Датчик влажности почвы своими руками



датчик влажности почвы своими руками

Автор: Игорь Тюгай (UL7AAjr), itugay@mail.ru

Опубликовано 18.06..

Создано при помощи КотоРед .

Целью данной разработки являлось создание датчика влажности почвы для использования в автоматических поливных системах. Основными условиями при разработке являлись следующие критерии:

  • Дешевизна
  • Надежность
  • Легкость повторения
  • Простая настройка
  • Наглядная индикация.

В итоге получилась следующая схема.

Датчик питается от 5..12В и имеет один дискретный выход. Выход содержит высокий потенциал ( 1 ) если влажность почвы упала ниже заданной и низкий потенциал ( 0 ), если влажность почвы выше заданной. Датчик обладает некоторой инерцией и свойством гистерезиса для исключения случайных переключений в момент, когда влажность почвы очень близка к заданной.

Для индикации состояния датчик использует сдвоенный красно-зеленый светодиод изменяющий цвет свечения. Зеленый - влажность выше заданной. Красный - влажность ниже заданной. В процессе просыхания почвы цвет светодиода будет плавно изменятся с зеленого на желтый и при достижении заданного порога произойдет переключение на красный.

В качестве сенсора используются два электрода углубленные в почву на глубину замера. Можно использовать велосипедные спицы изолированные на глубину замера термообсадной трубкой.

Принцип работы схемы следующий. На элементе U1A собран генератор прямоугольных импульсов с частотой

1Кгц. Через подстроечный резистор R2 импульсы поступают на вход U1B, причем амплитуда импульсов будет зависеть от влажности почвы, которая будет шунтировать передаваемый сигнал через конденсатор C2. Кроме того, поступающие импульсы будут иметь уже не прямоугольную, а скорее пилообразную форму из-за сглаживания конденсатором C2. В результате на выходе U1C получатся прямоугольные импульсы со скважностью, зависящей от влажности почвы. Эти импульсы преобразуются в постоянное напряжение (D1, C3) которое поступает на вход U1D. При этом конденсатор C3 определяет инерционность схемы и обеспечивает защиту от помех, а благодаря гистерезисным свойствам входов U1, обеспечивается небольшой диапазон между переключениями выходного сигнала. Транзистор Q3 является инвертирующим и согласующим звеном с исполнительной схемой.

Правильно собранный датчик в настройках не нуждается. В случае использования другой микросхемы, вероятна необходимость изменения номиналов R1 C1 для получения частоты генерации

1Кгц.

Регулировка уровня порогового значения влажности производится при подключенных контактах сенсора, погруженных в политую почву с необходимой влажностью. Подстроечный резистор R2 следует установить в положение, когда горит зеленая часть светодиода, а красная часть начинает слегка светиться.

Конструктивно датчик выполнен на односторонней печатной плате размером 32 x 36 мм, и может быть размещен в стандартной телефонной розетке с двумя выходами.

Печатная плата и схема размещения.

*** Печатная плата изображена как вид сверху (вид сквозь текстолит). Если используется ЛУТ, то просто распечатать и катать, зеркалить не надо. Отверстия под диод, потенциометр и светодиод d0.8 мм, остальные d0.5мм.

*** При монтаже возникнут неудобства с размещением электролитического конденсатора C3, изначально, использовался керамический конденсатор, который не обеспечивал необходимой инерционности. Конденсатор C3 следует впаивать в последнюю очередь.

Из своего опыта эксплуатации могу сказать следующее. Датчик следует питать стабильным напряжением. Я использовал один стабилизатор 7805 на 4 датчика. Датчик достаточно чувствительный, т.е. диапазон изменения влажности от заданной, при котором производится переключение датчика, составляет

10% (а может еще меньше). По этой причине датчик будет хотеть поливать часто, но по чуть-чуть. Я подключил датчики к контроллеру и делаю паузу после каждого полива на 20 мин, чтобы дать влаге впитаться и заодно остудить насос. Недостатком датчика является ощутимый разброс диапазона гистерезиса у разных датчиков, что обусловлено различными характеристиками элементов.

Датчик влажности схема и конструкция

Датчик влажности на микросхеме и реле

Роль датчика влажности выполняет кусок фольгированного стеклотекстолита с прорезанными в нем канавками,и как только в них попадет вода автомат отключит нагрузку от сети. Или если использовать тыловые контакты реле-автомат включит насос или или нужное нам устройство.

Датчик влажности на логических элементах И-НЕ

Сам датчик изготавливаем точно также как и в предыдущей схеме. Если жидкость попадет на контакты датчика F1 звуковой сигнализатор начнет издавать постоянный звуковой сигнал, а также загорится светодиод HL1.

цифровая электроника

nbspnbspnbspnbspnbsp nbspnbspnbspnbspnbsp nbspnbspnbspnbspnbsp

Arduino и датчик влажности почвы

Если вы разрабатываете свой собственный «Умный сад» с возможностью предупреждения о необходимости поливки растения или для автоматического включения насоса для подачи воды, то сочетание Arduino и датчика влажности почвы идеально подойдёт для этой задачи.

Аппаратная часть состоит из платы Arduino (в данном случае Arduino Uno R3) и модуля датчика влажности почвы с проводами для подключения. Модуль построен на основе компаратора LM393, который выдает напряжение по принципу: влажная почва – низкий логический уровень, сухая почва – высокий логический уровень. Уровень определяется заранее заданным пороговым значением на модуле. Линия выходного сигнала компаратора подключается линии ввода/вывода D2 на плате Arduino. На основе этого сигнала сделаем так, чтобы на выводе D13 появлялся сигнал высокого логического уровня, когда почва становилась бы сухой.

Этот простой демонстрационный код управляет светодиодом, подключенным к линии D13, на основе данных линии D2. Вывод D13 также может быть использован для включения/выключения насоса для поливки растений.

Подключение

Линия питания модуля +5V (VCC) соединена с питанием 5V платы Arduino. Земля GND соединена с землей Arduino. Цифровой выходной сигнал модуля DO подключается к линии D2 платы Arduino. Аналоговый выход модуля AO в данном случае не используется. Сам датчик состоит из двух штырей, на печатных платах которых имеются металлические полосы. При помещении датчика во влажную почву сопротивление между штырями мало, в сухой земле это сопротивление достаточно большое. С помощью потенциометра на модуле можно менять чувствительность датчика к тому или иному уровню сопротивления между штырями.

Использование аналогового сигнала

С помощью этого датчика также можно узнать конкретный уровень влажности. Для этого нужно подключить аналоговый выход модуля AO к одному из аналоговых входов, например A0, платы Arduino. Следующий тестовый код оповещает о влажности или сухости почвы с помощью двух светодиодов: зелёного и красного.

Схема использования датчика влажности почвы без Arduino

Здесь транзистор 2N3906 управляет электромагнитным реле (RL1) для контроля мощной нагрузкой, например, двигателя водяного насоса.

Источники: http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/94/, http://www.texnic.ru/konstr/avtomatika/015/avtomatika016.htm, http://digitrode.ru/computing-devices/mcu_cpu/289-arduino-i-datchik-vlazhnosti-pochvy.html





Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением