверное, можно было бы выбрать и другой способ крепления электродов. Но, я выбрал такое крепление, чтобы можно было оперативно регулировать глубину погружения тридцатисантиметровых электродов в почву, а кабель, при этом, не создавал слишком большую нагрузку при погружении электродов в неглубокий горшок.

15 Июль, 2011 (13:36) в Сделай сам

Однажды кликнул по подобной ссылке и нашёл много интересного для себя, хотя и не интересовался смежной темой. Если объявление не в теме, не обессудьте! Честно пытался выбрать самые интересные.

Датчик-измеритель влажности почвы – делаем индикатор на Arduino для комнатных растений своими руками

Наконец я воплощаю эту задумку. Я собираюсь сделать датчик влажности почвы на базе Arduino, с ЖК-дисплеем 16х2, часами реального времени (показывают время даже при отключенном питании), датчиком температуры и SD-картой (дата-логгером).

Он может быть полезен в биотехнологических/ биологических/ ботанических проектах или проектах по сохранению растительности.

Суть проекта заключается в том, что я собираюсь сделать на базе Ардуино индикатор влажности почвы для комнатных растений, который можно собрать стационарным или портативным. Он сможет проводить измерения каждые Х миллисекунд, в зависимости от настроек.

Сделать зонды более долговечными можно путем пускания тока на короткий промежуток времени (дважды за 30 миллисекунд в моем случае) и оставлять их отключенными на определенное время (например, 1 800 000 миллисекунд = (30x60x1000) = 30 минут). Чтобы задать это значение, нужно изменить задержку в самом конце файла «project.ino».

Раз у нас имеется датчик, проводящий измерения каждые Х миллисекунд, нам нужно установить предельные значения. Значения будут меняться от пиковых 1000 до средних 400, чем ниже значение, тем ниже сопротивление. Так как зонды измеряют сопротивление между двумя штырями, нужно взять значение 400, или близкое к нему, за 100%-ную влажность. А большее значение сопротивления, 1000 или выше, за уровень влажности 0%. Значит, нам нужно установить соответствие значений 1000 – 400 как 0 – 100%.

Ниже мы рассмотрим, как это сделать своими руками.

Шаг 1: Собираем все необходимые материалы

Вам понадобятся:

• Arduino Uno (например)
• часы реального времени DS3231 с батарейкой
• MicroSD + SD адаптер или SD-карта
• SD-модуль
• ЖК-дисплей 16х2
• датчик уровня влажности почвы YL-69
• провода
• потенциометр, я использовал на 47 кОм, но лишь потому, что не нашел на 10 или 20 кОм в своей коллекции
• макетная плата

Все эти компоненты вполне доступны и совсем недороги.

Шаг 2: Соединяем компоненты

Теперь нужно соединить компоненты та, как показано на картинке. Из-за того, что модели ЖК-дисплеев и часов реального времени различаются у каждого производителя, при соединении проводов сверяйтесь с инструкцией, чтобы быть уверенным, что все соединения верны.

ЖК-дисплей

На схеме и на картинке показано корректное подключение дисплея (с названиями выводов).

Схема подключения:

1. VSS Ground, рельса GND на макетной плате
2. VDD рельса +5V на макетной плате
3. V0 средний штырек потенциометра (регулируемый вывод)
4. RS пин 10 на плате Arduino
5. RW земля, рельса GND на макетной плате
6. E пин 9 на плате Arduino
7. D0 оставляем не соединенным
8. D1 оставляем не соединенным
9. D2 оставляем не соединенным
10. D3 оставляем не соединенным
11. D4 пин 7 на плате Arduino
12. D5 пин 6 на плате Arduino
13. D6 пин 5на плате Arduino
14. D7 пин 3на плате Arduino
15. A рельса +5V на макетной плате
16. K земля, рельса GND на макетной плате

Модуль SD-карты

Схема подключения:

1. GND GND на макетной плате
2. +5V рельса +5V на макетной плате
3. CS пин 4 на плате Arduino
4. MOSI пин 11 на плате Arduino
5. SCK пин 13на плате Arduino
6. MISO пин 12 на плате Arduino

Датчик YL-69

Мы будем подключать только три вывода:

1. VCC пин 2 на плате Arduino
2. GND рельса GND земли на макетной плате
3. A0 аналоговый вывод A0

Вывод D0 мы использовать не будем, это цифровой вывод, в нашем проекте он не нужен.

Часы реального времени DS 3231 с батарейкой

Батарейка нужна, чтобы часы продолжали работу, когда отключены от сети. Мы будем использовать следующие выводы:

1. SCL SCL на плате Arduino
2. SDA SCA на плате Arduino
3. VCC рельса +5V на макетной плате
4. GND рельса GND на макетной плате

Потенциометр

Нужен, чтобы регулировать напряжение, идущее на ЖК-дисплей. Если на дисплее нет никаких цифр, а вы уверены, что они должны быть, попробуйте покрутить потенциометр. Если все подключено правильно, цифры появятся.

Шаг 3: Устанавливаем время

При первом включении часов реального времени нужно их настроить. Потом этого делать не придется, но первая настройка имеет критическое значение. Для настройки часов вам будет нужна библиотека Sodaq DS3231.
Можно добавить ее через опцию «добавить библиотеку» в программе Arduino. Кликните «Добавить библиотеку» и выберите тип «3231», и вы ее увидите. Теперь ее нужно установить.

Если установочного файла нет, вы можете загрузить его из интернета.
Далее загрузите скетч «исправить/правка» и измените следующие значения:
«ДатаВремя» (2011, 11, 10, 15, 18, 0, 5)
в следующем порядке:
год, месяц, число, час, минуты, секунды и день недели (от 0 до 6)
установите текущие значения.
Установка времени завершена.

Шаг 4: Код

После того, как все соединения сделаны, нужен код.
Поэтому я сделал отдельный файл со скетчем и просто огромным количеством подробных комментариев в каждой секции действий. Так как в часах реального времени DS3231 есть функция измерения температуры, я решил использовать и ее.
Вам нужно установить еще одну библиотеку, «DS3231.rar».

Стандартная версия проекта сделана для работы с монитором последовательного порта и SD-картой, это значит, что без подключения последовательного монитора она просто не будет работать. Это не удобно, особенно если вы хотите сделать портативный датчик. Поэтому я написал другой скетч, не требующий подключения последовательного монитора и вообще не использующий его. Это сильно облегчает кодирование. В первом файле находится код для портативной версии, которая не использует последовательный порт.

Важная часть кода – строки, которые обозначаются тремя буквами в правом нижнем углу дисплея:

• «I» от «initialized», значит, что SD-карта присутствует
• «E» от «Error», значит, что SD-карта отсутствует
• «F» от «False», «Ложь», значит, что файл недоступен, хотя карта присутствует

Эти три буквы прописаны, чтобы помочь вам диагностировать проблемы/ошибки, если они появятся.

Файлы

Шаг 5: Выбор источника питания

Вам нужен подходящий источник питания, его выбор зависит от того, как вы планируете использовать прибор в дальнейшем.

Вы можете использовать:

• стандартный блок питания
• 9В аккумулятор с проводным подключением/с проводами для подключения

Выбор питания очень важен для реализации проекта, так как если вы хотите сделать прибор стационарным, лучше будет использовать блок питания. Но если вы хотите сделать портативный измеритель, то ваш единственный вариант – аккумулятор.

Можно использовать маленькую хитрость – погасить дисплей, если он в данный момент не нужен. Для этого используйте/посмотрите/прочитайте сокращенный код, чтобы понять, как погасить дисплей. Я этого не делал, так как решил, что мне это не нужно. Возможно, такая опция нужна в портативной версии измерителя, я же собрал стационарный.

Шаг 6: Выбор SD-карты

Оказалось, что не все SD-карты работают с моим SD-модулем.

Исходя из своего жизненного опыта, я могу с уверенностью ответить на два вопроса:

1. А они все подходят для измерителя? – нет, не все. Некоторые просто не взаимодействуют с определенным модулем. Оказалось, что все карты, не взаимодействующие с моим модулем, стандарта SDHC. Стандартные и микро-SD карты работают нормально, другие не работают совсем или работают только для чтения (данные не записываются) и настройки даты и времени слетают при каждом отсоединении карты от модуля.
2. Есть разница в использовании SD-карты или микро SD-карты с адаптером? – нет, работают одинаково.

На этом я завершаю свое руководство по этому проекту.

Шаг 7: Продолжаем!

Я продолжаю дорабатывать свой проект, и решил сделать для измерителя деревянный корпус, и еще печатную плату.

Шаг 8: Экспериментальная печатная плата (не завершено, может не работать)

Для соединения всех компонентов с использованием минимального числа проводов я решил использовать печатную/макетную плату. Я так решил потому, что плат у меня много, а проводов мало. Смысла покупать новые макетные платы, когда я могу сделать печатную, я не вижу. Так как плата у меня односторонняя, провода для соединений с нижней стороной все-таки будут нужны.

Прикладываю файлы с описанием печатной платы, файл с расширением fzz (проектный файл приложения Fritzing), и .rar-архив экспортированной в PDF схемы проекта (обычная, с отмеченными соединениями и без них, она нужна из-за того, что плата односторонняя) и черно-белая схема для печати.

Файлы

Шаг 9: Печатная плата Arduino Nano

Также я сделал проектную печатную плату для Arduino Nano. Микропроцессор и модули платы должны быть соединены надлежащим образом, дважды все перепроверьте.

Файлы

Шаг 10: Корпус из фанеры

Для нашего проекта я решил сделать деревянный корпус из фанеры, с вырезами под дисплей и сенсор на правой стенке корпуса. Сначала вы должны решить какого размера корпус вам нужен. Я использовал плату 15х10,9 см, так что мне нужно сделать внутренний размер чуть больше этих размеров.

Шаг 11: Завершение проекта

В завершение проекта прикладываю фото окончательной версии проекта.

💦🌱Надежный емкостной датчик влажности почвы своими руками (STM32) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Рассмотрена теория построения емкостного датчика для системы автополива💦🌱, расчеты, проверка на практике, примеры применения.

Если взять два куска фольгированного стеклотекстолита и расположить их параллельно медными плоскостями внутрь на небольшом расстоянии, то получим  плоский конденсатор. Рассмотрим как будет влиять изменение его емкости и как это можно использовать.

Купить на Aliexpress

Расчеты

Емкость вычисляется по следующему выражению:

Пусть пластины имеют размеры  w = 12 мм; l = 35 мм, тогда площадь S = 12*35=420 мм², а расстояние между ними d = 3 мм, тогда расчетная электрическая емкость C = 1 пФ.

Геометрические размеры (площадь) S, как и расстояние между пластинами d не меняется. Остается для изменения емкости менять вещество между пластинами, пока это воздух ε = 1. Как думаете какая относительная диэлектрическая проницаемость воды? Источники показывают, что ε = 81.

Полное погружение в воду даст увеличение емкости в 81 раз! Расчетная ёмкость C составит уже не 1 пФ, а 100 пФ.

Таким образом плавно погружая этот самодельный кондер также плавно и пропорционально будет изменятся и емкость, что дает возможность эффективно отслеживать состояние влажности.

Превращение изменения емкости в изменение напряжения

Подключив последовательно с резистором конденсатор получим ФНЧ (фильтр нижних частот).

Получается делитель напряжения, где у верхнего плеча R1 сопротивление не изменяется, а емкостное сопротивление нижнего плеча C1 меняется в зависимости от частоты.

Но так как частота сигнала будет неизменной, то построим график зависимости емкостного сопротивления от емкости (C = 1-100 пФ):

Таким образом понятно, что при увеличении емкости ( погружение в воду) сопротивление нижнего плеча будет уменьшаться, как и падение напряжения на нем, а значит и выходное напряжение (см. подтверждение опытом ниже).

Но остается еще одно — выделить только амплитуду, именно для этого применяется АМ-детектор. Его расчет был выполнен, но ничего полезного этого не дало, поэтому номиналы взяты такие же, как у готового. Главная суть в этом:

нужно подобрать емкость и сопротивление таким образом, чтобы конденсатор успевал подзаряжаться при увеличении сигнала, а при уменьшении подразряжался за время низкого уровня, но при изменении сигнала огибающая изменялась.

Схема электрическая принципиальная

Моделирование работы работы схемы

Собираем (номиналы изменены из-за сложности моделирования на высоких частотах!).

Запускаем:

Здесь видно как хорошо выделяется амплитуда при изменении емкости C2.

Проверка на практике

Сначала непосредственно датчик, состоящий из двух кусочков фольгированного стеклотекстолита FR-4 (70×12 мм).

*также не забываем изолировать открытые участки меди клейкой лентой

И также схемка в миниатюрном исполнении.

Сигнал сгенерирован с помощью МК (ШИМ, f = 1 МГц, D = 50%), конечно это можно сделать с помощью того же таймера NE555, но если устройство уже будет иметь микроконтроллер, то зачем же еще одна МС?

Теперь просто подключаем питание (здесь 3.3 В), вольтметр на выход и смотрим как изменяется напряжение при заливании водой.

Очень хорошо, показания изменяются очень плавно и четко.

Остается только оцифровать показания с помощью встроенного в МК АЦП и придать им какие-то смысловые привязки, например проценты.

Проверка на почве

Также не лишним будет воткнуть данный датчик в настоящий грунт.

Показания менялись медленно и уверенно, на следующий день на выходе имеем плюс 214 мВ, т.к. слой почвы мал.

Более практичный датчик из пластин оцинковки

Покрыты слоем клейкой ленты.

При сухом грунте на выходе примерно 1.5 В.

После сверхобильного полива 0.75 В.

Подключение к микроконтроллеру

Остается вместо вольтметра подключить один из входов АЦП МК и настроить генерацию ШИМ-сигнала одним из таймеров. Чтобы не повторять одно и то же см. видос или код на гитхабе.

Выполняем калибровку

Отсутствие воды:  U = 0.75 В = ADC = 930 = 0 %.
Заполнение полностью (до определяемой границы): U = 1.4 В = ADC = 1737 = 100 %.

Автоматическая система полива (простейшее исполнение)

Прикупил маленький водяной насос, работает неплохо и хорошо подойдет для проверки.

Управление насосом через ключ (полевой транзистор IRLML2502) ШИМ-сигналом 1 кГц.

После выполненой калибровки программа выключит насос, когда напряжение станет ниже нижнего порога  (0.75В) и включит, когда пересечет верхний порог (1.4 В).

Направления применения

Влажность почвы

Самым очевидным применением будет определение влажности грунта в цветочном горшке или просто на участке.

Таким образом можно встроить этот датчик в систему автоматического полива растений.

Наличие дождя

Для определения дождя также можно использовать сенсор такого типа, просто между пластинами расположить губку, а сбор капель сделать с помощью воронки.

Таким образом во время дождя поролон впитывает воду, емкость возрастает, а после прекращения дождя остатки уйдут вниз, и еще через время она снова станет сухой.

Уровень воды в емкости

Имея небольшой (или большой) запас воды в цистерне удобно проверять её уровень на расстоянии, ведь обычно емкость находится где-то в труднодоступном месте на высоте.

Если емкость металлическая, то она может выступать одним электродом. Если пластиковая, то его придется сделать, но это не так сложно.

Прикасание к телу

В одном из устройств принцип изложенный выше был использован для обнаружения касания к телу человека, пример ниже.

