Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки. Датчик влажности почвы: принцип работы и сборка своими руками Цифровой измеритель влажности почвы своими руками

Я немало обзоров написал про дачную автоматику, а раз речь идет про дачу - то автоматический полив - это одно из приоритетных направлений автоматизации. При этом, всегда хочется учитывать осадки, чтобы не гонять понапрасну насосы и не заливать грядки. Немало копий сломано на пути к беспроблемному получению данных о влажности почвы. В обзоре еще один вариант, устойчивый к внешним воздействиям.

Пара датчиков приехала за 20 дней в индивидуальных антистатических пакетиках:

Характеристики на сайте продавца:):
Бренд:ZHIPU
Тип: Датчик вибрации
Материал: Смесь
Выход: Коммутирующий датчик

Распаковываем:

Провод имеет длину в районе 1-го метра:

Помимо самого датчика в комплект входит управляющая платка:

Длина сенсоров датчика порядка 4 см:

Кончики датчика, похоже на графит - пачкаются черным.
Припаиваем контакты к платке и пробуем подключить датчик:

Самым распространенным датчиком влажности почвы в китайских магазинах является такой:

Многие знают, что через непродолжительное время его съедает внешняя среда. Эффект влияния коррозии можно немного снизить подавая питание непосредственно перед измерением и отключая, при отсутствии измерений. Но это мало что меняет, вот так выглядел мой через пару месяцев использования:

Кто-то пробует использовать толстую медную проволоку или пруты из нержавейки, альтернатива предназначенная специально для агрессивной внешней среды выступает в качестве предмета обзора.

Отложим плату из комплекта в сторону, и займемся самим датчиком. Датчик резистивного типа, меняет свое сопротивление в зависимости от влажности среды. Логично, что без влажной среды сопротивление датчика огромное:

Опустим датчик в стакан с водой и видим, что его сопротивление составит порядка 160 кОм:

Если вынуть, то все вернется в исходное состояние:

Перейдем к испытаниям на земле. В сухой почве видим следующее:

Добавим немного воды:

Еще (примерно литр):

Почти полностью вылил полтора литра:

Долил еще литр и подождал 5 минут:

Плата имеет 4 вывода:
1 + питания
2 земля
3 цифровой выход
4 аналоговый выход
После прозвонки выяснилось, что аналоговый выход и земля напрямую соединены с датчиком, так что, если планируете использовать этот датчик подключая к аналоговому входу, плата не имеет большого смысла. Если нет желания использовать контроллер, то можно использовать цифровой выход, порог срабатывания настраивается потенциометром на плате. Рекомендуемая продавцом схема подключения при использовании цифрового выхода:

При использовании цифрового входа:

Соберем небольшой макет:

Arduino Nano я использовал тут как источник питания, не загружая программу. Цифровой выход подключил к светодиоду. Забавно что светодиоды на плате красный и зеленый горят при любом положении потенциометра и влажности среды датчика, единственное при срабатывании порога, зеленый светит чуть слабже:

Выставив порог получаем, что при достижении заданной влажности на цифровом выходе 0, при недостатки влажности напряжение питания:

Ну раз уж у нас в руках контроллер, то напишем программу для проверки работы аналогового выхода. Аналоговый выход датчика подключим к выводу А1, а светодиод к выводу D9 Arduino Nano.
const int analogInPin = A1; // сенсор const int analogOutPin = 9; // Вывод на светодиод int sensorValue = 0; // считанное значение с сенсора int outputValue = 0; // значение выдаваемое на ШИМ вывод со светодиодом void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { // считываем значение сенсора sensorValue = analogRead(analogInPin); // переводим диапазон возможных значений сесора (400-1023 - установлено экспериметально) // в диапазон ШИМ вывода 0-255 outputValue = map(sensorValue, 400, 1023, 0, 255); // включаем светодиод на заданную яркость analogWrite(analogOutPin, outputValue); // выводим наши цифры Serial.print("sensor = "); Serial.print(sensorValue); Serial.print("\t output = "); Serial.println(outputValue); // задержка delay(2); }
Весь код я прокомментировал, яркость светодиода обратно-пропорциональна влажности детектируемой сенсором. Если необходимо чем-то управлять, то достаточно сравнить полученное значение с определенным экспериментально порогом и, например, включить реле. Единственное, рекомендую обработать несколько значений и использовать среднее для сравнения с порогом, так возможны случайные всплески или спады.
Погружаем датчик и видим:

Вывод контроллера:

Если вынуть то вывод контроллера изменится:

Видео работы данной тестовой сборки:

В целом, датчик мне понравился, производит впечатление устойчивого к воздействию внешней среды, так ли это - покажет время.
Данный датчик не может использоваться как точный показатель влажности (как впрочем и все аналогичные), основным его применением, является определение порога и анализ динамики.

Если будет интересно, продолжу писать про свои дачные поделки.
Спасибо всем, кто дочитал этот обзор до конца, надеюсь кому-то данная информация окажется полезной. Всем полного контроля над влажностью почвы и добра!

