Датчик влажности почвы: принцип работы и сборка своими руками. Датчик влажности почвы для комнатных растений
Стабильный датчик влажности почвы своими руками
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.
- Пролог.
- Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.
- Как это работает?
- 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 Вольтнапряжения 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.
- Винт М3х8.
- Шайба М3.
- Лепесток М3.
- Втулка – сталь, Ø8х10мм.
- Винт М3х6.
- Пластина – стеклотекстолит S = 2мм.
- 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 самoldoctober.com
Беспроводные сенсоры влажности почвы для комнатных растений
Когда-то давно приобрел на просторах Интернета простой прибор для измерения влажности почвы. Приборчик служи верой и правдой уже больше двух лет, показывая, когда нужно поливать комнатные растения. И ведь даже без всяких батареек!
Но прогресс не стоит на месте. Возникла задача дистанционного измерения влажности растений на дачном участке. Решил начать с прототипа — системы измерения влажности почвы комнатных растений. Сформировал такие требования
Вся система должна состоять из сенсоров, шлюза WiFi и сервиса в интернете с выдачей информации на компьютер или мобильные устройства.
Требования к сенсору
- Сенсор должен измерять влажность почвы, температуру (опционально) и иметь возможность расширения для подключения исполнительных устройств или дополнительных сенсоров.
- Сенсор должен быть беспроводным, один на одно растение (рядку, горшок). Максимальная дальность от приемника должна составлять 10-ки метров.
- Сенсор должен иметь минимальную стоимость и минимальные размеры.
- Питание сенсора должно осуществляться от батарейки с минимальной стоимостью и максимальным временем работы
Требования к шлюзу
- Шлюз должен получать информацию от сенсоров и сохранять в интернете через WiFi
- Число сенсоров может достигать несколько десятков
- Шлюз должен иметь WEB-интерфейс для настройки и отображения информации
- Стоимость шлюза должна быть минимальной
Требования к сервису
- Сервис должен иметь две функции — сохранение информации и отображения информации
- Должна быть в будущем возможность расширение функций и «фишичек»
Выбор «железа»
Сенсор влажности первоначально планировался использоваться покупной, в дальнейшем он был заменен на самодельный. Для измерения температуры опционально в каждый сенсор можно устанавливать DS18B20
Контроллер сенсора ATMEGA328 в корпусе DIP, который в перспективе должен замениться на более дешевые ATMEGA8A или ATTINT85 (а если не ставить датчик температуры, то и ATTINY24)
Сперва хотел использовать модули NRF24L01+, но потом остановился на боле дешевых и неприхотливых модулях RC433.
Питание сенсора может осуществляться от любой батарейки — АА, ААА и CR2032, так как на плате установлен повышающий преобразователь BL8530 с очень маленьким током покоя.
Для интернет шлюза использовал «народный WiFi» — ESP8266.
Схемы принципиальные
Сенсор
Повышающий стабилизатор использован BL8530-301 на 3В. Данное напряжение питание положительно сказывается на энергопотреблении сенсора, и отрицательно на мощности, а значит и дальности, передатчика. Для удаленных комнат лучше ставить преобразователь ML8530-501 на 5В и индуктивность L1 на 47мкГн.
Внешний кварц с конденсаторами C1 и C2 можно не ставить. ATMEGA328 отлично работает и на внутреннем резонаторе.
Сервер-шлюз
Конструкция сенсора
Сделал три варианта сенсора на ATMEGA328P DIP28.
Под пластиковую коробочку для четырех батареек АА
Под батарейку CR2032 без корпуса
И под закрытые держатели на 4 ААА батарейки без внешнего кварцевого резонатора
4
На мой взгляд, самый симпатичный вариант. Хотя 50руб/корпус получается
Конструкция щупов сенсора влажности
- Готовый покупной щуп. Имеет стабильные характеристики. Из недостатков — небольшая глубина погружения и цена почти 40 руб.
2. Щуп из шпильки M3 их нержавейки. Удобно прикручивается прямо к плате. Цена шпильки примерно 120/м. Длину можно сделать любую. Недостаток — влажность мерится по всей длине щупа.
Это недостаток обоих щупов влажности. Выяснилось, что вода стоит в нижней части горшка, у корней растения. А измерение происходит в верхней части почвы, как у покупного сенсора или по всей глубине, как у шпильки, корая длиннее. Да и цена шпильки из нержавейки получается тоже не самой маленькой.
3. Поэтому родилась новая конструкция из электрического кабеля ШВВП 2 x 1.5 (а лучше 2 x 2.5). Длину щупов сделал 150мм, от изоляции зачистил на 50мм. Могу мерить таким щупом у самых корней растения. Стоит корейки, вернее практически бесплатно, так как обрезки провода остались после ремонта.