*это электронный термометр; смотреть в правый верхний угол

То же самое от китайцев

Вообщем то эта схема является частью китайского сенсора. Единственное отличие в том, что генератором выступает не таймер NE555, а микроконтроллер, ведь в любом случае он будет в устройстве.

Видос

Скачать

Итого

Преимуществом емкостного датчика перед просто двумя голыми электродами является отсутствие электрохимической реакции (электролиза), при котором на контактах будут восстанавливатся вещества (из раствора) и портить почву, а кроме этого они будут сами коррозировать. Конечно можно этот процесс очень значительно замедлить (опрашивать датчик редко), но все же.

Медные площадки защищены маской, но будет ли она достаточно устойчива в суровых условиях? Рассматривается возможность дополнительного покрытия слоем лака/краски.

Изготовление емкостного датчика легко осуществляется при использовании технологий изготовления печатных плат, особенно это хорошо, когда остальные компоненты располагаются там же. Если же он должен быть велик, то здесь используем металлический лом.

Так как получаемые показания зависят от параметров датчика, то он требует калибровки.

как сделать своими руками, подключение

Для поддержания нормальных условий жизнедеятельности человека или животных, а также при организации производства, важно обеспечить правильный микроклимат. Одна из важных составляющих – правильная влажность. Причем этот показатель измеряется как в воздушной среде, так и в почве. Кроме того, при организации производства или строительства, необходимо знать остаточную влажность материала. Например, нарушения требований сухости зерна или цемента, могут привести к порче продукта, и серьезным финансовым потерям. Представьте себе заплесневевший элеватор зерна емкостью десятки тысяч тонн. Или превратившийся в камень, внушительный запас сухих строительных смесей.

Как определить количество воды в окружающей среде или предметах? Для этого используются датчики влажности.

01

Такой прибор называют гигрометром или гигростатом, в зависимости от способа применения. С простейшими механическими гигрометрами вы наверняка сталкивались на уроках физики в школе, и в саунах, где этот тип прибора довольно популярен.

Датчики влажности воздуха по принципу действия

Для начала разберемся с терминами: что такое влажность в принципе?

Академически, это содержание водяных паров в атмосфере или количество влаги в иной среде по отношению к ее весу.

На практике влажность может быть обусловлена не только водой, но и другими техническими жидкостями.

Механические датчики влажности

Эти конструкции не отличаются разнообразием, и применяются не одну сотню лет. Принцип действия основан на способности материалов изменять свои габариты (длину) при намокании. Наилучший вариант – это женский волос рыжего цвета (разумеется, естественного происхождения, а не окрашенный). На практике чаще всего применяется конский волос, или волосы других животных.

Система подвеса состоит из грузика (или пружины), оттягивающего измерительный элемент: волос. Подвес прикреплен к стрелке. При намокании, волос растягивается, стрелка показывает значение влажности. Разумеется, при изготовлении такого прибора или смене изношенного волоса, шкалу необходимо заново откалибровать. Преимущество таких приборов – простота и дешевизна в реализации. Недостатки: высокая погрешность (причем она меняется в ходе эксплуатации) и боязнь механических нагрузок.

Психрометрические датчики температуры и влажности

Почему два в одном? Дело в том, что датчик влажности такой конструкции основан на измерении температуры. А поскольку в системе есть термометр, почему не вывести его показания на табло. Эти приборы бывают механическими и электронными. Механика представляет собой два одинаковых термометра, один из которых помещен во влажную среду (банальное обертывание мокрой ветошью). Иногда, для увеличения производительности, приборы обдувают специальным вентилятором. На влажном и сухом термометрах отображается разная температура. Разница определяется степенью влажности воздуха (мокрый термометр в сухом воздухе быстрее охлаждается). Для получения показаний используются специальные психрометрические таблицы. В этом главный недостаток прибора: сложность проведения измерений. Еще одна проблема – такой гигрометр не может работать непрерывно, для каждой процедуры измерений он готовится заранее: необходимо намочить ветошь (губку), запустить вентилятор, дождаться, пока столбики термометров найдут верное положение. Зато психрометрический датчик влажности воздуха с механическим приводом надежен и точен. Стоимость такого прибора также доступна.

Электронные датчики температуры и влажности психрометрического типа работают по такому же принципу. Вместо термометров используются термисторы: электронные компоненты, сопротивление которых зависит от температуры. Подключены по мостовой схеме: при идеальном балансе температур напряжение на выходе нулевое, если происходит разбалансировка показаний – на выходе датчика появляется потенциал. Чтобы определить разность температур, термисторы помещены в две камеры: герметичную с сухим воздухом, и перфорированную, в которой будет реальная влажность по месту измерения. Вариант удобный, универсальный, но его точность весьма условна.

Подобные детекторы применяются в различных электронных схемах контроля. Особенно они популярны при разработке систем на базе Arduino.

Емкостные датчики влажности

Достаточно простые электронные устройства, работа которых основана на изменении электропроводности воздуха в зависимости от насыщения влагой. Фактически – это конденсаторы переменной емкости, величина которой контролируется управляющей схемой. Датчик влажности воздуха емкостного типа использует конденсаторы с воздушной прослойкой между пластинами. Универсальные гигрометры (с твердым диэлектриком) могут измерять количество воду в твердой среде.

Сенсоры надежные и достаточно точные, однако со временем изнашиваются. К неоспоримым преимуществам можно отнести независимость от кислотности среды. Этим обычно грешат резистивные сенсоры.

Оптический датчик влажности

Содержит измерительную зеркальную пластину и чувствительный фотодетектор. Второе наименование измерителя – конденсационный. Принцип действия основан на природе так называемой точки росы. При определенной температуре поверхности, на ней образуется конденсат. Наглядный пример – покрытые росой автомобили, припаркованные на открытом воздухе. Зеркальная пластина последовательно нагревается, выпадение конденсата фиксируется фотодетектором.

Фото-пара тщательно фокусируется: пока зеркальная поверхность чистая, фотоэлемент пропускает электрический ток. После выпадения росы свет рассеивается, сила тока падает, электроника фиксирует этот момент, и вычисляет уровень влажности по запрограммированному алгоритму.

Такие измерители достаточно точны, однако боятся вибраций и достаточно громоздки. Стоимость средняя. Существенный недостаток – необходимо поддерживать поверхность в идеальной чистоте. Кроме того, после применения датчик необходимо просушить для следующего применения. То есть, в реальном времени он не работает. Фактически – состояние измерений «включено» или «выключено».

Резистивный датчик влажности

Представляет собой переменный резистор, сопротивление которого меняется при изменении влажности. На первый взгляд, сенсор похож на емкостной прибор.

 

На самом деле технология иная. На диэлектрическую подложку наносится ряд электродов или наматывается токопроводящая проволока (две обмотки с гальванической развязкой). Затем пространство между электродами заполняется специальным солевым гелем или токопроводящим полимером. Главное условие – высокая гигроскопичность материала. Попадая во влажную среду, полимер (солевой гель) меняет проводимость. Сопротивление резистора меняется в обратной зависимости: чем выше влажность, тем оно ниже. Изменения фиксируются электроникой. Неоспоримые преимущества такой схемы: высокая точность, стабильность параметров, и долгий срок службы. Недостатки – невозможность работать в агрессивной среде, требуется защита от пыли. Однако вышедший из строя сенсор легко заменить: стоимость невысокая.

Датчик температуры и влажности воздуха может работать в качестве наглядного измерительного прибора, когда показания просто фиксируются наблюдателем.

Однако более целесообразным будет подключение датчика влажности к системе управления процессами. Как минимум, к устройству сигнализации (оповещения). Например, при выращивании сельскохозяйственных культур, датчик, погруженный в почву, может дать команду на полив грунта. В системах автоматического климат-контроля датчики температуры и влажности управляют кондиционерами и обогревательными котлами без участия оператора.

Применение датчиков на практике

Датчики используются для следующих задач:

• поддержание заданного микроклимата в жилых и офисных помещениях: обеспечение комфортного пребывания людей;
• обеспечение необходимых параметров воздуха на складах и в хранилищах: например, архивы, музеи или овощебазы;
• сохранение заданной влажностной среды при работе с биологическими объектами: инкубаторы, лаборатории, медицинские учреждения;
• обеспечение климатических условий на производстве сухих смесей или с применением чувствительной к влажности технике;
• контроль в котельных или водоочистительных станциях: предотвращение образования конденсата;
• соблюдение гигиенических норм в любых помещениях: высокая влажность способствует развитию плесени и грибка.

Датчики для твердой среды по принципу действия

Как мы уже говорили, некоторые датчики влажности и температуры воздуха универсальны: могут работать в грунте или сыпучих смесях. Также существуют специализированные приборы для решения подобных задач. Собственно, технологий для измерения содержания влаги в сыпучих средах (почва, сухие смеси и пр.) не так много.

Резистивные датчики

Эти детекторы работают по принципу амперметров: а в качестве резистора в цепи выступает среда измерения. Почва или сухая смесь, в зависимости от насыщения водой, меняет электропроводность (или сопротивление). Соответственно меняется и сила протекающего тока. Подобные датчики могут быть только электронными, поскольку механически обеспечить измерение влажности в твердой среде затратно и нецелесообразно.

Два (или больше, для повышения точности) электрода погружаются в среду измерения.

Модуль управления подает на контакты небольшое напряжение, и замеряет значение электрического тока. Чем больше влаги, тем сильнее электроток. Надежная и довольно точная конструкция, не лишена недостатков. Во-первых, электроды должны быть выполнены из материала, стойкого к коррозии и механическим повреждениям. Во-вторых, при калибровке прибора необходимо учитывать содержание солей в почве (или материале).

Емкостные датчики влажности почвы

Пожалуй, самые популярные устройства среди квартирных «земледельцев». Сегодня стало модным выращивать некоторые продукты питания не на огороде, а например, в квартире в Москве. Для обеспечения хорошего урожая применяются технологии интенсивного земледелия под управлением электроники. Контроллер получает информацию о температуре, уровне влажности и освещенности, и моделирует природные условия для вашей грядки на подоконнике.

Если система управления отлажена, нет необходимости ежедневно контролировать процесс роста растений. Достаточно пополнять емкость для полива, и своевременно собирать урожай.

Преимущество такого прибора – возможность работать «на автомате». Кроме того, такой датчик можно сделать своими руками.

Изготовление датчика влажности почвы своими руками на Arduino

Разумеется, сам сенсор изготавливать не нужно, эта деталь давно и успешно выпускается нашими друзьями из Поднебесной и стоит относительно недорого. Речь пойдет об интеграции датчика в систему управления для теплицы или балконной грядки.

Типичный пример: комплект FC-28.

Представляет собой емкостной детектор, соединенный с платой компаратора, выполненной на микросхеме LM393. В схеме присутствует потенциометр, с помощью которого можно произвести калибровку и задать условия для срабатывания датчика. Принципиальная схема устройства на иллюстрации:

Прибор не предназначен для мониторинга текущей влажности земли: его задача дать сигнал для включения системы автоматического полива. При достижении откалиброванного резистором порога сухости почвы, логический «0» на выходе компаратора меняется на «1» (контакт D0). Контроллер получает сигнал и дает команду исполнительному механизму полива.

В принципе, разработчик предусмотрел возможность снятия показаний для отображения на текстовом табло. Для этого используется аналоговый сигнал (A0) со схемы управления. Это не основной режим, но оператор всегда может увидеть влажность почвы в процентах.

Питание комплекта осуществляется с помощью источника 5 вольт с током до 35 мА. Это может быть блок питания или комплект батареек. Подойдет любая версия Arduino: например, UNO.

Схема может быть расширена датчиком уровня воды, световой и звуковой сигнализацией. Источником водоснабжения служит помпа, соединенная с контролируемым резервуаром. Типовая блок-схема готовой системы полива на емкостном датчике влажности представлена на иллюстрации:

Если запрограммировать контроллер Arduino на несколько грядок, можно применять систему на больших территориях: поле, теплица и пр.

Изготовление датчика влажности почвы своими руками

Еще одна популярная сфера применения датчика влажности (на этот раз воздуха) – это домашний инкубатор. Как известно, при нагреве инкубатора воздух внутри осушается. Это может привести к высокому проценту отбраковки яиц. Примитивные миски с водой не всегда дают должный эффект: без системы контроля вода испарится, а владелец инкубатора может пропустить этот момент. Для контроля необходим элементарный контроль с цифровым табло.

Если не рассматривать популярные готовые решения на Ардуино, можно собрать электронный детектор влажности воздуха на базе микросхемы PIC16F628A. Сенсор влажности, совместимый с такой логикой – DTH-11. Остальная элементная база – несколько согласующих резисторов и цифровое табло.

Данный контроллер имеет возможность как показывать уровень влажности в процентах, так и давать сигнал на исполнительное устройство для увлажнения. Снабдив его любым типом увлажнителя можно не беспокоиться о сохранности яиц в закладке.

Кроме того, данная схема позволяет подключить сенсор температуры. Таким образом, вы получаете полноценную систему климат контроля для инкубатора, работающую в автономном режиме.

Промышленные датчики температуры и влажности

При наличии средств, все эти приборы можно приобрести в заводском исполнении.

Это может быть отдельно вынесенный датчик влажности для индикации, или встроенный сенсор с подключением к системе «умный дом». Многие датчики позволяют получать информацию дистанционно, с передачей по сети интернет или на мобильный планшет.

Совет: для эффективного и надежного использования лучше приобретать не универсальные, а специализированные датчики влажности и температуры.

В данном материале есть описание различных типов сенсоров: каждый из них хорош для конкретных условий применения. Не обязательно выбирать самый дорогой и защищенный от агрессивной внешней среды прибор, если он будет использоваться в помещении.

Равно как датчик влажности почвы для горшков комнатных растений, не сможет контролировать обширные грядки в теплице или на поле.

Совет для самодельщиков

Если вам подвернулся исправный датчик с какого-нибудь готового устройства, не пытайтесь извлечь его и использовать в другой схеме. Интегрированные сенсоры, как правило, разрабатываются под конкретные проекты, и создание переходной схемы сведет на нет всю экономию. Лучше сначала разработать свой контроллер, а затем приобрести под него конкретный датчик влажности.

Видео по теме

Беспроводной датчик контроля полива растений (влажности почвы) за $1-2 своими руками

Постепенно дополняем систему «умного дома» на BLE новыми датчиками. В дело пошли антипотеряйки (маячки) ITAG. Как всегда, все просто и быстро.

Казалось бы, у нас в арсенале уже есть датчики, которые реагируют на наличие/отсутствие воды – протечки, уровня жидкости и даже емкостной, который так же неплохо справляется с такой функцией. Однако у всех этих датчиков есть своя специфика — при контакте с жидкостью они или теряют связь, или переключаются, или вовсе выключаются. Все эти положения хорошо отрабатывает база, но для построения системы контроля за влажностью почвы (полива) на постоянной основе они не годятся.

У датчика полива, контактная пара постоянно находится во влажной почве и те токи, которые устанавливаются на датчиках протечки и уровня жидкости могут вызвать быстрое гальваническое разрушение металла. Для этих целей хорошо бы подошел емкостной принцип, в нем нет непосредственного контакта почвы с металлом, и он все чаще используется в современных датчиках влажности. Но, к сожалению, у нашего емкостного датчика на основе сенсорной кнопки TTP223 прошивка настроена на автоматическую подстройку нулевой точки окружающего объема, т.е. плавное изменение влажности он правильно не отработает. Мы же постараемся ниже обойти эти препятствия сделав датчик способный реагировать на микроамперные токи, которыми можно пренебречь, но по чувствительности прибор выше чем именитые и дорогие емкостные датчики влажности.

За дело

В качестве донора в этом случае взята антипотеряйка iTAG с самой удобной схемотехникой для разрыва полюса питания батареи от окружающих элементов. Дорожку режем в наиболее удобном для этого месте.

Еще нам потребуется любой P-канальный MOSFET(МОП) транзистор, в моем случае, это RLML5203 SMD (брал у Алли по $0,7 десяток).

Здесь мы в сласть используем все преимущества MOП транзисторов — большую эффективность работы при низких напряжениях, отсутствие тока затвора, что приводит к высокому входному импедансу. А если проще — МОП почти не требует входного тока для регулирования, точнее он нужен, но на очень короткое время и с небольшим потенциалом. Для нас с одной стороны это хорошо – подал на затвор импульс — затвор открылся, сохраняя такое положение пока не поменяется полярность. Но ее ведь должен кто-то менять. Это будет делать вода — точнее ее присутствие или отсутствие в почве.

Щупы (проводники) погруженные в почву напрямую подключены к положительному истоку и затвору. Когда почва влажная — замыкается цепь, плюсовой потенциал перекрывает затвор, не давая аккумулятору питать процессор. Для открытия затвора потребуется дополнительное сопротивление, которое с одной стороны максимально ограничивало бы поступление тока на затвор (мы помним, что он через воду может взаимодействовать с плюсом батарейки), с другой — было бы достаточным, чтобы открыть транзистор.

MOSFET с низким потреблением и напряжением на затворе дает возможность использовать резисторы с большим сопротивлением (1-2 МОм), я же использовал обратное сопротивление обычного SMD диода. Марка и номинал в данном случае не важен, важнее его размеры. Как Вы помните роль любого диода — перекрыть ток в одном из направлений, однако, того тока утечки, который присутствует в них достаточно, чтобы открыть затвор MOSFET-а. Если у кого-то есть подстроечный резистор, который бы комфортно разместился в корпусе брелока на один и более МОм было бы еще лучше, им можно было бы плавно регулировать чувствительность датчика. В нашем же случае, регулировка осуществляется за счет разведения кончиков проводов щупа.

Все это можно было бы не писать конечно, а просто показать точки пайки компонентов, но хотелось, чтобы те, кто возьмутся за такую простую работу (пайка двух элементов), хорошо представляли, что они делают и как это все работает.

Для облегчения процесса пайки SMD я использовал небольшие нарезки двухстороннего тонкого скотча. С одной стороны, они выступили в качестве изолятора, с другой – создали дополнительные удобства по фиксации деталей на плате. В общем — удобно.

В качестве щупа использовал поршень шприца, подрезанный на конус. Провод может быть любой, но лучше изолированный, мягкий и желательно чтобы изоляция была стойкая к воздействию растворителей.

Клей был выбран по принципу – что имею в доме и быстрее высыхает — «секунда» 505. Не самый лучший выбор, особенно для склеивания по полиэтилену (материал поршня), не помогает даже содовые присыпки, достаточно агрессивный к изоляции. Поэтому на видео и фото Вы можете заметить несколько вариантов изготовления щупа. Подбор клея для полиэтилена и изоляции провода предлагаю обсудить.

Провод пропускаем через отверстия с противоположных сторон от граней поршня, так чтобы проводники были на максимально разведенном расстоянии, натягиваем, промазываем клеем и даем высохнуть.

Концы выводим за пластиковую круговую вставку у iTAG. Разрыв проводов скальпелем делаем в нижней части щупа и выше. Чем меньше расстояние — тем чувствительность датчика выше, но не менее 1,5-2 см, лучше — 2-4 см.

Контакты кнопки замыкаем проводком.

Поскольку датчик будет работать во влажной среде, герметизируем его любым вазелином или жирным кремом. Силикон – не лучший вариант, в силу возможного случайного контакта с дорожками (в составе уксус, есть и специализированные — нейтральные), но по поверхности можно попробовать любой.

Короткое видео изготовления датчика

Программирование:

Выше мы рассмотрели вариант датчика, когда во время нахождения в почве (а это основное время его работы) благодаря MOSFET он обесточен и как только, проводимость почвы уменьшается датчик выходит в эфир. Именно к этому я и стремился.

Для тех же, кто хочет постоянно контролировать состояние датчика, в том числе и состояние питания (а возможно за счет изменения напряжения и степень влажности почвы), при этом не сильно заботясь о продолжительности работы (а у BLE это около года), то все, что нам нужно – поменять место приложения резистора (у нас SMD диода), который впаивается между ножками MOSFET, а второй вывод щупа припаиваем к минусу платы.

В этом случае датчик будет постоянно на связи, а в случае разрыва, база подаст сигнал. Для этого можно обойтись и без дополнительного программирования — скачиваем с Play Маркета все ту же ALARM BLE LIGHT или более продвинутую, но платную ALARM BLE iTAG и сигнал в объеме квартиры или дома Вам обеспечен.
Но нам же этого мало. Тем более, что база (стационарно запитанный старый Android телефон или планшет) для передачи SMS, звонков, предупреждения звуковым сигналом о состоянии датчиков через мобильную связь или WiFi, все равно нужна.

Пошаговый принцип программирования базы описан здесь. Все, что нам нужно в дополнении к предложенному ранее макросу — добавить еще один триггер с названием, которое Вы предварительно прописали датчику в программе ALARM BLE iTAG (к примеру «ЦВЕТЫ»).

По сути, требуется еще раз скопировать (повторить) элементы макроса за исключением действий по управлению экраном и временными задержками — меняем только отношение новых «действий» к триггеру «Получено уведомление от ALARM BLE iTAG с содержанием текста «ЦВЕТЫ».

Звуковой сигнал, SMS и произносимый текст в телефон при звонке, в новых «действиях» также меняем на подходящий для этого случая и приятный для слуха формат. Я еще добавил повторение действий по команде будильника (а вдруг не услышал звонка или сирены, не увидел сообщения). После полива, связь датчика с телефоном разрывается и будильник отключается, приходит сообщение, что все в порядке – «цветы политы».

Автоматический полив можно организовать после приобретения запирающих кранов управляемых по WIFI или BlueTooth. Но это скорее потребуется для организации полива в теплицах, чем для комнатных растений или цветника на участке. Хотя как говорится «хозяин – барин», а вдруг кто-то на столько редко бывает дома, что захочет заморочиться и настроит автополив всему живому и растительному домашнему миру.

Датчик на страже:

Интересное использование BLE трекеров можно подсмотреть ЗДЕСЬ.

ВСЕМ УСПЕХОВ И КОМФОРТА В ЖИЗНИ!

инструкция по использованию и примеры [Амперка / Вики]

Принцип работы

Ёмкостный датчик выполнен в виде штыря, которым погружается в грунт на расстояние до 80 мм. На штыре в виде дорожек расположены два электрода, но в отличии от резистивной модели, электроды ёмкостного сенсора защищены токоизолирующей маской и неподвержены коррозии.

Внутри ёмкостного датчика находится RC-генератор на таймере 555, частота которого зависит от ёмкости между двумя электродами, которые выполняю роль конденсатора. Изменение влажности грунта сказывается на его диэлектрических свойствах и меняет ёмкость, что приводит к повышению или понижению выходного сигнала датчика. Итоговое напряжение пропорционально степени влажности почвы.

Пример работы для Arduino и XOD

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.

Схема устройства

Код для Arduino IDE

Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-capacitive-arduino-read-data.ino

// любой GPIO пин с поддержкой АЦП
constexpr auto pinSensor = A0;
 
void setup() {
  // открываем Serial-порт
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // считываем данные с датчика влажности почвы
  int valueSensor = analogRead(pinSensor);
  // выводим данные в Serial-порт
  Serial.println(valueSensor);
  // ждём 100 мс
  delay(100);
}

После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания сенсора в 10-битном диапазоне.

• 0–300: сухая почва;

• 300–600: влажная почва;

• 600–750: датчик в воде.

Патч для XOD

1. Создайте новый патч

2. Добавьте в патч ноду analog-sensor и установите ей в инспекторе PORT значение A0.

3. Добавьте ноду watch и подключите её к ноде analog-sensor к пину VAL.

4. Прошейте платформу Arduino с режимом отладки.

После загрузки прошивки, в отладочной ноде watch будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 0,75:

• 0–0,3: сухая почва;

• 0,3–0,6: влажная почва;

• 0,6–0,75: датчик в воде.

Пример для Espruino

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например Iskra JS.

Схема устройства

Исходный код

Прошейте платформу Iskra JS скриптом приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-capacitive-espruino-read-data.js

// выводим показания датчика на пине A0 каждые 100 мс
setInterval(function() {
  var valueSensor = analogRead(A0) * 100;
  print('Value sensor: ', Math.round(valueSensor), '%');
}, 100);

После загрузки скрипта, в консоль будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 100%.

• 0–35%: сухая почва;

• 35–70%: влажная почва;

• 70–100%: датчик в воде.

Пример для Raspberry Pi

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры Raspberry Pi, например Raspberry Pi 4.

Схема устройства

К сожалению в компьютере Raspberry Pi нет встроенного аналого-цифрового преобразователя. Используйте плату расширения Troyka Cap, которое добавит малине аналоговые пины.

Подключите датчик влажности почвы к Raspberry Pi через плату расширения Troyka Cap к 3 пину. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.

Программная настройка

Исходный код

Запустите скрипт на малине приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-capacitive-raspberry-pi-read-data.py

# библиотека для работы со временем и задержками
import time
# библиотека для работы с расширителем портов GPIO Expander на плате Troyka Cap
import gpioexp
# создаём объект для работы с расширителем портов
exp = gpioexp.gpioexp()
 
# пин к которому подключен датчик влажности почвы
# любой GPIO пин платы расширения Troyka Cap
pinSensor = 3
 
while True:
    # считываем состояние датчика влажности почвы
    valueSensor = exp.analogRead(pinSensor) * 100
    # выводим показания датчика
    print('Value sensor: ', round(valueSensor), ' %')
    # ждём 100 мс
    time.sleep(0.1)

После загрузки скрипта, в консоль малины будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 100%.

• 0–35%: сухая почва;

• 35–70%: влажная почва;

• 70–100%: датчик в воде.

Элементы платы

Измерительные электроды

Для контакта с почвой на датчике расположены два электрода, которые для проведения измерений необходимо воткнуть в измеряемую среду. Но в отличии от резистивного датчика, электроды скрыты под токоизолирующей маской и защищены от коррозии.

Сами электроды представляют из себя обкладки конденсатора, который при изменении влажности почвы меняет свою ёмкость, что приводит к повышению или понижению выходного сигнала датчика.

Генератор импульсов

Микросхема LCM555 используется для генирации импульсов высокой частоты для работы измерительной схемы сенсора.

Операционный усилитель MCP6002

По умолчанию выходной сигнал схемы ёмкостного датчика, обратно пропорционален уровню влажности почвы. Для удобства и совместимости с резистивной моделью сенсора, на плате расположен операционный усилитель, который инвертирует аналоговый сигнал. В итоге на выходе датчика сигнал прямо пропорциональный влажности почвы.

Регулятор напряжения 3V3

Линейный понижающий регулятор напряжения TPS73033DBVR обеспечивает питание микросхемы 555 и других компонентов сенсора. Диапазон входного напряжения от 3,3 до 5 вольт. Выходное напряжение 3,3 В с максимальным выходным током 200 мА.

Troyka-контакты

Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.

• Сигнальный (S) — выходной сигнал сенсора. Напряжение на выходе датчика прямо пропорционально уровню измеренной электропроводности: чем выше влажность почвы, тем выше уровень сигнала на выходе датчика и соответственно наоборот. Максимальное выходное значения 3,3 вольта. Подключите к аналоговому пину микроконтроллера.

• Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.

• Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

Принципиальная и монтажная схемы

Габаритный чертёж

Характеристики

• Тип датчика влажности почвы: ёмкостный

• Напряжение питания: 3,3–5 В

• Потребляемый ток: до 6 мА

• Интерфейс: аналоговый сигнал

• Диапазон выходного сигнала: 0,5–3,3 В

• Глубина погружения в почву: до 80 мм

• Габариты: 118×20×7,6 мм

Ресурсы

Датчик влажности почвы своими руками для теплицы

Изготовление датчиков влажности для теплицы

Эти датчики представляют собой систему двух проводников, подключенных к слабому источнику тока последовательно с резистором, и размещенных в среде, влажность которой необходимо контролировать.

Чем больше влаги в объеме среды между электродами, тем выше ее проводимость, тем ниже сопротивление участка (объема) среды между электродами и тем сильнее ток через этот участок, поступающий от электрода к электроду.

Чем меньше влаги — тем ниже проводимость среды (выше сопротивление) между электродами и тем слабее ток через электроды.

Вот это свойство среды и используется при создании датчиков влажности почвы и воздуха в теплицах.

Датчик влажности почвы применяемые в теплице.

Датчик влажности почвы представляет собой систему из двух сварочных электродов диаметром 3. 4 мм из нержавеющей стали, укрепленных на основании из изолированного материала — гетинакса или текстолита толщиной 4. 6 мм.

С электродов сбивается обмазка и голый провод зачищается мелкозернистой наждачной бумагой. С одного конца на электродах нарезается резьба на длину 8. 10 мм. Другие концы с помощью заточного устройства стачиваются на конус для легкого входа в почву.

На гетинаксовой (текстолитовой) пластине с размерами 20×50 мм сверлятся отверстия и нарезается резьба, в отверстия вворачиваются электроды и контрятся гайками с шайбами.

Под шайбы подкладываются отводящие провода в экране. Электроды туго обматываются виниловой изоляционной лентой, начиная от гетинаксовой планки и не доходя 10. 15 см от заостренных концов, в два захода — вверх и вниз.

Вместо гетинаксовой планки можно использовать сетевые вилки от бытовых приборов ранних выпусков. Собственно вилки выворачиваются из запрессованных в пластмассу маток и на их место вворачиваются электроды.

Датчик влажности почвы можно изготовить и из двух полосок нержавеющей стали толщиной 2 мм, шириной 10. 12 мм и длиной 22. 25 см.

Крепление полосок — с помощью винтов *МЗ с шайбами в брусочке из изоляционного материала. В торцовых сторонах брусочка сверлятся отверстия диаметром 2,5 мм на глубину 10 мм по два отверстия с каждой стороны.

Электроды крепятся винтами с наружных сторон брусочка. Размеры брусочка. — 20x30x50 мм. Отводящие провода крепятся под шайбы винтов. Полоски также необходимо обернуть виниловой лентой.

Датчики влажности воздуха для теплицы.

Датчики влажности воздуха строятся по несколько иной схеме.

На проводящее основание с большим сопротивлением наносится вещество, обладающее высокой гигроскопичностью, т. е. свойством активно поглощать влагу, — поваренная соль, гипс, хлористый литий.

При повышении влажности воздуха сопротивление влагопоглотителя снижается и суммарное сопротивление подложки и покрытия уменьшается.

Если последовательно с таким датчиком включить резистор и пропустить слабый ток, то на датчике (или на резисторе) будет изменяться падение напряжения за счет изменения тока в цепи.

