Простой измеритель влажности почвы

Сделай сам своими руками О бюджетном решении технических, и не только, задач.

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

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://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.

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.

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.

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.

Источник

Чем можно измерить влажность почвы: ТОП-10 лучших электронных измерителей влаги

Гигрометр – это прибор, созданный для измерения влажности воздуха или почвы. Если человеку нужно понять состояние некоторой среды, то очень важным показателем будет являться влажность. В таком случае и выручит гигрометр. Однако, к выбору данного механизма стоит подойти очень серьёзно. Нередко на рынке продают некачественный товар, который неверно отображает характеристики. В данной статье мы разберём все нюансы, касающиеся гигрометра: лучшие модели данного механизма, его предназначение, виды приборов и советы при покупке.

Виды измерителей

По способу измерения гигрометры делятся на два типа: игольчатые или бесконтактные:

игольчатые представляют собой механизм, из которого торчат два электрода – иголки. Они погружаются в измеряемый материал. Далее через него проводится электрический ток, после чего происходит само измерение. Такой вариант имеет серьёзный недостаток – невозможно произвести измерение без вмешательства в почву;

Игольчатый измеритель почвы
бесконтактные несмотря на своё название всё равно требуют прикосновение к материалу. Механизмы имеют специальные щупы. При контакте с поверхностью почвы прибор автоматически сам вычисляет влажность среды.

Бесконтактный измеритель почвы

По строению инструменты делятся также на два вида:

1. Электронные. Такие механизмы работают от аккумулятора. Электронные модели имеют обычно больше функций, но и более высокую цену;
2. Механические. Эти приборы обладают более доступной ценой и автономностью работы (не зависят от АКБ). Однако, в отличие от электронных моделей они менее чувствительны, а также имеют более высокую погрешность измерения.

Зачем нужен измеритель

Измерители влажности помогают для фиксации состояния окружающей среды. Благодаря измерению влажности возможно судить о её особенностях почвы.

Гигрометры применяются во многих сферах деятельности. Они могут использоваться для профессиональной работы: экологами или географами. Также приборы применяются и в садоводчестве (очень часто для посадки растения необходимо знать состояние земли).

Измерители влажности помогают для фиксации состояния окружающей среды

Как пользоваться измерителем

Гигрометр сам по себе лёгок в применении. В любом случае при покупке к механизму также обычно прилагается и инструкция по эксплуатации. Однако, для более точного измерения показателя влажности необходимо учитывать некоторые нюансы. Разберём их:

• если почва была удобрена, то проводить измерения можно не ранее, чем через три дня;
• перед проведением процедуры необходимо обязательно пролить участок (но не перелить);
• участок земли, где будет происходить замер, должен быть предварительно уплотнён;
• если вы хотите получить точный результат, то следует провести хотя бы три измерения. А после этого вычислить средний результат;
• после измерения обязательно вытрите иглу (щуп).

Видео — Как определить кислотность почвы, калибровка pH-метра

ТОП-10 лучших электронных измерителей влаги

Сейчас рассмотрим лучшие модели гигрометров для измерения влажности. Все приборы мы расположили в статье в порядке увеличения их стоимости (а соответственно и функциональности).