Неплохо было бы еще защитить медь от окисления каким нибудь покрытием
Шлюз с интернет по WiFi
Быстро собрал на макетной плате, в качестве БП взял плату от ненужного зарядника 5В
Итак железки собраны, прошивки разработаны и загружены. Сенсоры вставлены в растения. Ток в режиме покоя получился около 30мкА. В активном режиме 5мА. Батареек CR2032 по моим расчетам должно хватить примерно на пол года. (Для увеличения срока службы батареи можно увеличить время между замерами влажности)
Интерфейс пока выглядит так
Дальность передачи от сенсора получилось не очень большой — в пределах комнаты уверенно, из другой комнаты уже после пляски с бубном у антенны. Виной тому самодельные антенны, дешевые передатчики и низкое напряжение питание сенсора — 3В. Не зря в радиовыключателях и пультах стоят батарейки на 12В. Хотя для системы, работающей в одной комнате, низкая дальность это даже плюс — меньше забивается эфир.
Планы на будущее
- Повысить дальность передатчика заменой стабилизатора на 5В.
- Поставить миниатюрные но более качественные передатчики STX822 с покупными антенками на 433МГц
- Для уменьшения платы использовать ATTINY85 (Как нибудь будет время,попробую запихать весь код в ATTINY13)
По прошивкам сенсоров, шлюза, а также серверной части будет моя следующая статься. Исходники, схемы, чертежи печатных плат можно скачать с GITHUBа
со своего сайта.
samopal.pro
Индикатор влажности почвы
usamodelkina.ru
сборка устройства и сфера использования
Автоматика заметно упрощает жизнь владельца теплицы или приусадебного участка. Автоматическая система полива избавит от однообразной повторяющейся работы, а избежать избытка воды поможет датчик влажности почвы - своими руками такой прибор собрать не так уж сложно. На помощь садоводу приходят законы физики: влага в грунте становится проводником электрических импульсов, и чем ее больше, тем ниже сопротивление. При понижении влажности сопротивление увеличивается, и это помогает отследить оптимальное время полива.
Содержание:
Конструкция и принцип работы датчика влажности
Конструкция датчика влажности почвы представляет собой два проводника, которые подключаются к слабому источнику энергии, в схеме должен присутствовать резистор. Как только количество влаги в пространстве между электродами растет, сопротивление снижается, и сила тока увеличивается.
Влага высыхает – сопротивление растет, сила тока снижается.
Поскольку электроды будут находиться во влажной среде, их рекомендуется включать через ключ, чтобы уменьшить разрушительное влияние коррозии. В обычное время система стоит выключенной и запускается только для проверки влажности нажатием кнопки.
Датчики влажности почвы такого типа можно устанавливать в теплицах – они обеспечивают контроль за автоматическим поливом, поэтому система может функционировать вообще без участия человека. В этом случае система постоянно будет находиться в рабочем состоянии, но состояние электродов придется контролировать, чтобы они не пришли в негодность под воздействием коррозии. Аналогичные устройства можно устанавливать на грядках и газонах на открытом воздухе – они позволят мгновенно получить нужную информацию.
При этом система оказывается намного точнее простого тактильного ощущения. Если человек будет считать землю полностью сухой, датчик покажет до 100 единиц влажности грунта (при оценке в десятеричной системе), сразу после полива это значение вырастает до 600-700 единиц.
После этого датчик позволит контролировать изменение содержания влажности в грунте.
Если датчик предполагается использовать на улице, его верхнюю часть желательно тщательно загерметизировать, чтобы не допустить искажения информации. Для этого ее можно покрыть водонепроницаемой эпоксидной смолой.
Сборка датчика влажности своими руками
Конструкция датчика собирается следующим образом:
- Основная часть – два электрода, диаметр которых составляет 3-4 мм, они прикрепляются к основанию, изготовленному из текстолита или другого материала, защищенного от коррозии.
- На одном конце электродов нужно нарезать резьбу, с другой стороны они делаются заостренными для более удобного погружения в грунт.
- В пластине из текстолита просверливаются отверстия, в которые вкручиваются электроды, их нужно закрепить гайками с шайбами.
- Под шайбы нужно завести исходящие провода, после чего электроды изолируются. Длина электродов, которые будут погружаться в грунт, составляет около 4-10 см. в зависимости от используемой емкости или открытой грядки.
- Для работы датчика потребуется источник тока силой 35 мА, система требует напряжения 5В. В зависимости от количества влаги в почве диапазон возвращаемого сигнала составит 0—4,2 В. Потери на сопротивление продемонстрируют количество воды в грунте.