Датчик влажности воздуха может быть построен и по другой схеме — на изолятор (шелковый шнур, гетинакс) наносится слой влагопоглотителя (в основном, поваренная соль или хлористый литий), и также пропускается слабый ток последовательно с резистором.

В данном случае при изменении содержания влаги в воздухе изменяется абсолютное сопротивление влагопоглотителя.

Однако всем описанным и другим датчикам влажности воздуха присущ весьма серьезный недостаток — высокая инерционность из-за большого количества влагопоглотителя, достигающая десятков минут и даже часов.

Это значит, что при снижении уровня влажности ниже нормы включается система, но распыление воды для увлажнения воздуха до нормы приведет к сильному переувлажнению.

Такое состояние будет сохраняться в течение часов, что приведет к болезням или даже гибели таких растений, как помидоры, баклажаны, перец, которые для своего нормального роста и плодоношения требуют низкой влажности воздуха (30. 50%).

Чтобы избежать подобных ситуаций, были разработаны специальные датчики влажности воздуха на основе высокоомных резисторов МЛТ-2,0 с минимальным количеством влагопоглотителя.

С резисторов с помощью растворителя удаляется влагозащитная краска. Остатки краски аккуратно удаляются остро заточенной щепкрй — металл применять нельзя, так как легко можно повредить токопроводящую поверхность.

На очищенную и обезжиренную поверхность между отводящими ламелями наносится влагопоглотитель — насыщенный раствор поваренной соли или гипса.

Солевой раствор на токопроводящую поверхность резистора наносится мягкой кисточкой, гипс — остро заточенной спичкой в виде продольных черточек.

Влагопоглотитель необходимо просушить под лампой. Номинал резистора для датчика с солевым покрытием — 130. 150 кОм, для гипсового — 430. 470 кОм.

Для меньших значений влажности, например в помидорной теплице, используется датчик с солевым покрытием, для огуречной теплицы — с гипсовым.

Данное устройство можно использовать для автоматического полива в теплицах, цветочных оранжереях, клумбах и комнатных растениях. Ниже представлена схема, по который можно изготовить простейший датчик (детектор) влажности (или сухости) почвы своими руками.

Когда светодиод LED1 светится – земля сухая, при поливе светодиод гаснет.
Датчик (E1) сделан из двух железных пластин расположенных друг от друга на расстоянии пяти миллиметров
Транзисторы VT1, VT2 – КТ315.
R3 – три резистора по 91 Ом.
Микросхема DD1 – К155ЛА3
Исполнительное устройство: реле с потреблением катушки не более 90 ма
VR1 – кренка на 5 вольт.
Схема проверена мною. Если все детали исправны и все правильно собрано – работать будет сразу.

Изменения в версиях

• Версия 1.1 – начальная версия
• Версия 1.2

• Оптимизация Flash памяти для дальнейших доработок

• 5% за счёт упрощения логики работы EEPROM
• 1% за счёт оптимизации вывода на дисплей
• 7% за счёт избавления от класса String

Добавлен автоматический переход в окно DEBUG по таймеру неактивности

В этот же момент настройки автоматически сохраняются

Исправлена критическая ошибка в построении графиков

Добавлена настройка периодаграфика (сутки, час, минута)

График меняется в реальном времени

К режиму “по сенсору” добавлен гистерезис

В настройках режима «Sensor» вместо настройки Threshold (как в версии 1.1) теперь две настройки – minV и maxV. Обе настройки отвечают за пороговое значение с гистерезисом. Логика такая: если величина с датчика больше maxV – канал включается, если меньше minV – выключается.

Добавлен режим навигации “кликнул-изменил-кликнул”

Настройки в начале скетча:

SETT_TIMEOUT – таймаут неактивности (секунд), после которого автоматически откроется окно DEBUG и сохранятся настройки. Работает при всех активных окнах кроме DEBUG, SERVICE и окон графиков.

CONTROL_TYPE – тип управления энкодером

0 – удерживание и поворот для изменения значения

1 – клик для входа в изменение, повторный клик для выхода (стрелочка меняется на галочку)

Версия 1.3

Добавлены настройки SERVO1_RELAY и SERVO2_RELAY, позволяющие использовать каналы серво как реле

Исправлен баг в управлении CONTROL_TYPE 1

Добавлена поддержка датчика температуры ds18b20 на порту сенсора 1 (SENS1)

Добавлена поддержка термисторов на всех портах сенсоров (SENS1-SENS4)

Рассчитано на 10 кОм-ные NTC термисторы. Коэффициент b можно настроить

Версия 1.3.1

Поправлено несколько багов с приводом

Версия 1.3.2

Энкодер теперь работает на МЕГЕ

Версия 1.3.3

Исправлена критическая ошибка в режиме Timer RTC

• Добавлена вкладка custom, на которой можно самому программировать каналы
• Сильнее разбил код на вкладки
• Режим рассвет теперь работает более плавно
• ДЕНЬ НЕДЕЛИ ВСЁ ЕЩЁ НЕЛЬЗЯ НАСТРОИТЬ
• Баги:

• Убран лишний тип реле
• Убрано отображение типа реле для ПИД и РАССВЕТ
• Исправлено изменение Т в PID
• Можно менять минуты в SERVICE и BKL TOUT
• Исправлена “связь” между Timer и Week

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ

Описание

GyverControl – универсальный контроллер-таймер для теплицы и других мест, где нужна автоматизация по таймеру или показателям микроклимата/другим датчикам, имеет 10 отдельно настраиваемых каналов управления, собран из недорогих китайских компонентов и заменяет несколько “магазинных” контроллеров разного назначения: управление поливом, освещением, открытием дверей и многого другого. Может использоваться как для теплиц/грядок, так и для аквариумов, террариумов, инкубаторов и прочих автоматических систем. Обязательно читайте документацию на контроллер (ссылки выше), там подробно рассказано обо всех возможностях. Здесь лишь краткий перечень!

Данный проект полностью открытый, то есть любой из вас может сделать себе контроллер для теплицы своими руками, GyverControl сочетает в себе контроллер полива, освещения, проветривания и многого многого другого. Самое главное, что сделать себе такой контроллер умной теплицы можно по себестоимости, т.е. по розничной стоимости китайских компонентов. А это очень дёшево.

Железо:

• ArduinoNano (ATmega 328p) как главный контроллер системы
• 7 каналов с логическим выходом 5V, к которым можно подключать обычное реле, твердотельное реле, силовые ключи (транзисторы, модули на основе транзисторов)
• 2 канала сервоприводов, подключаются обычные модельные серво больших и маленьких размеров
• 1 канал управления линейным электроприводом с концевиками ограничения движения и с работой по тайм-ауту
• Датчик температуры воздуха (BME280)
• Датчик влажности воздуха (BME280)
• 4 аналоговых датчика (влажности почвы или других)
• Модуль опорного (реального) времени RTCDS3231 с автономным питанием
• Большой LCD дисплей (LCD 2004, 20 столбцов, 4 строки)
• Орган управления – энкодер
• Поддержка датчиков влажности DHT11/DHT22, температуры DS18b20 и термисторов

Программные фишки:

• Хранение всех настроек в энергонезависимой памяти (не сбрасываются при перезагрузке)
• Датчики влажности почвы (все аналоговые датчики) не находятся под постоянным напряжением, оно подаётся только на момент опроса, что позволяет продлить жизнь даже самым дешёвым датчикам влажности почвы (напряжение подаётся за 50 мс до опроса и выключается через 50 мс после).
• Оптимизированный вывод данных на дисплей
• Каждый из 10 каналов (7 реле, 2 серво и 1 привод) имеет индивидуальные настройки и может работать по таймеру или по датчикам
• 4-6 режимов работы каждого канала: три разных таймера и работа по условию с датчиков, режимы ПИД и рассвет
• Серво работает с моей библиотекой ServoSmooth, это обеспечивает плавное их движение: плавный разгон и торможение с ограничением максимальной скорости, а также отсутствие рывков и незапланированных движений при старте системы
• Линейный привод имеет концевики, внешние кнопки для управления и настройку скорости движения. Частота ШИМ драйвера – 31 кГц, т.е. не пищит
• Экран отладки, где отображается вся текущая информация о состоянии железа и датчиков
• Графики температуры и влажности воздуха и показаний с аналоговых датчиков за последние сутки
• Сервисное меню, позволяющее вручную управлять каждой железкой

Применение, возможности

Применение как контроллер теплицы/бокса:

• Периодичный полив (реле)

• Схема с индивидуальными помпами/клапанами
• Схема с одной помпой и несколькими клапанами

Полив на основе показаний датчиков влажности почвы

Управление освещением (реле) с привязкой ко времени суток

Проветривание (привод открывает окно/серво открывает заслонку) по датчику температуры или влажности воздуха

Увлажнение (включение увлажнителя) по датчику влажности воздуха

Обогрев (включение обогревателя) по датчику температуры

Выполнение действий сервоприводом (нажатие кнопок на устройствах, поворот рукояток, поворот заслонок, перемещение предметов) по датчику или таймеру

Применение как контроллер аквариума:

• Режим рассвет для светодиодных лент (через МОСФЕТ) и ламп накаливания (сервопривод)
• ПИД регулятор для поддержания температуры воды
• Сервоприводы (2 шт) для сброса еды
• Остальные каналы можно использовать по таймерам для запуска фильтров/аэраторов/подсветки

Другие применения:

• Система поддерживает 4 аналоговых датчика, это не обязательно должны быть датчики влажности почвы, у китайцев полно других «датчиков-модулей», которые точно так же подключаются к схеме:

• Датчик света: «умная» система освещения, резервное освещение
• Термистор (до 80 градусов): контроль нагрева объекта
• Датчик звука: закрывание окна при сильном шуме снаружи (почему нет? =) )
• Датчик ИК излучения (датчик пожара) – разные варианты сигнализации, или даже тушения (включаем помпу с водой, открываем кран сервой)
• Датчик дождя: закрытие окон, сигнализирование, включение помп на откачку
• Датчик уровня воды/датчик наличия воды: автоматическое наполнение резервуара, автоматическая откачка воды помпой из ёмкости/подвала, перекрытие водяных магистралей при протечке, сигнализация о протечке
• Газоанализаторы в ассортименте: сигнализатор или даже проветривание (открываем окно) по уровню угарного газа и других промышленных газов
• Оптический датчик препятствия: тут нужна фантазия
• Потенциометр: как дополнительный орган контроля системы

Сервопривод довольно универсальная штука, может открывать/закрывать заслонки, может нажимать кнопки других устройств, вращать ручки регулировки других устройств, с приделанным шатуном получает возможность линейно перемещать предметы/ползунки других устройств. Сервоприводы есть разных размеров, от микро (2 кг/см) и средних (13 кг/см) до весьма мощных (50 кг/см)

Реле умеет замыкать контакты питания и управлять любыми устройствами, также реле может включить блок питания (например светодиодной ленты). Реле можно поставить параллельно проводам к кнопке другого устройства, и оно будет его включать или выключать.

Версия 1.4 и выше позволяет поддерживать температуру при помощи ПИД регулятора, для
террариумов/инкубаторов/любого поддержания температуры:
– Подавать ШИМ сигнал на полевой транзистор, управляющий нагревом
– Поворачивать сервоприводом крутилку сетевого диммера

Версия 1.4 и выше имеет режим Рассвет, позволяющий использовать контроллер для
аквариума/террариума и прочих «животных ферм»

Лучший дешевый датчик влажности почвы своими руками

12 лет назад дешево, электроника, датчик влажности, вода

Моя первая версия дешевого датчика влажности почвы мне очень понравилась, но у нее было несколько недостатков. Первой проблемой была конструкция, хотя мне очень повезло с моей первой попыткой, хотя после попытки воссоздать дополнительные датчики, учитывая небольшое количество гипса между датчиком и датчиками, были настолько тонкими, что было очень легко сломать датчик, и у меня обычно есть около 25% успеха на более поздних творениях (должно быть, новичкам повезло с первым.

Вторая проблема — долговечность. Учитывая, что мы играем с гипсом, и поскольку он находится во взвешенном состоянии в воде, он в конечном итоге разрушится, и мы мало что можем с этим поделать. Хотя с моими последними изменениями в моем автоматическом ящике для выращивания, который включает автоматический полив в зависимости от влажности, я хочу, чтобы мои измерения оставались точными в течение всего сезона. Чтобы помочь с этим, я решил увеличить размеры датчиков, а также использую оцинкованные гвозди для предотвращения ржавчины. После нескольких попыток я придумал, как мне кажется, довольно надежный метод создания датчика влажности.

Как это работает:

В комментариях к предыдущему посту было много вопросов, так что, надеюсь, я смогу немного прояснить это здесь.

Технически гипсовый блок измеряет водное напряжение почвы. Когда гипсовый блок сухой, электричество не может проходить между зондами, что по существу делает зонд изолятором с бесконечным сопротивлением.

По мере того, как вода добавляется к проблеме, все больше электронов может проходить между датчиками, эффективно уменьшая величину сопротивления между проблемой до точки, когда она полностью насыщается, когда датчик имеет практически нулевое сопротивление.Используя этот диапазон значений, вы можете определить количество воды, которое содержится в вашей почве.

Детали для дешевого датчика влажности почвы:

Строительство:

Возьмите канцелярский нож и отрежьте трубку немного длиннее, чем оцинкованные гвозди. Постарайтесь сделать разрез как можно более прямым, хотя он не обязательно должен быть идеальным.

Используйте универсальный нож, чтобы разрезать пластиковую трубку меньшего размера по длине, это упростит удаление датчика почвы после застывания плесени.

Дополнительно: сделайте разрез по диагонали, чтобы предотвратить потенциальную вертикальную линию перелома.

Если вы были очень осторожны с вертикальными разрезами, вы можете избежать этого шага, но, чтобы полностью не пролить гипс на рабочий стол, я просверлил четыре отверстия немного больше, чем ваша трубка. Я использовал эти отверстия для поддержки, но также для того, чтобы поймать любую часть штукатурки в зазорах от вас, не считая точных вертикальных разрезов.

Соблюдая осторожность, чтобы трубки совпадали там, где вы разделяете трубку по вертикали, вставьте трубки в отверстия (или осторожно на плоской поверхности). Смешайте гипс Парижской смеси и осторожно заполните им до верха.Трение между трубками должно обеспечивать водонепроницаемость в том месте, где вы сделали разрез, хотя, если гипс немного тонкий и кажется, что он протекает, подождите пару минут, чтобы гипс успел немного застыть, и попробуйте еще раз, тогда он не должно иметь вязкости, чтобы просачиваться через очень маленький зазор, который может вызвать утечку.

Возьмите два гальванизированных гвоздя и протолкните их через небольшой кусок вощеной бумаги. Вы также можете дать штукатурке застыть в течение нескольких минут, а затем погрузить гвозди в штукатурку.Мне нравится первый метод, так как сила тяжести гарантирует, что они падают прямо вниз и параллельно друг другу. Что касается интервала, я поэкспериментировал с промежутками между датчиками и пришел к выводу, что это не имеет большого значения. Пока есть зазоры (они не соприкасаются), вы должны получить достоверные результаты.

Дождавшись отверждения сенсора в течение часа, извлеките его из просверленных отверстий в древесине.

Осторожно потяните назад пластиковую трубку, и вы получите хороший чистый датчик почвы.

Разложите их, чтобы они высохли на 24 часа, чтобы они полностью высохли и их строительство завершено.

Есть несколько вариантов крепления проводов. Лучше всего припаять их к зондам, хотя для этого вам нужно нагреть гвоздь достаточно горячим, чтобы обеспечить прочное паяное соединение. Мой маленький паяльник мощностью 15 Вт просто не может выделять тепло для этого, поэтому я предпочитаю метод намотки проводов. Я беру около дюйма провода, снимаю около дюйма изоляции и плотно наматываю вокруг зонда.Поскольку медь будет ржаветь и может стать причиной отказа, вы захотите изолировать это соединение и датчики от влаги. Несколько капель горячего клея подойдут. Я планирую попробовать жидкий пластик, хотя в настоящее время меня нет, и когда он у меня будет под рукой, я расскажу, как он прошел.

Как использовать дешевый датчик влажности почвы

Вы можете просто подключить мультиметр и проверить сопротивление, хотя, если вы хотите создать что-либо автоматизированное, вам потребуется использовать интегральную схему (ИС) или платформу для прототипирования электроники, такую ​​как Arduino.Подав напряжение на одну сторону датчика и используя цепь разделения напряжения, подключенную к земле и аналоговому входу, вы можете затем измерить напряжение, проходящее через зонд. Чем выше напряжение, тем выше влажность почвы.

Заключение

Вышеупомянутое должно дать вам все, что вам нужно знать, чтобы создать собственный дешевый датчик влажности почвы и как его использовать. Его можно использовать в качестве датчика влажности почвы для полива комнатных растений, как я его использую.Этот же датчик влажности может использоваться для мониторинга содержания влаги в почве за пределами помещения, чтобы активировать (или упредить вашу систему орошения), чтобы сэкономить деньги на счетах за воду и / или поддерживать постоянный уровень влажности в ваших растениях, что может значительно улучшить чувствительность к воде культур, таких как помидоры. .

Теги: arduino, дешево, гроубокс, led, уличные растения, томаты, овощи

Взлом емкостного датчика влажности почвы (версия 1.2) для частотного выхода

1 австралийский доллар.50 датчик влажности почвы: готов к развертыванию. Мои первые эксперименты с импульсным выходом не совсем сработали из-за поляризации зонда на низких частотах … но я все еще пытаюсь с этим справиться.

Есть что-то вроде культурного разрыва между толпой OpAmp / 555 и пользователями Arduino. Я думаю, это в какой-то мере объясняет количество убогих сенсорных модулей на рынке для любителей: инженеры, вероятно, предполагают, что любой, кто играет в песочнице Arduino, не справится ни с чем, кроме analogRead ().Так что нет ничего необычного в том, чтобы найти дешевые модули датчиков IC с классными функциями, просто обоснованными, потому что сколько пользователей duino все равно могут настроить эти регистры — , верно?

Законные поставщики, такие как Adafruit, работают намного лучше в этом отношении, но наш проект редко использует их датчики, потому что они часто украшены регуляторами, переключателями уровня и другими « удобными » элементами, которые вытесняют ток сна из нашего бюджета энергии. . Платы Sparkfun обычно имеют более компактную отделку, но со всеми доступными сейчас дешевыми услугами по обслуживанию печатных плат у меня возникает соблазн просто свернуть свою собственную.Дело в том, что я постоянно сталкиваюсь с проблемой, что в « количествах прототипов » отдельные подкомпоненты часто стоят больше, чем полные модули с уже выполненной оплавкой — и это перед , все упаковывается в мешки с песком, а стоимость доставки больше, чем остальная часть. проект комбинированный.

Таким образом, мы все еще используем много модулей eBay — после , удаляя обычную нагрузку избыточных подтяжек и этих вездесущих регуляторов 662k. Как только вы спуститесь в кроличью нору, вы обнаружите удивительное количество тех дешевых досок, которые можно улучшить с помощью «других» изменений.Награда может быть существенной, поскольку наш мод RTC с низким энергопотреблением обеспечивает модули DS3231 за 1 доллар с током сна от ~ 0,1 мА до менее 5 мкА. Еще один легко модифицируемый датчик — датчик влажности почвы, который я пометил в столбике электропроводности:

.

Схема до преобразования: (регулятор не показан). Выходная частота регулируется постоянной времени при зарядке / разрядке C3 через R2 / R3. Gadget Reboot дает хороший обзор , как работает базовая конфигурация. , подавая RC-фильтрованный выходной сигнал 555 на простой пиковый детектор.Старые датчики на базе NE555 работают на 370 кГц, но датчики V1.2 с TLC555 работают на более высокой частоте 1,5 МГц с рабочим циклом 34% . Стоит отметить, что растворенные соли и т. Д. Влияют на показания влажности почвы до тех пор, пока вы не достигнете диапазона 20–30 МГц.

Эти датчики используют копланарные трассы для фильтрации высокочастотного выходного сигнала генератора 555, но вам повезло увидеть диапазон из более чем 400 необработанных отсчетов, считанных с помощью 10-битного АЦП Arduino. В системах с напряжением 3,3 В вы можете снять регулятор и объединить датчик с ADS1115 для получения 15-битного разрешения.Я обнаружил, что вы не можете продвинуть эту комбинацию выше настройки усиления ± 4,096 В, иначе низкое входное сопротивление 1115 начнет разряжать выходной конденсатор. Но это по-прежнему дает вам рабочий диапазон в несколько тысяч отсчетов, если вы помните, что ADS1115 использует внутреннюю vRef — поэтому вам также необходимо контролировать напряжение, подаваемое на датчик, чтобы скорректировать изменение заряда батареи. Попытка прочитать выходной сигнал датчика с помощью моего EX330, когда датчик работал, снизила выходное напряжение примерно на 0,33 В, и он получил внутреннее сопротивление 10 МОм, аналогичное ADS, поэтому более дешевый вольтметр будет еще больше сбивать выходной сигнал этого датчика.Дифференциальные показания могут уменьшить эту проблему, потому что это удваивает импеданс АЦП.

Аналоговый режим хорошо работает с длинными кабелями и трубопроводами, которые через ADS1115 позволяют связываться с тремя датчиками почвы по I2C, если у вас мало портов. И до четырех из этих АЦП за 1 доллар можно было бы повесить на той же шине — хотя я на собственном опыте научился не ставить слишком много датчиков на один регистратор , потому что это рискует потерять больше данных, если у вас есть сбой точки из-за батареи. утечки, твари или вандализм.В любом случае создание нового регистратора для каждого набора займет всего пару часов.

3,3 В ProMini ADC, показания аналогового датчика влажности почвы на глубине ~ 8 см (вертикальное введение) с температурой DS18b20 с той же глубины. Этим летом мы установили несколько таких датчиков на нашем заднем дворе. Этот сегмент показывает суточную просадку растительности в течение самого жаркого / самого засушливого месяца года, за которым следует несколько дождевых осадков, начиная с 9/4. Этот регистратор работал без регулирования от 2x литиевых элементов AA, и регулятор также был удален с датчика почвы.Ареф движется в соответствии с напряжением питания, поэтому у нас не было помех от изменения заряда батареи. C5 и 6 были сняты с платы, и датчик запитался от цифрового контакта с 8 секундами для стабилизации (вероятно, больше времени, чем необходимо). Этот скромный датчик меньше подвержен влиянию суточных температурных циклов, чем я ожидал, но , если вы используете «емкость поля» в качестве отправной точки, дельта составляла всего ~ 200 необработанных отсчетов АЦП . Я вручную поливал сад 23 августа и 24 августа, чтобы цветы не умирали; но это было лишь краткое окропление.На данный момент у нас есть 6 месяцев непрерывной работы с этими датчиками, но только с той тонкой маской с чернилами, которая защищает медные следы, я был бы удивлен, если они продлятся больше года. Даже с эпоксидной смолой, покрывающей цепь 555, небольшие камни могут легко поцарапать поверхность зонда при вводе, что приведет к ускоренной коррозии.

Эти штуки достаточно дешевы, поэтому я начал с ними копаться для других задач, таких как , измерение уровня воды . С разницей диэлектрической проницаемости вода / воздух около 80: 1 даже немодифицированные датчики почвы хорошо справятся с этой задачей, если вы потратите немного времени на калибровку.При питании от 3,3 В конфигурация по умолчанию выдает диапазон от ~ 3,0 В в сухом состоянии до 1,5 В при полном погружении в воду. Таким образом, 10-битный АЦП Arduino дает приличное разрешение на пробниках длиной 10 см. А поскольку TL555 не потребляет более 5 мА (после установления), вы можете подавать его с цифрового вывода ввода / вывода для экономии энергии — при условии, что датчику необходимо дать пару секунд для зарядки выходного конденсатора после включения. Добавление 120-150 Ом последовательно к броску дроссельной заслонки по-прежнему оставляет вам дельту ~ 1,2 В воздух / вода. Датчики, которые я тестировал, стабилизируются при включении через ~ 1 секунду, но для «разряда» требуется более 35 секунд, если вы внезапно переместите зонд из воздуха в воду — но это может быть неисправное соединение резистора.(Примечание: после проверки партий от многих разных поставщиков я начал добавлять резистор 1 МОм на выходе любых датчиков, которые выдают ~ 95% своего напряжения питания в «открытом воздухе». Датчики с 1 мегабайт уже подключены так, как предполагалось для нахождения на плате обычно выдает ~ 85% своего напряжения питания, когда датчик находится в воздухе, и около 35% их питания, когда он полностью погружен в воду.)

Быстрый поиск показывает множество подходов к созданию датчика, готового к работе в реальном мире, но мы добились успеха в укреплении различных типов сенсорных модулей с помощью метода эпоксидной смолы и термоусадки, который позволяет проверять цепи с течением времени:

Монтаж кабеля и эпоксидной смолы: (щелкните изображения, чтобы увеличить)

Очистите датчик 90% изопропиловым спиртом.Старый USB-кабель или телефонный кабель можно использовать с датчиками малой мощности. Здесь я объединил два из четырех проводов для вывода.	Термоусадочная упаковка от 3/4 ″ (18 мм) до 1 ″ (24 мм), 2: 1, образует контейнер вокруг цепей, с меньшим размером , нанесенным клеем 3: 1 на кабеле, чтобы обеспечить уплотнение для удержания жидкой эпоксидной смолы.	Заполните эпоксидной смолой только примерно до 15% объема. Здесь я использую Loctite E30-CL. Для полного отверждения этой эпоксидной смолы требуется 24 часа.
GENTLE Нагрев сжимает трубку снизу вверх. Это приводит к нанесению эпоксидной смолы на компоненты	Перед окончательной обработкой используйте ватный тампон, чтобы заклеить края зонда эпоксидной смолой. Обрезанные печатные платы могут впитать несколько% воды, если края остаются открытыми.	Завершите нагрев мусорного ведра, чтобы уловить перелив, и протрите переднюю поверхность датчика, чтобы на чувствительных поверхностях не осталось эпоксидной смолы.

Датчики влажности почвы измеряют объемное содержание воды в почве косвенно, используя некоторые другие свойства, такие как электрическое сопротивление или диэлектрическая проницаемость.Связь между измерением и влажностью почвы варьируется в зависимости от факторов окружающей среды, таких как тип почвы, температура или количество соли, растворенной в пористой воде. Это очевидно, если вы подумаете о том, как по-разному ведет себя песок в отношении инфильтрации и удерживания воды по сравнению с почвой с высоким содержанием глины, но детали на низком уровне становятся довольно сложными.

Обычно я использую наш регистратор Classroom для экспериментов на заднем дворе. Вам необходимо как минимум 2-3 точки мониторинга из-за пространственной изменчивости путей проникновения, а затем 2-3 глубины отбора проб в каждой точке для получения полного профиля. В сельском хозяйстве обычно устанавливают два датчика, один из которых неглубокий на 25–30% глубины корневой зоны, а второй — на глубине 65–80% глубины корневой зоны. Но исследовательские проекты устанавливают до одного датчика каждые 10 см через профиль почвы. Если вы делаете это, то вы можете установить платы датчиков параллельно поверхности земли и подключать их только по одной, чтобы они не мешали друг другу.

Vernier описывает базовую процедуру объемной калибровки датчиков почвы, которая начинается с измерения почвы в целевой области, высушенной в печи в течение 24 часов. Чтобы получить еще одну точку калибровки, вы добавляете количество воды, эквивалентное некоторому проценту (скажем, 5%) этого сухого объема почвы, и снимаете показания другого датчика после того, как у этого есть возможность уравновеситься. Чтобы получить полную кривую отклика, вы должны использовать 5-10 банок с сухой почвой, добавляя различные относительные объемы воды в каждый горшок от 5 до 50%.(Даже в глине процентное содержание воды при заполнении поля обычно составляет менее 50%.) Затем вы можете интерполировать любые промежуточные показания датчика с помощью чего-то вроде Multimap.

Если расстояние между встречно-штыревыми копланарными электродами сравнимо с наименьшим размером каждого электрода, то «краевые поля» имеют значение. Как показывает опыт, расстояние проникновения поля обычно составляет 0,5–1x расстояния между центрами электродов. Я нашел несколько работ, моделирующих это как одну треть ширины электрода плюс зазор между электродами: EPD ≈ (W + G) / 3 .В этом случае, по моим оценкам, полезное расстояние срабатывания меньше, скажем, 3-6 миллиметров от поверхности зонда, поэтому вы должны позаботиться о том, чтобы не было воздушных зазоров рядом с поверхностью сенсора во время калибровки и при развертывании. Сельскохозяйственные датчики часто помещают в отверстие с отверстиями, заполненное фильтрованной почвенной жидкостью, чтобы избежать образования пузырьков воздуха. Одна из самых больших проблем заключается в том, что даже после правильного развертывания почва высыхает и «отрывается» от контакта с поверхностью датчика. Это доставит вам немало хлопот почти со всеми датчиками измерения почвы, представленными на рынке.(за исключением, возможно, нейтронных зондов)

В отношении выращивания растений история становится более сложной, потому что поры песчаной почвы могут обеспечить больше доступной для растений воды, чем абсорбирующие глинистые почвы (см. Матричный потенциал). Так что стоит потратить время на то, чтобы определить текстуру вашей почвы , и вы должны учитывать глубину корня вашего урожая. (обычно 6-24 дюйма). Со всеми смешивающими факторами, датчики почвы часто используются в контексте « относительных » границ , устанавливая произвольный верхний порог для необработанного выходного сигнала прибора при полевой емкости (~ два дней после дождя ) и нижнего порога , когда растения наблюдается увядание .Датчики влажности почвы также необходимо разместить в месте, которое получает такое же количество солнечного света, чтобы учитывать эвапотранспирацию. Затем есть все факторы, связанные с вашей техникой отбора проб.

