Pozdrav svima, danas ćemo u našem članku pogledati kako napraviti senzor vlage u tlu vlastitim rukama. Uzrok samoproizvodnja može poslužiti istrošenost senzora (korozija, oksidacija) ili jednostavno nemogućnost kupnje, dugo čekanje i želja da nešto napravite vlastitim rukama. U mom slučaju želja da sam napravim senzor bila je istrošenost, činjenica je da sonda senzora uz konstantan dovod napona dolazi u interakciju s tlom i vlagom, uslijed čega oksidira. Na primjer, senzori SparkFun pokrivaju ga posebnim sastavom (Electroless Nickel Immersion Gold) kako bi se povećao resurs rada. Također, kako bi se produžio vijek trajanja senzora, bolje je napajati senzor samo u vrijeme mjerenja.
Jednog "lijepog" dana primjetio sam da mi sustav za navodnjavanje nepotrebno vlaži tlo, dok sam provjeravao senzor, izvadio sam sondu iz zemlje i vidio sam ovo:
Zbog korozije između sondi javlja se dodatni otpor, zbog čega signal postaje manji i arduino smatra da je tlo suho. Budući da koristim analogni signal, neću napraviti sklop s digitalnim izlazom na komparatoru kako bih pojednostavio krug.
Na dijagramu je prikazan komparator senzora vlažnosti tla, crvenom bojom je označen dio koji pretvara analogni signal u digitalni. Neoznačeni dio je dio koji nam je potreban za pretvaranje vlažnosti u analogni signal i njega ćemo koristiti. Malo niže dao sam dijagram za spajanje sondi na arduino.
Lijevi dio dijagrama prikazuje kako su sonde spojene na arduino, a ja sam donio desni dio (s otpornikom R2) kako bih pokazao kako se mijenjaju očitanja ADC-a. Kada se sonde spuste u zemlju, između njih se stvara otpor (na dijagramu sam ga prikazao uvjetno R2), ako je tlo suho, onda je otpor beskonačno velik, a ako je vlažno, onda teži 0. Budući da dva otpora R1 i R2 čine djelitelj napona, a središnja točka je izlaz (out a0), tada izlazni napon ovisi o vrijednosti otpora R2. Na primjer, ako je otpor R2 \u003d 10Kom, tada će napon biti 2,5 V. Možete zalemiti otpor na žice kako ne biste napravili dodatno odvajanje, za stabilnost očitanja možete dodati kondenzator od 0,01 uF između napajanja i izlaza. dijagram povezivanja je sljedeći:
Pošto smo obradili električni dio, možemo prijeći na mehanički dio. Za izradu sondi bolje je koristiti materijal koji je najmanje osjetljiv na koroziju kako bi se produžio vijek trajanja senzora. Možete koristiti "inox" ili pocinčani metal, možete odabrati bilo koji oblik, možete koristiti čak i dva komada žice. Odabrao sam "galvanizaciju" za sonde, koristio sam mali komad getinaksa kao materijal za pričvršćivanje. Također je vrijedno uzeti u obzir da inzistiranje između sondi treba biti 5mm-10mm, ali ne biste trebali učiniti više. Zalemio sam žice senzora na krajeve galvanizacije. Evo što se na kraju dogodilo:
Nisam to učinio detaljna fotografija izvješće, tako je jednostavno. A evo i fotografije na djelu:
Kao što sam ranije istaknuo, bolje je koristiti senzor samo u vrijeme mjerenja. Najbolja opcija paljenje preko tranzistorskog ključa, ali pošto mi je trenutna potrošnja bila 0,4 mA, mogu ga direktno upaliti. Za napajanje napona tijekom mjerenja, možete spojiti kontakt senzora VCC na PWM pin ili koristiti digitalni izlaz za napajanje visoke (VISOKE) razine u vrijeme mjerenja, a zatim je postaviti na nisku. Također je vrijedno uzeti u obzir da je nakon primjene napona na senzoru potrebno pričekati neko vrijeme da se očitanja stabiliziraju. Primjer preko PWM-a:
Int senzor = A0; int senzor_snage = 3;
void setup()(
// stavite svoj kod za postavljanje ovdje, da se pokrene jednom:
Serial.begin(9600);
analogWrite(senzor_snage, 0);
}
void petlja() (
kašnjenje (10000);
Serial.print("Suhost" : ");
Serial.println(analogRead(sensor));
analogWrite(senzor_snage, 255);
kašnjenje (10000);
}
Hvala svima na pažnji!