- Подключение датчика влажности почвы проводится через 3 провода к микропроцессору, для этой цели можно приобрести, например, Arduino. Контроллер позволит соединить систему с зуммером для подачи звукового сигнала при чрезмерном уменьшении влажности почвы, или к светодиоду, яркость освещения будет меняться при изменениях в работе датчика.
Такое самодельное устройство может стать частью автополива в системе "Умный дом", например, с использованием Ethernet-контроллера MegD-328. Web-интерфейс показывает уровень влажности в 10-битной системе: диапазон от 0 до 300 говорит о том, что земля совершенно сухая, 300-700 – в почве достаточно влаги, более 700 – земля мокрая, и полив не требуется.
Конструкция, состоящая из контроллера, реле и элемента питания убирается в любой подходящий корпус, для которого можно приспособить любую пластиковую коробочку.
В домашних условиях использование такого датчика влажности будет очень простым и вместе с тем надежным.
Сферы использования датчика влажности
Применение датчика влажности грунта может быть самым разнообразным. Наиболее часто они используются в системах автополива и ручного полива растений:
- Их можно установить в цветочных горшках, если растения чувствительны к уровню воды в грунте. Если речь идет о суккулентах, например, о кактусах, необходимо вбирать длинные электроды, которые будут реагировать на изменение уровня влажности непосредственно у корней. Их также можно использовать для фиалок и других растений с хрупкой корневой системой. Подключение к светодиоду позволит точно определить, когда пора проводить полив.
- Они незаменимы для организации полива растений в теплице. По аналогичному принципу также собираются датчики влажности воздуха, которые нужны для запуска в работу системы опрыскивания растений. Все это позволит автоматическим образом обеспечить полив растений и нормальный уровень атмосферной влажности.
- На даче использование датчиков позволит не держать в памяти время полива каждой грядки, электротехника сама расскажет о количестве воды в грунте. Это позволит не допустить избыточного полива, если недавно прошел дождь.
- Применение датчиков очень удобно и в некоторых других случаях. К примеру, они позволят контролировать влажность грунта в подвале и под домом вблизи фундамента. В квартире его можно установить под мойкой: если труба начнет капать, об этом тут же сообщит автоматика, и можно будет избежать затопления соседей и последующего ремонта.
- Простое устройство датчика позволит всего за несколько дней полностью оборудовать системой оповещения все проблемные участки дома и сада. Если электроды достаточно длинные, с их помощью можно будет контролировать уровень воды, к примеру, в искусственном небольшом водоеме.
Самостоятельное изготовление датчика поможет оборудовать дом автоматической системой контроля с минимальными затратами.
Комплектующие фабричного производства легко приобрести через интернет или в специализированном магазине, большую часть устройств можно собрать из материалов, которые всегда найдутся в доме любителя электротехники.
Больше информации можно узнать из видео.
megaogorod.com
Измеритель влажности почвы для домашних растений
Выращивая комнатные цветы не всегда, получается, следить за уровнем влажности в горшке с землей. Каждый вид растений имеет свои требования к поливу и уровню влажности воздуха. Как определить, когда поливать цветок? Для того чтобы это понять мы написали эту статью, которая посвещена такому прибору, как измеритель влажности почвы для домашних растений.Просто потрогать землю будет слишком мало для того чтобы сделать точные замеры. Измеритель влажности почвы для комнатных растений – недорогой, но эффективный помощник в цветоводстве. С помощью такого прибора можно определять дефицит воды, не только в горшке комнатного цветка, но и в небольшой теплице.
Популярностью пользуются приборы, которые могут выполнять несколько функций одновременно. Техника измеряет влажность земли, её кислотность и уровень освещения. Настроить параметры прибора поможет инструкция. Разница в технике определяется брендом производителя, количеством функций, качеством и удобством.
Вполне реально найти недорогой прибор, стоимостью до 1000 рублей и навсегда решить проблему с нарушением режима полива. Техника измеряет уровень влаги поблизости корневой системы растения. Для того, чтобы измерить её уровень достаточно вставить металлическую ножку в горшок и включить прибор.
На циферблате стрелка двигается по определенной шкале. Красная линия говорит о том, что растение нужно срочно полить, зеленый уровень – средняя влажность, синий цвет – переизбыток воды. У каждого прибора своя специфика работы, будьте внимательны.
Чтобы техника работала нормально, металлический кончик протирается наждачной бумагой. Это необходимо для того, чтобы металл не окислялся. Работает техника на батарейках или от аккумулятора. Приборы с большим количеством функций и на аккумуляторе стоят дороже, чем обычные измерители на батарейках.
Если вам нужен прибор только для того, чтобы измерять влажность в горшке для комнатных цветов обычного варианта будет достаточно. Для тех, кто выращивает оранжерею или зимний сад, занимается теплицей, или огородничеством рекомендуется купить технику проверенного бренда, со всем спектром функций.