Использование «полевой емкости» в качестве верхнего предела может позволить выполнить базовую трехточечную калибровку ваших датчиков: выкопайте траншею и проведите измерения «на месте» с помощью зонда, прежде чем беспокоить остальную часть почвы. Извлеките два образца с помощью трубчатого «резака», объем которого достаточно велик, чтобы покрыть ваш датчик, и взвесите их (вы можете вычислить весовой процент влажности в% для этих показаний на месте позже, исходя из образца, который вы высушили).Полностью высушите один в духовке, а другой поднимите другой до полевой емкости, добавив воды, а затем дайте ему стечь и стабилизироваться в течение дня или около того в камере со 100% влажностью. (большой пакет с застежкой-молнией?) Влажный образец должен стекать под действием силы тяжести до тех пор, пока вода не перестанет активно капать с него. Затем снова взвесьте оба образца и снимите показания с помощью датчика, встроенного в образцы влажной и сухой почвы, упакованные обратно в их исходный объем. Сложность заключается в том, что вам, вероятно, потребуется использовать металлическую трубку для резки образца (и для сушки в духовке), но вы не хотите, чтобы металл рядом с емкостным датчиком позже — поэтому вы захотите перенести пробки из почвы в ПВХ. трубу с таким же внутренним объемом, используя какой-либо плунжер перед окончательными измерениями.Идея состоит в том, чтобы сохранить относительную «плотность» образца, аналогичную исходной плотности почвы на месте.

---

The Hack: (щелкните изображения, чтобы увеличить)

После тестирования некоторых «голых» плат (где я удалил все компоненты) я понял, что голые дорожки попадают в рабочий диапазон емкости для той же нестабильной конфигурации, для которой уже был настроен таймер:

Получите регулируемые платы с микросхемой CMOS TLC555, а не NE555.Работа с напряжением 3,3 В не соответствует требованиям для сетевого элемента, а 1/2 сетевого элемента, который я пробовал, даже не работала в аналоговой конфигурации по умолчанию при 5 В. (и регистр 3,3 В, 662 Кбит / с ниже спецификации, если напряжение питания ниже ~ 3,4 В)	Я снимаю регулятор и соединяю Vin с контактными площадками Vout. Если вы собираетесь запитать датчик , вам также необходимо удалить крышки регистров C5 (10 мкФ) и C6 (160 нФ), поскольку их пусковой ток может повредить ваш MCU.Или добавьте последовательно ~ 150 ограничительных резисторов, но это снизит выходное напряжение.	Обратите внимание на , что некоторые варианты этих датчиков поставляются с уже удаленным регулятором. НЕ ПОКУПАЙТЕ ЭТИ ПЛАТЫ — они используют более старые микросхемы NE555 , которые не работают при 3,3 В.
Снимите диод T4, крышки C3 и C4 и резисторы R2 и R3, как показано.	Переместите резистор R1 10 кОм на пэды R3 и резистор R4 с сопротивлением 1 МОм к пэдам R2.Когда новый резистор R2 превышает более чем в 10 раз новый резистор R3, рабочий цикл на выходе FM приближается к 50%.	Мостик для пэдов R1 / T4, ближайших к 555. Это подключает частотный выход к AOUT. Подключение другой контактной площадки T4 к C3 заменяет установленную емкость зонда на ее место.

После мода мало что осталось. Важно оставить байпас C1 на месте, но у меня не было проблем с питанием других сенсорных плат с аналогичными крышками.Это самый минимум, который вам может сойти с рук. (и добавить ограничитель серии при подаче питания на вывод)

Стоит упомянуть, что пресловутые скачки тока питания 555-го во время переключения выходов могут привести к плохим показаниям или странным скачкам напряжения. Я все равно попробовал подать питание на вывод, потому что TLC555 намного лучше, чем старые NE555, которые наверняка разрушили бы любой вывод ввода-вывода, используемый для его питания. Так что я плыву здесь довольно близко к ветру: было бы гораздо разумнее просто оставить оригинальные колпачки C5 / 6 на месте и вообще пропустить питание кеглей.Использование MOSFET-транзистора — более безопасный выбор, но это же хитрость… верно? Официально всего 0,1 мкФ требуется ограничительный резистор для защиты выводов ввода / вывода, но «неофициальные» схемы с питанием от выводов с выводами AVR на удивление надежны.

При изменении емкости пробника от <30 пФ до ~ 400 пФ (воздух / вода) использование резисторов 1M / 10K на контактных площадках R2 и R3 даст вам выходной сигнал около 50 кГц в воздухе и ~ 1,5 кГц в воде . Или вы можете добавить свою собственную комбинацию резисторов для настройки выхода.Наши логгеры на базе ProMini имеют относительно медленную тактовую частоту 8 МГц, поэтому верхний предел для интервалов измерения периодов составляет около 120 кГц, прежде чем что-то станет нестабильным. На плате с частотой 16 МГц вы можете легко достичь 200 кГц, а с более быстрым MCU вы можете настроить его на еще более высокие скорости. Но на первый взгляд, с частями, которые у меня уже были, комбинация 1M и 10K показалась работоспособной.

TLC555 потребляет гораздо меньше тока и работает от 3,3 В. Его также можно увеличить до 2 МГц в нестабильном режиме, хотя вам понадобится более продвинутый счетчик, чтобы не отставать.LMC555 и TLC551 работают при еще более низких напряжениях, чем TLC555

У вас есть множество вариантов чтения импульсных сигналов с помощью Arduino. Мы рассмотрели их в разделе «Добавление датчиков к регистратору данных Arduino», но вкратце это так: пример TSL235R Тилларта работает, или вы можете попробовать библиотеку FreqCount от PJRC. Методы интервала стробирования подсчитывают много выходных циклов. Это уменьшает ошибку и позволяет приблизить частоты примерно к 1/2 вашей тактовой частоты микроконтроллера (в зависимости от обработки прерывания). Однако на более низких частотах страдает точность, поэтому лучше измерять прошедшее время в течение одного цикла.Поскольку я уже перешел на использование устройства ввода-вывода для чтения термисторов, я начал с ответа №12 на странице Ника «Таймеры и счетчики». Это работает с этими взломанными датчиками почвы, хотя иногда с этими округлыми трапециевидными импульсами он выдает ложные выбросы High / Low. Добавление нескольких повторов с помощью цифрового сглаженного фильтра Пола Бэджерса обрезает эти считывания сбоев, а медианные фильтры также хороши для подавления одиночных всплесков. Также интересно поиграть с фильтром Simple Kalman Денеса Сене, хотя в данном случае он убивает мух кувалдой.

Как обычно, я практически проигнорировал все домашние задания по калибровке и просто воткнул штуку в землю на пару недель, чтобы посмотреть, что у меня получится. В каком-то смысле это было удачно, потому что у датчика возникла проблема, которую я, вероятно, пропустил бы во время коротких калибровок:

Частота зонда [Гц] (левая ось) на глубине почвы 5 см . Событие дождя 5 сентября вернуло датчик в нормальное состояние на несколько дней.

Ежедневное тепловое колебание было ожидаемым, но зонд неоднократно показывал изгиб вверх, что не соответствовало ежедневным циклам сушки «ступенька-ступенька», наблюдаемым с помощью других близлежащих датчиков почвы.Мы медленно вытягивали ионы из матрицы почвы? События дождя вернутся к нормальному поведению, но в конечном итоге восходящая кривая повторится снова. Возможно, это произошло из-за того, что вода уходила, а ионы удерживались на поверхности зонда? Когда я изучил частоту коммерческих датчиков, они работали не менее 100 кГц, а большинство из них находились в диапазоне 10 МГц. Некоторые из них автоматически увеличивают частоту с увеличением проводимости специально, чтобы избежать проблем этого типа.

В то время как метод термоусадки / эпоксидной смолы является нашим золотым стандартом для инкапсуляции сенсора, термоусадочная пленка 3: 1 с клеевым покрытием может неплохо справиться с этими сенсорами, если вы убедитесь, что поверхности сверхчистые с помощью изопропилового спирта и уделите время, чтобы осторожно вытолкнуть пузырьки воздуха. (используйте перчатки, чтобы не обжечь пальцы!) Третья альтернатива — использовать горячий клей внутри обычной термоусадочной трубки — прижать его до полного контакта с цепями, пока клей еще теплый и гибкий. Вам все равно придется обработать края платы , но это также можно сделать с помощью лака для ногтей. Оба метода термоусадки и горячего клея могут со временем «отрываться» от гладкой поверхности датчика — эпоксидная изоляция более надежна.

Еще пробовал измерять электропроводность растворов этим взломанным зондом. Но без смены полярности поляризация снова стала ограничивающей проблемой — и это только усугубится, если вы увеличите номиналы резисторов, чтобы разрешить больше деталей с более медленными 555 импульсами.Итак, при низкой проводимости пресной воды , где поляризация незначительна, зонд работает «нормально» как ЕС-датчик с низким разрешением , если вы быстро снимаете показания, а затем обесточиваете зонд на длительный период отдыха. (при этом, черт побери …?) Однако показания «плато» при приближении к 10 мСм / см — так что это не очень полезно в солоноватых прибрежных средах, в которых мы играем.

По сути, это всего лишь разновидность стандартных методов определения времени нарастания RC, где 555 преобразует его в импульсный выход.Хотя мои попытки с парой 1M и 10K принесли мало результатов, попугай еще не умер. Изменение этой комбинации резисторов R2 / R3 для повышения частот до гораздо более высоких частот, когда зонд находится в сухой почве, может уменьшить эту проблему поляризации. Или, с фиксированным конденсатором вместо зонда, я мог бы попробовать заменить резистор каким-нибудь гипсом из парижских и угольных стержней для матричного датчика потенциала с импульсным выходом. По сути, используя схему , дешевое сопротивление преобразователя частоты .

А еще есть все остальные емкостные датчики, которые я мог бы подключить к контактным площадкам C3. В этот момент я мог бы также достать ножовку, потому что на самом деле я просто использую верхнюю часть платы как прорыв TLC555, который я могу смонтировать под эпоксидной смолой. Если учесть, сколько из нас работает с микроконтроллерами 3,3 В, низковольтный модуль 555 уже должен был быть на рынке. И пока я думаю об этом — где все платы операционных усилителей на 3 В, где каждая ступень может быть соединена по нескольким «стандартным рецептам» и может быть соединена со следующей с помощью контактных площадок для пайки или отверстий по внешнему краю? Я представляю себе квадроцикл SMD посередине и несколько слоев элегантно оформленных дорожек и хорошо обозначенных сквозных отверстий для заполнения резисторов и конденсаторов.Даже по ценам eBay можно было подумать, что наценка давно превратила бы их в обычную грязь. . .

---

Избранные источники:

---

Дополнение: 2020-12-18

Аналоговый датчик почвы с начала столба все еще работает, но (за исключением нескольких дождливых дней) после опадания листьев датчик почвы в основном выровнялся до «полевой емкости»

В этой записи два сильных дождя. При отсутствии эвапотранспирации почва остается насыщенной между ними.

Так что зимой ничего особенного не будет, но я все равно оставлю большинство лесорубов на улице. У нас есть несколько северных проектов, которые ждут своего часа, и я хочу посмотреть, насколько хорошо нерегулируемые сборки студентов выдерживают холод. Будет интересно посмотреть, выдержит ли датчик почвы замерзание прямо в почву. Я ожидаю, что эти явления будут зарегистрированы как «чрезвычайно сухие» из-за пониженной диэлектрической проницаемости льда.

Дополнение 2021-05-02

В последнее время было сложно получить 3.Регулируемые версии датчиков почвы 3v. Продавцы на eBay начали перечислять совместимость 3,3–5 В и даже размещать схему, показывающую регулируемую цепь TLC555, а затем поставлять датчики NE555 «только 5 В». Этот вид приманки и переключателя распространен среди недорогих товаров из Китая, и проблема заключается в том, что ваша стоимость доставки из США обратно в Шэньчжэнь обычно стоит больше, чем товары. Так что я только начал заменять микросхемы NE555 сам, так как TLC555 стоят всего около 50 центов каждая:

Несколько мгновений с термофеном легко поднимают старый чип NE555 Добавьте хорошее количество припоя на ножки сменного чипа С помощью блока для стабилизации руки сначала закрепите противоположные диагональные углы. TLC555 совместим по выводам и работает до 2 В.Вам нужен этот диапазон, потому что для питания датчика через ограничительный резистор на 150 Ом (среднее потребление ~ 5 мА) остается только 2,65 В для управления датчиком в системе 3,3 В. Потеря напряжения обязательно сжимает выходной диапазон.

Как это:

Нравится Загрузка …

WiFi Датчик влажности AAA батарея

Модуль Cricket ® Wi-Fi позволяет разработчикам создавать электронные устройства и подключать их к смартфонам или другим интернет-сервисам буквально за считанные минуты.Более того, вы можете сделать это без специальных программистов и написания единственной строчки кода.

В этом блоге мы представляем, как собрать датчик влажности / воды с монитором уровня заряда менее чем за 30 минут. Устройство контролирует уровень влажности и отправляет данные на смартфон через Интернет (MQTT) с выбранным интервалом времени. Используйте любое мобильное приложение MQTT для получения и визуализации данных. Устройство питается от 2 батареек AAA (или от одной батареи AAA), при правильной настройке может работать годами.Он подключается к Интернету через сеть Wi-Fi с помощью модуля Wi-Fi Things On Edge Cricket ® , поэтому вам не требуется дополнительный концентратор Интернета вещей.

Перед тем как начать, убедитесь, что у вас есть следующие компоненты:

1. Модуль Wi-Fi Cricket (https://www.thingsonedge.com/)

2. Датчик влажности почвы

3. 6 -Way клеммная колодка

4. 2 батарейки типа AAA (AAA или AA)

5. батарейный блок AAA (AAA или AA)

6. 3x розетка / розетка провода перемычки

Если вы готовы, приступим!
Сборка

Теперь вам нужно подключить батареи и датчик влажности к модулю Cricket, выполнив следующие действия:

• Подключите аккумулятор VCC / + (красный кабель) к порту BATT Cricket ПРИМЕЧАНИЕ: Модуль Cricket может питаться от батареек AA или AAA.

• Подключите датчик VCC / + (зеленый кабель) к порту 3V3 Cricket ПРИМЕЧАНИЕ: 3.Порт 3 В обеспечивает стабильное 3,3 В независимо от уровня напряжения батареи

• Подключите аналоговый сигнал AOUT датчика (желтый кабель) к порту IO2 Cricket ПРИМЕЧАНИЕ. Этот порт можно настроить как аналоговый сигнал. Данные будут переданы на ваш смартфон.

• Подключите датчик GND / (-) (синий кабель) к порту GND Cricket

• Подключите GND аккумулятора / (-) (черный кабель) к тому же GND Cricket порт

Молодец, вы успешно собрали устройство!

Подключите устройство к Wi-Fi

Выполнив несколько шагов, вы подключите устройство к Интернету через сеть Wi-Fi.Все, что вам нужно сделать, это активировать частную точку доступа Wi-Fi Cricket, а затем открыть частную веб-страницу, чтобы передать свои учетные данные сети Wi-Fi. Выполните следующие действия:

• После подключения откройте частную веб-страницу: http://192.168.4.1/index.html ВНИМАНИЕ: убедитесь, что светодиод все еще горит! Если ВЫКЛ, повторите шаги с начала.

Настройте свое устройство

ПРИМЕЧАНИЕ: новые версии Cricket 1.0 (с металлической крышкой) могут быть настроены полностью локально или из cota.Сервис thingsonedge.com . Также обратите внимание, что dev.thingsonedge.com был заменен на cota.thingsonedge.com в этих новых версиях Cricket.

Для датчика влажности рекомендуется установить следующую конфигурацию:

• Установить IO2 как аналоговый вход

• Сообщать уровень влажности каждые 2 часа — это заставит ваше устройство работать на Щелочные батареи 2xAAA на более 2 лет .