Планирую купить +74 Добавить в избранное Обзор понравился +55 +99
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://сайт/

Самые интересные ролики на Youtube

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.

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.

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://сайт/

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

Автоматика заметно упрощает жизнь обладателя теплицы либо приусадебного участка. Автоматическая совокупность полива избавит от однообразной повторяющейся работы, а избежать избытка воды окажет помощь датчик влажности земли — собственными руками таковой прибор собрать не так уж сложно. На помощь садоводу приходят законы физики: влага в грунте делается проводником электрических импульсов, и чем ее больше, тем ниже сопротивление.

При понижении влажности сопротивление возрастает, и это оказывает помощь отследить оптимальное время полива.

Конструкция и принцип работы датчика влажности

Конструкция датчика влажности земли представляет собой два проводника, каковые подключаются к не сильный источнику энергии, в схеме обязан находиться резистор. Когда количество жидкости в пространстве между электродами растет, сопротивление понижается, и сила тока возрастает.

Влага высыхает – сопротивление растет, сила тока понижается.

Потому, что электроды будут пребывать во мокрой среде, их рекомендуется включать через ключ, дабы уменьшить разрушительное влияние коррозии. В простое время совокупность стоит отключённой и запускается лишь для проверки влажности нажатием кнопки.

Датчики влажности земли для того чтобы типа возможно устанавливать в теплицах – они снабжают контроль за автоматическим поливом, исходя из этого совокупность может функционировать по большому счету без участия человека. В этом случае совокупность постоянно будет пребывать в рабочем состоянии, но состояние электродов нужно будет контролировать, дабы они не испортились под действием коррозии. Подобные устройства возможно устанавливать на газонах и грядках на открытом воздухе – они разрешат мгновенно взять необходимую информацию.

Наряду с этим совокупность выясняется намного правильнее несложного тактильного ощущения. В случае если человек будет вычислять почву всецело сухой, датчик продемонстрирует до 100 единиц влажности грунта (при оценке в десятеричной совокупности), сразу после полива это значение вырастает до 600-700 единиц.

Затем датчик разрешит осуществлять контроль изменение содержания влажности в грунте.

В случае если датчик предполагается применять на улице, его верхнюю часть нужно шепетильно загерметизировать, дабы не допустить искажения информации. Для этого ее возможно покрыть влагонепроницаемой эпоксидной смолой.

Сборка датчика влажности собственными руками

Конструкция датчика планирует следующим образом:

Главная часть – два электрода, диаметр которых образовывает 3-4 мм, они прикрепляются к основанию, изготовленному из текстолита либо другого материала, защищенного от коррозии.
На одном финише электродов необходимо нарезать резьбу, иначе они делаются заостренными для более эргономичного погружения в грунт.
В пластине из текстолита просверливаются отверстия, в каковые вкручиваются электроды, их необходимо закрепить гайками с шайбами.
Под шайбы необходимо завести исходящие провода, по окончании чего электроды изолируются. Протяженность электродов, каковые будут погружаться в грунт, образовывает около 4-10 см. в зависимости от применяемой емкости либо открытой грядки.
Для работы датчика потребуется источник тока силой 35 мА, совокупность требует напряжения 5В. В зависимости от количества жидкости в земле диапазон возвращаемого сигнала составит 0-4,2 В. Утраты на сопротивление покажут количество воды в грунте.
Подключение датчика влажности земли проводится через 3 провода к процессору, для данной цели возможно купить, к примеру, Arduino. Контроллер разрешит соединить совокупность с зуммером для подачи звукового сигнала при чрезмерном уменьшении влажности земли, либо к светодиоду, яркость освещения будет изменяться при трансформациях в работе датчика.

Такое самодельное устройство может стать частью автополива в совокупности Умный дом, к примеру, с применением Ethernet-контроллера MegD-328. Веб-интерфейс показывает уровень влажности в 10-битной совокупности: диапазон от 0 до 300 показывает, что почва совсем сухая, 300-700 – в земле хватает влаги, более 700 – почва мокрая, и полив не нужно.

Конструкция, складывающаяся из контроллера, реле и элемента питания убирается в любой подходящий корпус, для которого возможно приспособить любую пластиковую коробочку.

Дома применение для того чтобы датчика влажности будет весьма несложным и вместе с тем надежным.