Они пригодятся во время ухода за культурами и подбора оптимальных условий выращивания. Если говорить о цене, то отечественная техника будет стоить на порядок дешевле, зарубежного аналога, но и качество её гораздо выше.
Какой измеритель влажности почвы для комнатных растений купить вы определяете сами, главное чтобы растения получали достаточно воды в любое время года. Недостаток воды негативно сказывается на комнатных цветах, поэтому измеритель влажности будет полезным в хозяйстве.
hozyindachi.ru
Уникальная система по уходу за растениями от Koubachi
Датчик Koubachi — эффективная система по уходу за растениями
В Лас Вегасе на выставке CES 2013 показали много различных смарт — устройств, специально разработанных для контроля за домашними растениями. Меня такие гаджеты заинтересовали только в октябре 2013, так как начались проблемы с растениями. Решение нашлось быстро это сенсор Kaubachi, о котором я расскажу вам.
Работая всего от двух пальчиковых батареек (заряда должно хватить на год), он позволяет мониторить различные показатели: необходимость полива, необходимость удобрений, влажность, температура и свет. Просто воткнув датчик в землю рядом с растением или цветком, можно получить о нем полную информацию на свой iOS при помощи одноименного аппликейшена. При чем не важно, комнатное ли это растение, растущее на подоконнике, или же оно растет на клумбе, в саду или на даче.
Koubachi — одна из первых компаний на рынке гаджетов для дома, предлагающая подобные приборы. Дебютируя со своим датчиком для растений, работающим по Wi-Fi, Kaubachi заинтересовал меня своим смарт подходом и готовым решением, в котором мне подсказывают что нужно делать с растением.
Датчик Koubachi составляет индивидуальный план по уходу за растением, данные передает по Wi-Fi .
Wi-Fi датчик контроля за растением
Датчик для растений Koubachi внешне напоминает небольшую перевернутую клюшку для гольфа, длиной около 20см. Устройство представляет собой металлический штырь, который вонзается в почву возле растения. Верхняя часть девайса напоминает шайбу, где находится отсек для двух батареек типа АА. Заявленный производителем срок службы батареек — больше года. Кроме датчика влажности, расположенного в самом низу металлического штыря, есть беспроводной передатчик Wi-Fi, датчик температуры и интенсивности света. Гаджет Koubachi позиционируется как непромокаемое устройство, однако полностью погружать его в воду не рекомендуется.
Подключение датчика Koubachi к беспроводной сети Wi-Fi происходит в несколько этапов, сначала создается гостевая сеть при подключении, к которой и происходит настройка домашней сети, после перезагрузки устройства оно подключается к домашней сети. Обязательное условие — устройство должно находиться в зоне покрытия сети Wi-Fi для передачи полученных данных. Дефолтное время синхронизации один раз в 24 часа, при нажатии на кнопку на самом устройстве происходит замер и выгрузка данных в облако.
Домашняя энциклопедия ухода за растениями
Датчики для растений Koubachi созданы для работы внутри помещения и на улице
Датчик Koubachi составляет индивидуальный план по уходу за Вашим растением. Находится ли оно в горшке или на клумбе, устройство соберет и проанализирует все данные, необходимые для его максимального органичного роста. Первоначальная калибровка данных может занять несколько дней, в дальнейшем можно в любой момент получить всю необходимую информацию о влажности почвы, ее кислотности, влажности/сухости воздуха в помещении или на улице, достаточности освещения, необходимости внесения удобрений и т.д. Инструкции об уходе за растением поступают в виде Push-уведомлений на Ваш iPhone или другой iOS-совместимый гаджет.
Независимые тестирования показали, что датчик Koubachi работает именно так, как заявляет производитель. Полученные показания были на удивление точны. Без сомнения, данный девайс будет интересен тем, кто выращивает какие-то экзотические растения, требующие специального тщательного ухода, или же просто желает повысить уровень контроля за своими растениями.
Стоимость устройства Koubachi меня немного удивила, но я решил провести этот эксперимент, в конце концов датчик можно использовать на разных растениях!
Скриншот мобильного приложения Koubachi
Скриншот мобильного приложения Koubachi
Скриншот мобильного приложения Koubachi
Скриншот мобильного приложения Koubachi
Метки Koubachi, датчик полива растений, полив растений, уход за растениями
medgadgets.ru
Датчик влажности почвы
Датчик Влажности почвы Блюмат |
|
Достоинства Датчик влажности почвы Блюмат: |
|
Цена 2820 руб. |
|
|
|
|
Создавайте зеленые сотки вместе с нами! Наверх
58
www.dachka-sad.ru