Задайте следующую конфигурацию:

• Тип подключения: MQTT_TOE

• RTC: ON

• RTC Units: Секунды 000

  03 (будут изменены позже)

  9389 Единицы измерения RTC Значение: 30 (будет изменено позже)

• IO2: Аналоговый вход

• IO3: Выкл.

• Монитор батареи: Вкл.

• Делитель батареи : 0

• Датчик температуры: Выкл.

• Принудительное обновление — IO1 Wake Up: Вкл. (будет изменено позже)

• Принудительное обновление — RTC Wake Up: На (будет изменено позже)

• События публикации: оставить все пустыми

Пн Информацию о том, как настроить Cricket, можно найти в документации здесь .

А теперь давайте настроим ваш телефон для приема данных от Cricket.

Использование клиента MQTT на мобильном телефоне

Вы можете использовать любой предпочитаемый клиент MQTT. Однако для полноты этого проекта давайте использовать приложение IoT MQTT Panel для получения и визуализации данных. Модуль Cricket подключается через брокера MQTT Things On Edge с малой задержкой (mqtt.thingsonedge.com). Вам просто нужно сделать следующие шаги:

1. Настройте соединение с сервером со следующими данными: IP-адрес сервера / брокера: mqtt.thingsonedge.com Номер порта: 1883 Сетевой протокол: TCP

2. Добавьте устройство, например «Датчик влажности»

3. Перейти к дополнительным параметрам: Имя пользователя: your_cricket_serial_number Пароль: your_cricket_serial_number Подключиться автоматически: ДА

4. Нажмите кнопку Создать

5. Нажмите ДОБАВИТЬ ПАНЕЛЬ

6. Выберите: Линейный график

7. Установите детали для графика 1 для чтения данных от датчика (от порта Cricket IO2) Название панели: e.грамм. Датчик влажности Тема для графика 1: / your_cricket_serial_number / io2 Показать площадь: ДА Показать баллы: ДА

Для получения дополнительной информации см. Прилагаемые снимки экрана с панели IoT MQTT ниже.

Поздравляем!

Ваш датчик влажности уже работает и отправляет данные через Интернет на ваш смартфон.

Уровень заряда батареи можно контролировать с помощью MQTT в специальной теме:

/ your_cricket_serial_number / batt

Оптимизируйте свое устройство для работы от батарей в течение многих лет.

Вы можете заставить свое устройство работать годами на этих батареях.Вам просто нужно внести следующие изменения:

1. просыпаться каждые пару часов, например. 2 часа

2. отправлять данные в Интернет только при изменении значения датчика

Установите следующую конфигурацию:

• RTC: ON

• RTC Units: Hours (отправлять данные только когда изменено)

• Единицы RTC Значение: 2

• IO2: Аналоговый вход

• Аналоговый делитель IO2: 3

• IO3: Выкл.

Монитор батареи
• :

Вкл.

• Разделитель батареи: 3

• Датчик температуры: Выкл.

• Принудительное обновление включено — IO1 Wake Up: Выкл (отправлять данные только при изменении)

• Force обновления включены — RTC Wake Up: Off (отправлять данные только при изменении)

• Опубликовать события: оставить все пустыми

Контроль уровня заряда батареи

В принципе, чем меньше модуль обменивается данными, тем лучше энергосбережение.Cricket требует энергии как для отправки обновлений в облако, так и для оценки значений только подключенных датчиков. Когда выключено, это истинный 0А.

На практике он может отправлять 10 000 сообщений при использовании 2 щелочных батарей типа AAAA и более 15 000 при использовании литиевых батарей.

В этом случае конфигурация монитора батареи также настроена на отправку обновления только при изменении значения уровня заряда батареи. Дополнительно потребление батареи может быть уменьшено за счет снижения разрешающей способности измерения аналогового сигнала.

Заряд батареи можно рассчитать следующим образом:

Vbatt = val * (3.Делитель батареи

, где val — это уровень заряда батареи, полученный от службы MQTT.

В этом случае 1,4 В указывает на низкий уровень щелочной батареи и предлагает заменить ее, значение, сообщаемое через MQTT, составляет 13

Вбатт (В) = 13 * 3,5 / 256 * 8 = 1,42 В

Минимальное значение для Cricket составляет 1,1 В.

Конфигурация аналогового входа IO2

• IO2: Аналоговый вход

• Аналоговый делитель IO2: 3

Эти значения уменьшают разрешение аналогового сигнала и значительно сокращают потребление батареи, модуль уменьшит время отправки новых обновленных значений.IO2 Аналоговый делитель

Аналоговый делитель на 3 обеспечивает разрешение прибл. 0,1 В




Получите еще больше данных …

С помощью текущего устройства вы можете играть гораздо больше, например, считывать показания встроенного датчика температуры, считывать уровень заряда батареи и многое другое.

Пожалуйста, ознакомьтесь с более подробной информацией в документации: https://www.thingsonedge.com/documentation

Обратная связь

Спасибо, , за то, что нашли время! Если вам понравилось создавать этот датчик влажности, я был бы очень признателен, если бы вы могли рассказать об этом.Если у вас есть отзывы или предложения, как улучшить его и упростить другим разработчикам, мы будем более чем счастливы это сделать. Мы открыты для ваших предложений.

Большое спасибо и наслаждайтесь!

Емкостной датчик влажности почвы Zigbee своими руками — поделитесь своими проектами!

Я хочу измерить влажность почвы с помощью емкостного (= некоррозионного) датчика и передать данные через модуль CC2530 Zigbee. Вот как я это сделал.

Емкостной датчик влажности почвы
Легко доступен:


Устройство выдает сигнал постоянного тока 0–3 В в зависимости от влажности.
Первая задача — сделать его водонепроницаемым, чтобы его можно было использовать во влажной почве.
Я последовал этой идее: https://www.domoticz.com/forum/viewtopic.php?f=51&t=24116




Схема


Обратите внимание:

• , что вы можете использовать выводы CC2530 P00… P07 только для аналогового считывания напряжения,
• диод необходим, чтобы избежать «помех» от CC2530.

Прошивка CC2530 с PTVO
В модуль CC2530 прошита отличная настраиваемая прошивка PTVO (https: // ptvo.info / zigbee-switch-configurable-firmware-v2-210 /). Прошивка выполняется с помощью отладчика CC и бесплатного программного обеспечения от TI (https://www.ti.com/tool/FLASH-PROGRAMMER), а не V2. Вам нужно определить только один контакт:

Преобразование напряжения во влажность
Подключите датчик влажности / диод / CC2530 и включите питание. Убедитесь, что HA разрешает присоединение новых устройств. Используйте проводник MQTT (http://mqtt-explorer.com/), подключитесь к HA и найдите новое добавленное устройство. Вы должны увидеть что-то вроде:

  zigbee2mqtt / 0x00124b0009e004d5

{"l1": 1.376, "linkquality": 39, "state_l1", "Voltage_l1": 1.4}
  

Требуется калибровка. Обратите внимание на напряжение, когда датчик сухой (в моем случае Vdry = 2,463 В), теперь поместите датчик в стакан с водой и снова считайте напряжение (в моем случае Vwet = 1,386 В).

Создать датчик влажности MQTT в HA

Формула: ((Vdry — Voltage_l1) / (Vdry-Vwet)) * 100

В моем случае: (2.463 — Voltage_l1) / 1.077 * 100

  - платформа: mqtt
    название: «Влага»
    state_topic: "zigbee2mqtt / 0x00124b0009e004d5"
    единица измерения: "%"
    value_template: "{{(((2.463 - (value_json.voltage_l1 | float)) / 1.077) * 100) | круглый (0)}} "
    availability_topic: "zigbee2mqtt / мост / состояние"
    payload_available: "онлайн"
    payload_not_available: "офлайн"
    json_attributes_topic: "zigbee2mqtt / 0x00124b0009e004d5 / attributes"
    значок: mdi: лист
  

Сделано:

Теперь у вас есть безграничные возможности использовать значение влажности для запуска насосов, установки сигналов тревоги и т. Д.

Взаимодействие датчика влажности почвы с Arduino

В этом проекте я расскажу о датчике влажности почвы и о том, как мы можем сэкономить воду в наших приусадебных участках, подключив датчик влажности почвы к Arduino и контролируя подачу воды на растения.

Введение

Если у вас есть домашний сад или задний двор с газоном, то вы, вероятно, знаете, сколько нам нужно потратить на полив растений и дерна.

Садовые дождеватели

— один из часто используемых вариантов для полива газонов и растений, ну, единственный и лучший вариант — это ручной полив.

Но если вы планируете сделать систему автоматического полива растений, в которой вода подается либо через дождеватели, либо через систему капельного орошения, тогда вы должны учитывать количество влаги в почве.

Измеряя влажность почвы в саду, вы можете точно контролировать количество подаваемой воды с помощью простого механизма, включающего водяной насос и микроконтроллер.

В этом проекте я покажу вам, как контролировать влажность почвы в небольшом горшке с помощью взаимодействия влажности почвы с Arduino

.

Краткое описание датчика влажности почвы

Основным компонентом проекта (помимо Arduino UNO) является датчик влажности почвы. Он состоит из двух частей: основного датчика и платы управления.

Сенсорная часть сенсора влажности почвы состоит из пары проводящих зондов, которые можно использовать для измерения объемного содержания воды в почве.

Что касается платы управления, она состоит из микросхемы LM393, которая представляет собой компаратор напряжения. Плата также состоит из всех необходимых компонентов, таких как разъемы, светодиоды, резисторы и т. Д. Для измерения влажности почвы.

Дополнительно есть возможность регулировать чувствительность модуля с помощью потенциометра.

Работа датчика влажности почвы

Работа датчика влажности почвы очень проста. Работает по принципу сравнения напряжений. Следующая схема будет полезна для понимания работы типичного датчика влажности почвы.

Как вы можете видеть, один вход компаратора подключен к потенциометру 10 кОм, а другой вход подключен к сети делителя напряжения, образованной резистором 10 кОм и датчиком влажности почвы.

В зависимости от количества воды в почве проводимость зонда меняется. Если содержание воды меньше, проводимость через зонд также будет меньше, и, следовательно, вход на компаратор будет высоким. Это означает, что выходной сигнал компаратора ВЫСОКИЙ, и в результате светодиод будет выключен.

Точно так же, когда имеется достаточное количество воды, проводимость датчика увеличивается, и выходной сигнал компаратора становится НИЗКИМ. Затем светодиод начинает светиться.

Взаимодействие датчика влажности почвы с Arduino

Теперь, когда мы увидели, как работает типичный датчик влажности почвы, позвольте мне провести вас через этапы взаимодействия влажности почвы с Arduino.Основным преимуществом этого модуля влажности почвы является то, что вы можете получать от него аналоговый выходной сигнал. Используя этот аналоговый сигнал и передавая его на аналоговый вход Arduino, вы можете точно рассчитать процент влажности почвы.

Приступая к установке для тестирования проекта, я привык к пластиковым стаканчикам, наполненным землей из моего сада. Количество воды в каждой чашке больше, чем в предыдущей.

Схема

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

• Arduino UNO
• Модуль датчика влажности почвы
• ЖК-дисплей 16 × 2
• Потенциометр 10 кОм (для ЖК-дисплея)
• Макет
• Соединительные провода
• Блок питания
• Испытательная установка с 3 чашками грунта

Схемотехника

Конструкция схемы очень проста.Подключите зонд к плате и подайте питание на плату. Возьмите вывод аналогового выхода с платы и подключите его к контакту A0 аналогового входа Arduino.

Для просмотра результатов я использовал ЖК-дисплей 16 × 2, на котором я подключил его выводы данных D4 — D7 к выводам Arduino 5 — 2. Все дополнительные соединения упомянуты на принципиальной схеме.

Код

Как измерить влажность почвы с помощью Arduino?

• Подключите соединения в соответствии со схемой и загрузите код в Arduino.
• Поместите датчик влажности почвы в «сухой» горшок и проверьте показания. В моем случае это было около 13%.
• Аналогичным образом поместите датчик в другие емкости (после тщательной очистки датчика) и проверьте показания.
• Вы можете настроить чувствительность датчика с помощью потенциометра на плате датчика.

Приложения

Можно использовать датчик влажности почвы в

• Домашний сад
• Газоны
• Интерьерные растения
• Офис и установка для слабого освещения
Датчик влажности почвы

. Руководство пользователя — Vernier

Код заказа: SMS-BTA

Датчик влажности почвы используется для измерения объемного содержания воды в почве.Это делает его идеальным для проведения экспериментов на таких курсах, как почвоведение, сельское хозяйство, экология, садоводство, ботаника и биология. Используйте датчик влажности почвы для:

• Измерьте потерю влаги с течением времени из-за испарения и поглощения растениями.
• Оценить оптимальное содержание влаги в почве для различных видов растений.
• Контролируйте влажность почвы для управления поливом в теплицах.
• Усовершенствуйте свои эксперименты в бутылочной биологии ™.

Примечание. Продукты Vernier предназначены для использования в образовательных целях. Наши продукты не предназначены и не рекомендуются для каких-либо промышленных, медицинских или коммерческих процессов, таких как жизнеобеспечение, диагностика пациентов, контроль производственного процесса или промышленные испытания любого рода.

Совместимое программное обеспечение

Выберите платформу ниже, чтобы увидеть ее требования к совместимости.

LabQuest

Интерфейс	Приложение LabQuest
LabQuest 3	Полная поддержка
LabQuest 2 (больше не выпускается) 324 32	Полная поддержка

КомпьютерыChromebookiOSAndroidArduinoLabVIEWTexas Instruments98
10321 EasyLink 9014 Несовместимая

	Программное обеспечение
Интерфейс	EasyData Версия 2.4 / 4,0 / 5,2	DataMate Версия 1.15	TI-84 SmartView	DataQuest Версия 4,2	Программное обеспечение TI-Nspire
Полная поддержка	Полная поддержка	Полная поддержка
CBL 2	Полная поддержка	Полная поддержка	Несовместимая	Несовместимая	0	Несовместимая	Полная поддержка	Полная поддержка	Несовместимая	Несовместимая	Несовместимая
Базовая станция TI-Nspire Lab (снята с производства)	4 9014 Несовместимая	rt

Примечания по совместимости

Начало работы

1. Подключите датчик к интерфейсу (LabQuest Mini, LabQuest 2 и т. Д.).
2. Запустите соответствующее программное обеспечение для сбора данных (Logger Pro , Logger Lite, LabQuest App), если оно еще не запущено, и выберите «Создать» в меню «Файл».

Дополнительную информацию о подключении см. По следующей ссылке:

www.vernier.com/start/sms-bta

Использование продукта

Размещение датчика

На рис. 1 показано правильное размещение датчика влажности почвы.Зубцы должны быть ориентированы горизонтально, но повернутыми на бок, как нож, готовый разрезать пищу, чтобы вода не скапливалась на плоской поверхности зубцов.

Рисунок 1

Горизонтальная ориентация датчика обеспечивает измерение на определенной глубине почвы. Весь датчик можно разместить вертикально, но, поскольку влажность почвы часто меняется в зависимости от глубины, это обычно не является желаемой ориентацией.Чтобы установить датчик, используйте тонкий инструмент, например, траншейную лопату, чтобы проделать пилотную яму в почве. Поместите датчик в отверстие, убедившись, что датчик покрыт по всей длине. Надавите пальцами на почву по обе стороны от датчика. Продолжайте уплотнять почву вокруг датчика, нажимая на нее пальцами, пока не сделаете не менее пяти проходов вдоль датчика. Этот шаг важен, так как почва, прилегающая к поверхности датчика, оказывает сильнейшее влияние на показания датчика.