Pjesnik Andrej Voznesenski jednom je rekao ovo: "lijenost je motor napretka." Možda je teško ne složiti se s ovom frazom, jer većina elektroničkih uređaja stvorena je upravo u svrhu olakšavanja našeg svakodnevnog života, punog briga i raznih ispraznih stvari.
Ako sada čitate ovaj članak, onda ste vjerojatno jako umorni od procesa zalijevanja cvijeća. Uostalom, cvijeće su nježna stvorenja, ako ga malo poliješ, nezadovoljan si, zaboraviš ga zaliti na jedan dan, to je sve, samo što ne uvenu. A koliko je cvijeća na svijetu umrlo samo zato što su njihovi vlasnici otišli na tjedan dana na odmor, ostavljajući zelene jadnike da uvenu u suhoj posudi! Strašno za zamisliti.
Da bi se spriječile takve strašne situacije, izumljeni su automatski sustavi za navodnjavanje. Na posudu je ugrađen senzor koji mjeri vlažnost tla - radi se o metalnim šipkama od nehrđajućeg čelika zabodenim u zemlju na udaljenosti od centimetra jedna od druge.
Žicom su povezani u strujni krug čija je zadaća otvoriti relej tek kada vlažnost padne ispod zadane vrijednosti i zatvoriti relej u trenutku kada je tlo ponovno zasićeno vlagom. Relej, zauzvrat, kontrolira pumpu, koja pumpa vodu iz rezervoara izravno ispod korijena biljke.
Krug senzora
Kao što znate, električna vodljivost suhog i mokrog tla značajno se razlikuje, ta je činjenica u osnovi rada senzora. Otpornik s nominalnom vrijednošću od 10 kOhm i komad tla između šipki čine razdjelnik napona, njihova središnja točka spojena je izravno na ulaz operacijskog pojačala. Napon se dovodi na drugi ulaz operacijskog pojačala iz središnje točke promjenjivog otpornika, tj. može se podesiti od nule do napona napajanja. Uz njegovu pomoć postavlja se prag prebacivanja komparatora, u čijoj ulozi radi op-amp. Čim napon na jednom od njegovih ulaza premaši napon na drugom, izlaz će biti logička "1", LED će zasvijetliti, tranzistor će se otvoriti i uključiti relej. Možete koristiti bilo koji tranzistor, PNP strukturu, prikladan za struju i napon, na primjer, KT3107 ili KT814. Operacijsko pojačalo TL072 ili bilo koje slično, na primjer, RC4558. Paralelno s namotom releja treba postaviti diodu male snage, na primjer, 1n4148. Napon napajanja kruga je 12 volti.
Zbog dugih žica od lonca do same ploče može doći do situacije da se relej ne preklopi jasno, već počne škljocati na frekvenciji izmjenične struje u mreži, a tek nakon nekog vremena postavi se u otvoreni položaj. . Da bi se eliminirao ovaj loš fenomen, potrebno je paralelno sa senzorom postaviti elektrolitički kondenzator kapaciteta 10-100 mikrofarada. Arhiva s pločom. Sretna skupština! Autor - Dmitry S.
Raspravite o članku SHEMA SENZORA VLAGE TLA
Automatizacija uvelike pojednostavljuje život vlasnika staklenika ili osobna parcela. Automatski sustav navodnjavanja spasit će vas od monotonog ponavljajućeg rada, a senzor vlage u zemlji pomoći će vam da izbjegnete višak vode - vlastitim rukama takav uređaj nije tako teško sastaviti. Vrtlaru u pomoć priskaču zakoni fizike: vlaga u tlu postaje provodnik električnih impulsa, a što je više, otpor je manji.