Сферы применения датчика влажности

Использование датчика влажности грунта возможно самым разнообразным. Чаще всего они употребляются в совокупностях автополива и ручного полива растений:

Их возможно установить в цветочных горшках, в случае если растения чувствительны к уровню воды в грунте. В случае если речь заходит о суккулентах, к примеру, о кактусах, нужно вбирать долгие электроды, каковые будут реагировать на трансформацию уровня влажности конкретно у корней. Их кроме этого возможно применять для других растений и фиалок с хрупкой корневой совокупностью. Подключение к светодиоду разрешит определить, в то время, когда пора проводить полив.
Они незаменимы для организации полива растений в теплице. По подобному принципу кроме этого планируют датчики влажности воздуха, каковые необходимы для запуска в работу совокупности опрыскивания растений. Все это разрешит автоматическим образом обеспечить нормальный уровень и полив растений атмосферной влажности.
На даче применение датчиков разрешит не держать в памяти время полива каждой грядки, электротехника сама поведает о количестве воды в грунте. Это разрешит не допустить избыточного полива, в случае если сравнительно не так давно прошел ливень.
Использование датчиков весьма комфортно и в некоторых вторых случаях. К примеру, они разрешат осуществлять контроль влажность грунта в подвале и под домом вблизи фундамента. В квартире его возможно установить под мойкой: в случае если труба начнет капать, об этом тут же скажет автоматика, и возможно будет избежать последующего ремонта и затопления соседей.
Простое устройство датчика разрешит всего за пара дней всецело оборудовать совокупностью оповещения все проблемные участки дома и сада. В случае если электроды достаточно долгие, с их помощью возможно будет осуществлять контроль уровень воды, например, в неестественном маленьком водоеме.

Независимое изготовление датчика окажет помощь оборудовать дом автоматической совокупностью контроля с минимальными затратами.

Комплектующие фабричного производства легко купить через интернет либо в специальном магазине, солидную часть устройств возможно собрать из материалов, каковые постоянно найдутся в доме любителя электротехники.

Датчик влажности земли собственными руками. Новичок AVR.

Датчик влажности почвы своими руками. Новичок AVR.

Нередко в продаже можно встретить такие приспособления, которые устанавливаются на цветочный горшок и следят за уровнем влажности почвы, включая при необходимости насос и поливая растение. Благодаря такому устройству можно будет спокойно уезжать в отпуск на недельку, не боясь, что любимый фикус завянет. Однако цена на такие приспособления неоправданно высока, ведь их устройство предельно простое. Так зачем покупать, если можно сделать самому?

Схема

Предлагаю к сборке схему простого и проверенного датчика влажности почвы, схема которого изображена ниже:

В почку горшка опускаются два металлических прутка, сделать которые можно, например, разогнув скрепку. Их нужно воткнуть в землю на расстоянии примерно 2-3 сантиметра друг от друга. Когда почва сухая, она плохо проводит электрический ток, сопротивление между прутками очень велико. Когда почва влажная – её электропроводность значительно повышается и сопротивление между прутками уменьшается, именно это явление лежит в основе работы схемы.
Резистор 10 кОм и участок почвы между прутками образуют делитель напряжения, выход которого соединён с инвертирующим входом операционного усилителя. Т.е. напряжение на нём зависит лишь от того, насколько увлажнена почва. Если поместить датчик во влажную почву, то напряжение на входе ОУ будет равно примерно 2-3 вольтам. По мере высыхания земли это напряжение будет увеличиваться и достигнет значения 9-10 вольт при совершенно сухой земле (конкретные значения напряжения зависят от типа почвы). Напряжение на неинвертирующем входе ОУ задаётся вручную переменным резистором (10 кОм на схеме, его номинал можно менять в пределах 10-100 кОм) в пределах от 0 до 12-ти вольт. С помощью этого переменного резистора задаётся порог срабатывания датчика. Операционный усилитель в этой схеме работает в качестве компаратора, т.е. он сравнивает напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах. Как только напряжение с инвертирующего входа превысит напряжение с неинвертирующего, на выходе ОУ появится минус питания, загорится светодиод и откроется транзистор. Транзистор, в свою очередь, активирует реле, управляющее водяным насосом или электрическим клапаном. Вода начнёт поступать в горшок, земля вновь станет влажной, её электропроводность увеличиться, и схема отключит подачу воды.
Печатная плата, предлагающаяся к статье, рассчитана на использования сдвоенного операционного усилителя, например, TL072, RC4558, NE5532 или других аналогов, одна его половинка при этом не используется. Транзистор в схеме используется малой или средней мощности и структуры PNP, можно применить, например, КТ814. Его задача – включение и выключение реле, также вместо реле можно применить ключ на полевом транзисторе, как это сделал я. Напряжение питания схемы – 12 вольт.
Скачайте плату:

(cкачиваний: 371)

Сборка датчика влажности почвы

Может случиться такое, что при высыхании почвы реле включается не чётко, а сначала начинает быстро щёлкать, и только после этого устанавливается в открытом состоянии. Это говорит о том, что провода от платы до горшка с растением улавливают сетевые наводки, пагубно влияющие на работу схемы. В таком случае, не помешает заменить провода на экранированные и поставить электролитический конденсатор ёмкостью 4.7 – 10 мкФ параллельно участку почвы, вдобавок к ёмкости 100 нФ, указанной на схеме.
Работа схемы мне очень понравилась, рекомендую к повторению. Фото собранного мной устройства:

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.

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.

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.

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 и других растений с хрупкой . Подключение к светодиоду позволит точно определить, когда пора проводить .
Они незаменимы для организации полива растений . 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.