Удаление датчика

При извлечении датчика из почвы не вытягивайте его из почвы за кабель. Это может привести к повреждению внутренних соединений и вывести датчик из строя.

Что такое объемное содержание воды?

Говоря очень упрощенно, сухая почва состоит из твердого материала и воздушных карманов, называемых поровыми пространствами . Типичное объемное соотношение составляет 55% твердого материала и 45% порового пространства.По мере добавления воды в почву поры начинают заполняться водой. Почва, которая кажется влажной на ощупь, теперь может содержать 55% минералов, 35% порового пространства и 10% воды. Это будет пример объемного содержания воды 10%. Максимальное содержание воды в этом сценарии составляет 45%, потому что при этом значении все доступное поровое пространство заполнено водой. Эта почва называется насыщенной, потому что при объемном содержании воды 45% почва не может больше удерживать воду.

Видео

Калибровка датчика

Дополнительная процедура калибровки

Обычно нет необходимости выполнять новую калибровку при использовании датчика влажности почвы.Датчик влажности почвы имеет сохраненную калибровку, которая дает хорошие результаты. Однако, если требуются очень точные показания, рекомендуется калибровка с использованием измеряемого типа почвы. Ниже описаны два метода. Метод 1 быстрее и проще, но потенциально менее точен, чем метод 2.

Метод калибровки 1: калибровка по двум точкам

Это более быстрый и простой из двух методов, но потенциально менее точный.

1. Сушите почву в сушильном шкафу при 105˚C в течение 24 часов.
2. Приобретите водонепроницаемую емкость, достаточно большую, чтобы полностью вставить датчик, с пространством не менее 2 см со всех сторон. Подойдет пластиковая коробка для обуви или что-то подобное.
3. Когда остынет, разбейте все крупные комья, пока вся почва не пройдет через 5-миллиметровый сито.
4. Подключите датчик влажности почвы к интерфейсу и запустите программу сбора данных.
5. Насыпьте почву в контейнер и расположите датчик, как показано.Зубцы должны быть ориентированы горизонтально, но повернутыми на бок, как нож, готовый разрезать пищу, чтобы вода не скапливалась на плоской поверхности зубцов.
6. Надавите пальцами на почву по обе стороны от датчика. Продолжайте уплотнять почву вокруг датчика, нажимая на нее пальцами, пока не сделаете пять проходов вдоль датчика.
7. Добавьте больше почвы поверх уплотненной почвы так, чтобы датчик был погружен как минимум на 3 см ниже поверхности почвы.
8. Снова уплотните почву сжатым кулаком.
9. Войдите в процедуру калибровки вашей программы. Сохраните эту первую точку калибровки и присвойте значение 0. Это соответствует 0% объемного содержания воды.
10. Извлеките датчик из почвы.
11. Определите приблизительный объем используемого грунта. Это можно сделать, поместив его в большой мерный стакан с градуировкой.
12. Верните почву в калибровочную емкость.
13. Получите дистиллированную воду в объеме 45% от объема почвы. Если, например, вы использовали 3500 мл почвы, вы получили бы 1575 мл дистиллированной воды.
14. Добавьте дистиллированную воду в почву и хорошо перемешайте.
15. Поместите датчик во влажную почву, еще раз убедившись, что датчик полностью покрыт и что между почвой и датчиком нет зазоров.
16. Сохраните вторую точку калибровки, присвоив ей значение 45.Это составляет 45% объемного содержания воды.
17. Теперь ваш датчик откалиброван для этого типа почвы. Если вы используете Logger Pro 3, вы можете сохранить калибровку непосредственно на датчике. В противном случае вы можете записать значения калибровки для использования в будущем.

Метод калибровки 2: Многоточечная калибровка

Этот метод более точен, но требует больше времени и усилий, чем метод 1.

1. Приобретите и пронумеруйте 12 сушильных стаканов.Банки должны выдерживать температуру сушильной печи 105 ° C.
2. Взвесьте и запишите массу каждой банки.
3. Подготовьте сухую почву, разбив большие комья, пока вся почва не пройдет через сито
   5 мм. Примечание : Почва должна быть достаточно сухой, но для этого метода ее не нужно сушить в духовке.
4. Приобретите водонепроницаемую емкость, достаточно большую, чтобы полностью вставить датчик, с пространством не менее 2 см со всех сторон.Подойдет пластиковая коробка для обуви или что-то подобное.
5. Подключите датчик влажности почвы к интерфейсу и запустите программу сбора данных.
6. Насыпьте почву в контейнер, расположив датчик, как показано. Зубцы должны быть ориентированы горизонтально, но повернутыми на бок, как нож, готовый разрезать пищу, чтобы вода не скапливалась на плоской поверхности зубцов.
7. Прижмите пальцами почву по обе стороны от датчика.Продолжайте уплотнять почву вокруг датчика, нажимая на нее пальцами, пока не сделаете пять проходов вдоль датчика.
8. Добавьте больше почвы поверх уплотненной почвы так, чтобы датчик был погружен как минимум на 3 см ниже поверхности почвы.
9. Снова уплотните почву сжатым кулаком.
10. Войдите в калибровочную часть программы сбора данных и запишите показания напряжения с датчика. Примечание : В этом методе ввод калибровочной части программы используется только для получения необработанного показания напряжения с датчика. Вы не будете выполнять стандартную калибровку по двум точкам в программном обеспечении.
11. Используйте инструмент для керна почвы, чтобы взять три объемных пробы почвы рядом с датчиком.
    1. Полностью вставьте цилиндр для отбора проб в почву.
    2. Удалите сердцевину почвы.
    3. Перелейте сердцевину в сосуд для сушки.
    4. Взвесьте и запишите массу емкости с грунтом.
    5. Повторите шаги a – d для двух дополнительных образцов керна.
12. Извлеките датчик из почвы.
13. Выберите стандартный объем дистиллированной воды, который увеличит содержание воды на 3–10% для каждого измерения. Если вы не уверены, какое количество воды нужно добавить, измерьте объем используемой почвы. Используйте дистиллированную воду, равную 5% от объема почвы.
14. Добавьте в почву одну аликвоту дистиллированной воды в количестве, определенном на шаге 13.Чтобы избежать комкования, добавляйте воду небольшими порциями, тщательно перемешивая.
15. Заменить датчик в почве. Надавите пальцами на почву по обе стороны от датчика. Продолжайте уплотнять почву вокруг датчика, нажимая на нее пальцами, пока не сделаете пять проходов вдоль датчика.
16. Добавьте больше почвы поверх уплотненной почвы так, чтобы датчик был погружен как минимум на
17. Снова уплотните почву сжатым кулаком.
18. Запишите показание напряжения с датчика.
19. Повторите шаги 11–18 еще два раза, чтобы получить четыре уровня содержания воды.
20. Высушите и взвесьте 12 образцов почвы, чтобы определить весовое содержание воды.
    1. Поместите банки в сушильный шкаф на 24 часа при 105˚C.
    2. Дайте образцам остыть, пока температура почвы не приблизится к температуре окружающей среды.
    3. После охлаждения снова взвесьте образцы почвы, чтобы определить сухой вес.
21. Определите объемное содержание воды θ для каждого из четырех образцов.
1. Рассчитайте весовое содержание воды, w .

, где м — масса, а индексы w и м относятся к воде и минералам.

2. Рассчитайте объемную плотность ρ _b .

, где V _т — общий объем пробы.

3. Рассчитайте объемное содержание воды.

Плотность воды ρ _w составляет 1 г / см ³ .

Пример

Объем пробы почвы ( V т )	16.1 см 3
Исходная масса образца грунта (с сосудом)	84,065 г
Масса высушенного образца (с сосудом)	81,113 г
Масса банки (тара)	57,894 г
Масса воды (начальная – сухая) ( м w )	2.952 г
Масса сухого грунта (сухой вес тары) ( м м )	23,219 г

22. Постройте калибровочную кривую, построив график зависимости объемного содержания воды от соответствующего выходного напряжения датчика при этом содержании воды. В Logger Pro (версия 3.4.5 или новее), созданный для этой цели. Он называется «Калибровка влажности почвы» и находится в папке «Датчик влажности почвы» в папке «Зонды и датчики». Кроме того, вы можете открыть новый файл в Logger Pro без подключенных датчиков и ввести значения в таблицу данных.
23. Выполните линейную регрессию калибровочной кривой и запишите наклон и точку пересечения.
24. Подключите датчик и запустите программу сбора данных.
25. Перейдите к этапу калибровки программы и вручную введите значения наклона и точки пересечения.
26. Теперь ваш датчик откалиброван для этого типа почвы. Если вы используете
    Logger Pro 3, вы можете сохранить калибровку непосредственно на датчике. Если вы используете LabQuest или калькулятор, вы можете записать значения калибровки для использования в будущем.

Технические характеристики

Диапазон:	От 0 до 45% объемного содержания воды в почве (от 0 до 100% VWC с альтернативной калибровкой)
Точность	± 4% типично
13-битное разрешение (с использованием SensorDAQ):	0.05%
12-битное разрешение (с использованием LabPro, LabQuest, LabQuest Mini, Go! Link или EasyLink):	0,1%
10-битное разрешение (с использованием CBL 2):	0.4%
Мощность	3 мА при 5 В постоянного тока
Рабочая температура	от –40 ° C до + 60 ° C
Размеры	Размеры: 8.9 см × 1,8 см × 0,7 см (активная длина сенсора 5 см)
Сохраненная калибровка	Наклон: 108% / вольт Перехват: –42%

Уход и техническое обслуживание

Не наматывайте плотно кабель вокруг датчика при хранении.Повторение этого может привести к необратимому повреждению проводов и не покрывается гарантией.

Как работает датчик

Датчик влажности почвы использует емкость для измерения диэлектрической проницаемости окружающей среды. В почве диэлектрическая проницаемость зависит от содержания воды. Датчик создает напряжение, пропорциональное диэлектрической проницаемости и, следовательно, влажности почвы.

Датчик усредняет содержание воды по всей длине датчика.Зона воздействия составляет 2 см относительно плоской поверхности сенсора, но чувствительность у крайних краев очень мала или отсутствует. На рисунке выше показаны силовые линии электромагнитного поля вдоль поперечного сечения датчика, иллюстрирующие зону воздействия
2 см.

Устранение неисправностей

Информация о ремонте

Если вы просмотрели соответствующее видео (-а) о продукте, выполнили действия по устранению неполадок, но по-прежнему испытываете проблемы с датчиком влажности почвы, обратитесь в службу технической поддержки Vernier по адресу support @ vernier.com или позвоните 888-837-6437. Специалисты службы поддержки будут работать с вами, чтобы определить, нужно ли отправлять устройство в ремонт. В это время будет выдан номер разрешения на возврат товара (RMA) и даны инструкции о том, как вернуть устройство для ремонта.

Гарантия

Vernier гарантирует, что этот продукт не будет иметь дефектов материалов и изготовления в течение пяти лет с даты отгрузки заказчику.Эта гарантия не распространяется на повреждения продукта, вызванные неправильным использованием или неправильным использованием. Эта гарантия распространяется только на образовательные учреждения.

Утилизация

Не утилизируйте это электронное изделие как бытовые отходы. Его утилизация регулируется правилами, которые различаются в зависимости от страны и региона. Этот предмет необходимо сдать в соответствующий пункт сбора для утилизации электрического и электронного оборудования. Обеспечивая правильную утилизацию этого продукта, вы помогаете предотвратить возможные негативные последствия для здоровья человека или окружающей среды.Переработка материалов поможет сохранить природные ресурсы. Для получения более подробной информации об утилизации этого продукта обратитесь в местную городскую администрацию или в службу утилизации.

Информация об утилизации аккумуляторов доступна на сайте www.call2recycle.org

Не протыкайте аккумулятор и не подвергайте его чрезмерному нагреву или пламени.

Показанный здесь символ указывает на то, что этот продукт нельзя выбрасывать в стандартный контейнер для отходов.

Связаться со службой поддержки

Заполните нашу онлайн-форму поддержки /> или позвоните нам по бесплатному телефону 1-888-837-6437.

Автоматический комплект для полива растений для датчика влажности почвы Arduino DIY Садоводство Самостоятельный полив Умный комплект водяного охлаждения для растений на YourHobbyWorld.com

Smart Watering Kit позволяет предоставить всю вашу собственную интеллектуальную систему мониторинга растений с простотой использования и неограниченными возможностями! В комплект входят насос, датчики влажности почвы, переключатель подачи воды для перенаправления воды на 4 растения и трубы для прохождения воды.Когда вы включаете доску после загрузки программы, которую мы прикрепили к вики, плата использует 4 датчика влажности почвы для определения уровня почвы в растении. Плата отправит команду на переключатель, чтобы открыть определенный канал для определенного растения, которому в настоящее время требуется вода (до 4 растений одновременно).

После этого плата отправит команду на включение насоса и всасывание воды в выключатель, выключатель разделит поток и даст достаточно воды для ваших растений.Затем он закроет насос и выключатель и продолжит проверять, когда вашему растению нужна вода. Можно сделать его еще умнее с помощью датчика освещенности, например, растение не будет поливать ночью, или с помощью датчика дождя, поэтому, если идет дождь, также не поливайте растение. Набор для умного полива основан на щитке для помпы Crowduino Smart, который также входит в комплект.

Smart Pump Shield — это новый уникальный щит, который позволяет легко создавать проекты и устраняет необходимость в перемычках, макетах, беспорядке и сложности.Интеллектуальный щиток насоса, изначально разработанный для набора интеллектуального полива, позволяет подключать несколько датчиков, включая датчик влажности, датчик освещенности, датчик дождя и датчики влажности почвы. он предоставляет 5 реле, которыми можно управлять отдельно с помощью контактов или путем интеграции интерфейсов. 4 реле могут напрямую управлять 4-канальным переключателем подачи воды, а 5-е реле может управлять насосом, и все это за счет множества интерфейсов для простоты использования и меньшей сложности. Плата также обеспечивает вход 12 В, который разделяется между платой и модулями, обеспечивая вход модулей 5 В, что устраняет необходимость в других отдельных адаптерах питания.

Щиток может использоваться для различных проектов, включая, помимо прочего, интеллектуальную систему полива, умный дом, торговый и питьевой автомат, миксер для коктейлей и так далее.

Устраняет необходимость в беспорядочных перемычках и макетных платах, легко подключайте все датчики и модули!
Управляйте реле как с интерфейсами Crowduino, так и с обычными, плата не ограничивается только теснотой.
Подайте питание на плату от одного источника питания 12 В, отдельный источник питания для Arduino не требуется.
6 интерфейсов для датчиков, один интерфейс для реле воды и один интерфейс для двигателя или насоса. Встроенный переключатель питания
для управления питанием.

Вес: 900 г
Размер коробки: 25см x 19см x 5,7см
Длина водопровода: 5м.
Длина 3-контактного кабеля «вороний хвост»: 50 см.


Они также есть в наличии или, если вам нужно, проверьте:

1- Elecrow DC12V Четырехходовой электромагнитный клапан с независимым управлением для комплекта автоматического интеллектуального полива

2- Мембранные насосы постоянного тока Elecrow для комплекта автоматического полива 6 12В R385

Список пакетов

• Crowtail- Smart Pump Shield v2.