Kako se vlažnost smanjuje, otpor se povećava i to pomaže u praćenju optimalnog vremena zalijevanja.
Dizajn i princip rada senzora vlage
Dizajn senzora vlage u zemlji sastoji se od dva vodiča, koji su spojeni na slab izvor napajanja, krug mora sadržavati otpornik. Kada se količina tekućine u prostoru između elektroda povećava, otpor se smanjuje, a struja raste.
Vlaga se suši - otpor se povećava, snaga struje se smanjuje.
Budući da će elektrode biti u vlažnom okruženju, preporučuje se uključiti ih pomoću ključa kako bi se smanjio razorni učinak korozije. U stanju mirovanja jedinica se isključuje i počinje samo radi provjere vlažnosti pritiskom na tipku.
Senzori vlage u tlu kako bi se mogli ugraditi u staklenike - omogućuju kontrolu nad automatskim navodnjavanjem, na temelju toga sustav može funkcionirati uglavnom bez ljudske intervencije. U tom slučaju, set će uvijek biti u radnom stanju, ali će se morati pratiti stanje elektroda kako se ne bi pokvarile zbog korozije. Slični uređaji moguće je instalirati na travnjake i gredice na otvorenom - omogućit će vam trenutno uzimanje potrebnih informacija.
Uz to, ukupnost se pokazuje puno ispravnijom od jednostavnog taktilnog osjeta. Ako osoba izračuna da je tlo potpuno suho, senzor će pokazati do 100 jedinica vlažnosti tla (kada se procjenjuje u decimalnom agregatu), odmah nakon zalijevanja ova vrijednost raste na 600-700 jedinica.
Zatim će senzor omogućiti praćenje promjene sadržaja vlage u tlu.
Ako se senzor treba koristiti na otvorenom, njegov gornji dio mora biti čvrsto zatvoren kako bi se spriječilo izobličenje informacija. Da biste to učinili, moguće ga je prekriti epoksidnom smolom otpornom na vlagu.
DIY sklop senzora vlažnosti
Dizajn senzora je sljedeći:
- Glavni dio su dvije elektrode promjera 3-4 mm, pričvršćene su na podlogu od tekstolita ili drugog materijala zaštićenog od korozije.
- Na jednom kraju elektroda potrebno je odrezati konac, inače su zašiljene za ergonomičnije uranjanje u tlo.
- U ploči od tekstolita izbušene su rupe u koje su uvrnute elektrode, moraju se učvrstiti maticama i podloškama.
- Ispod podložaka potrebno je dovesti odlazne žice, nakon čega se elektrode izoliraju. Duljina elektroda, koje će biti uronjene u zemlju, je oko 4-10 cm, ovisno o kapacitetu koji se koristi ili otvorenom krevetu.
- Za rad senzora potreban je strujni izvor od 35 mA, a ukupno je potreban napon od 5 V. Ovisno o količini tekućine u tlu, raspon vraćenog signala bit će 0-4,2 V. Gubitak otpora pokazat će količinu vode u tlu.
- Senzor vlage u tlu spojen je preko 3 žice na procesor, za tu svrhu moguće je kupiti npr. Arduino. Upravljač će vam omogućiti da spojite set na zujalicu za davanje zvučnog signala u slučaju pretjeranog smanjenja vlažnosti tla ili na LED diodu, svjetlina osvjetljenja će se mijenjati s promjenama u radu senzora.
Takav domaći uređaj može postati dio automatskog navodnjavanja u agregatu Pametna kuća, na primjer, korištenjem MegD-328 Ethernet kontrolera. Web sučelje prikazuje razinu vlage u 10-bitnom skupu: raspon od 0 do 300 označava da je tlo potpuno suho, 300-700 - ima dovoljno vlage u tlu, više od 700 - tlo je mokro i nema potrebno je zalijevanje.
Dizajn koji se sastoji od regulatora, releja i baterije uvlači se u bilo koje prikladno kućište, za koje je moguće prilagoditi bilo koju plastičnu kutiju.
Kod kuće će uporaba senzora vlage biti vrlo jednostavna, au isto vrijeme pouzdana.
Područja primjene senzora vlage
Senzor vlažnosti tla može se koristiti na razne načine. Najčešće se koriste u kombinacijama automatskog i ručnog zalijevanja biljaka:
- Mogu se ugraditi u posude za cvijeće, ako su biljke osjetljive na razinu vode u tlu. Kada su u pitanju sukulenti, na primjer, kaktusi, morate uzeti duge elektrode, koje će odgovoriti na promjenu razine vlažnosti posebno u korijenu. Mogu se koristiti i za druge biljke i ljubičice s krhkim korijenskim sustavom. Spajanje na LED će vam omogućiti da odredite kada je vrijeme za zalijevanje.
- Oni su neophodni za organizaciju zalijevanja biljaka u stakleniku. Po sličnom principu planiraju se i senzori vlažnosti zraka koji su neophodni za pokretanje sustava prskanja biljaka. Sve će to omogućiti automatski pružanje normalna razina i zalijevanje biljaka pri atmosferskoj vlazi.
- U zemlji, korištenje senzora omogućit će vam da ne vodite računa o vremenu zalijevanja svakog kreveta, sama elektrotehnika će vam reći o količini vode u tlu. To će vam omogućiti da spriječite prekomjerno zalijevanje, ako je relativno nedavno pao pljusak.
- Korištenje senzora je vrlo ugodno u nekim drugim slučajevima. Na primjer, omogućit će praćenje vlažnosti tla u podrumu i ispod kuće u blizini temelja. U stanu se može ugraditi ispod sudopera: ako cijev počne kapati, automatizacija će vam odmah reći o tome, a moguće je izbjeći naknadne popravke i poplave susjeda.
- Jednostavan senzorski uređaj omogućit će u samo nekoliko dana potpuno opremanje svih problematičnih područja kuće i vrta sustavom upozorenja. Ako su elektrode dovoljno dugačke, mogu se koristiti za kontrolu razine vode, na primjer, u neprirodnom malom ribnjaku.
Neovisni proizvođač senzora pomoći će opremiti kuću automatskim sustavom upravljanja uz minimalne troškove.
Tvornički izrađene komponente lako je kupiti putem interneta ili u posebnoj trgovini, čvrsti dio uređaja može se sastaviti od materijala koji se stalno nalaze u domu ljubitelja električne energije.
Senzor vlage u tlu "uradi sam". AVR početnik.
DIY senzor vlage u tlu. AVR početnik.
Instrument koji se koristi za mjerenje razine vlage naziva se higrometar ili jednostavno senzor vlage. NA Svakidašnjica vlažnost je važan parametar, a često ne samo za najobičniji život, već i za razne opreme, te za poljoprivredu (vlažnost tla) i još mnogo toga.
Konkretno, naše dobro stanje uvelike ovisi o stupnju vlažnosti zraka. Na vlagu su posebno osjetljive osobe ovisne o vremenskim prilikama, kao i osobe koje boluju od hipertenzije, Bronhijalna astma, bolesti kardiovaskularnog sustava.
Pri visokoj suhoći zraka, čak zdravi ljudi osjećate nelagodu, pospanost, svrbež i iritaciju kože. Često suhi zrak može izazvati bolesti dišnog sustava, počevši od akutnih respiratornih infekcija i akutnih respiratornih virusnih infekcija, pa čak i do upale pluća.
U poduzećima, vlažnost zraka može utjecati na sigurnost proizvoda i opreme, te u poljoprivreda nedvosmisleno utjecaj vlažnosti tla na plodnost itd. Tu štedi primjena senzori vlage - higrometri.
Neki tehnički uređaji su inicijalno kalibrirani na strogo potrebnu važnost, a ponekad je za fino podešavanje uređaja važno imati točnu vrijednost vlažnosti u okoliš.
Vlažnost može se mjeriti s nekoliko mogućih veličina:
Za određivanje vlažnosti zraka i drugih plinova, mjerenja se uzimaju u gramima po kubičnom metru, kada je riječ o apsolutnoj vrijednosti vlažnosti, ili u jedinicama RH, kada je riječ o relativnoj vlažnosti.
Za mjerenja vlage u krutim tvarima ili tekućinama prikladna su mjerenja kao postotak mase ispitnih uzoraka.
Za određivanje sadržaja vlage u tekućinama koje se teško miješaju, mjerna jedinica bit će ppm (koliko dijelova vode ima u 1.000.000 dijelova težine uzorka).
Prema principu rada higrometri se dijele na:
kapacitet;
otporan;
termistor;
optički;
elektronička.
Kapacitivni higrometri, u svom najjednostavnijem obliku, su kondenzatori sa zrakom kao dielektrikom u rasporu. Poznato je da je dielektrična konstanta zraka izravno povezana s vlagom, a promjene vlažnosti dielektrika dovode do promjena u kapacitetu zračnog kondenzatora.
Više teška opcija kapacitivni senzor vlaga u zračnom rasporu sadrži dielektrik, s permitivnošću koja može jako varirati pod utjecajem vlage. Ovaj pristup čini kvalitetu senzora boljom nego samo sa zrakom između ploča kondenzatora.
Druga je opcija prikladna za mjerenja sadržaja vode u čvrste tvari. Predmet koji se proučava nalazi se između ploča takvog kondenzatora, na primjer, tablet može biti predmet, a sam kondenzator je spojen na oscilatorni krug i na elektronički generator, dok se mjeri vlastita frekvencija rezultirajućeg kruga, a izmjerena frekvencija se koristi za "izračunavanje" kapacitivnosti dobivene kada se uvede ispitni uzorak.
Naravno, ova metoda ima i neke nedostatke, na primjer, ako je vlažnost uzorka ispod 0,5%, bit će netočna, osim toga, izmjereni uzorak mora se očistiti od čestica s velikom dielektričnom promjenom tijekom istraživanja.
Treći tip kapacitivnog senzora vlage je kapacitivni tankoslojni higrometar. Uključuje podlogu na koju su nanesene dvije češljaste elektrode. Češljaste elektrode u ovom slučaju igraju ulogu ploča. U svrhu toplinske kompenzacije u senzor se dodatno uvode dva dodatna senzora temperature.
Takav senzor uključuje dvije elektrode, koje su položene na podlogu, a na samim elektrodama se nanosi sloj materijala koji se odlikuje prilično niskim otporom, koji, međutim, jako varira ovisno o vlažnosti.
Prikladan materijal u uređaju može biti glinica. Ovaj oksid dobro upija vodu iz vanjskog okoliša, dok se njegov otpor značajno mijenja. Kao rezultat toga, ukupni otpor mjernog kruga takvog senzora značajno će ovisiti o vlažnosti. Dakle, veličina struje koja teče pokazat će razinu vlažnosti. Prednost senzora ove vrste je njihova niska cijena.
Termistorski higrometar sastoji se od para identičnih termistora. Usput, podsjećamo da je - ovo je nelinearna elektronička komponenta, čiji otpor snažno ovisi o njegovoj temperaturi.
Jedan od termistora uključenih u krug nalazi se u zatvorenoj komori sa suhim zrakom. A drugi je u komori s rupama kroz koje u njega ulazi zrak karakteristične vlažnosti čiju vrijednost treba izmjeriti. Termistori su spojeni u krug mosta, napon se dovodi na jednu od dijagonala mosta, a očitanja se uzimaju s druge dijagonale.
U slučaju kada je napon na izlaznim stezaljkama jednak nuli, temperature obje komponente su jednake, pa je stoga i vlažnost ista. U slučaju kada se na izlazu dobije napon različit od nule, to ukazuje na prisutnost razlike u vlažnosti u komorama. Dakle, prema vrijednosti napona dobivenoj tijekom mjerenja, određuje se vlažnost.
Neiskusni istraživač može imati pošteno pitanje, zašto se temperatura termistora mijenja kada je u interakciji s vlažnim zrakom? Ali stvar je u tome što s povećanjem vlažnosti, voda počinje isparavati iz kućišta termistora, dok se temperatura kućišta smanjuje, a što je veća vlaga, to je intenzivnije isparavanje, a termistor se brže hladi.
4) Optički (kondenzacijski) senzor vlage
Ova vrsta senzora je najpreciznija. Rad optičkog senzora vlage temelji se na fenomenu povezanom s konceptom "rosišta". U trenutku kada temperatura dosegne točku rosišta, plinovita i tekuća faza su u termodinamičkoj ravnoteži.
Dakle, ako uzmete staklo i postavite ga u plinoviti medij, gdje je temperatura u vrijeme istraživanja iznad točke rosišta, a zatim započnete proces hlađenja ovog stakla, tada će na određenoj vrijednosti temperature početi kondenzacija vode da se formira na površini stakla, ova će vodena para početi prelaziti u tekuću fazu. Ova temperatura će biti samo točka rosišta.
Dakle, temperatura rosišta je neraskidivo povezana i ovisi o parametrima kao što su vlažnost i tlak u okolišu. Kao rezultat toga, uz mogućnost mjerenja tlaka i temperature rosišta, bit će lako odrediti vlažnost. Ovaj princip je osnova za rad optičkih senzora vlage.
Najjednostavniji krug takvog senzora sastoji se od LED diode koja svijetli na površini zrcala. Zrcalo reflektira svjetlost, mijenja joj smjer i usmjerava je prema fotodetektoru. U tom slučaju, ogledalo se može grijati ili hladiti pomoću posebnog visokopreciznog uređaja za kontrolu temperature. Često je takav uređaj termoelektrična pumpa. Naravno, senzor temperature je instaliran na zrcalu.
Prije početka mjerenja, temperatura ogledala se postavlja na vrijednost za koju se zna da je viša od temperature rosišta. Zatim se provodi postupno hlađenje ogledala. U trenutku kada temperatura počne prelaziti rosište, kapi vode će se odmah početi kondenzirati na površini zrcala, a svjetlosni snop diode će se zbog njih lomiti, raspršiti, a to će dovesti do smanjenja struja u krugu fotodetektora. Kroz Povratne informacije fotodetektor je u interakciji s regulatorom temperature ogledala.
Dakle, na temelju informacija primljenih u obliku signala s fotodetektora, regulator temperature će održavati temperaturu na površini zrcala točno jednakom rosištu, a temperaturni senzor će u skladu s tim pokazati temperaturu. Dakle, s poznatim tlakom i temperaturom, možete točno odrediti glavne pokazatelje vlažnosti.
Optički senzor vlage ima najveću točnost, nedostižnu drugim vrstama senzora, plus nema histerezu. Mana je najviše visoka cijena svega, plus velika potrošnja energije. Osim toga, potrebno je osigurati čistoću ogledala.
Načelo rada elektroničkog senzora vlažnosti zraka temelji se na promjeni koncentracije elektrolita koji pokriva bilo koji električni izolacijski materijal. Postoje uređaji sa automatsko grijanje povezan s točkom rosišta.
Često se točka rosišta mjeri preko koncentrirane otopine litijeva klorida, koja je vrlo osjetljiva na minimalne promjene vlažnosti. Za maksimalnu praktičnost, takav higrometar često je dodatno opremljen termometrom. Ovaj uređaj ima visoku točnost i nisku pogrešku. Sposoban je mjeriti vlažnost bez obzira na temperaturu okoline.
Popularno i jednostavno elektronički higrometri u obliku dvije elektrode koje se jednostavno zabadaju u tlo, kontrolirajući njegovu vlažnost stupnjem vodljivosti, ovisno o toj vlažnosti. Takvi senzori su popularni među ljubiteljima, jer možete jednostavno postaviti automatsko navodnjavanje vrtne gredice ili cvijeta u loncu, u slučaju da nemate vremena ili nije prikladno zalijevati ručno.
Prije kupnje senzora razmislite što ćete trebati za mjerenje, relativnu ili apsolutnu vlažnost, zrak ili tlo, kakav se očekuje raspon mjerenja, je li bitna histereza i koja je točnost potrebna. Najprecizniji senzor je optički. Obratite pozornost na IP klasu zaštite, raspon radne temperature, ovisno o specifičnim uvjetima u kojima će se senzor koristiti, odgovaraju li vam parametri.