Датчик влажности почвы для теплиц

Датчик влажности почвы в системах автоматического полива

Многие огородники и садоводы лишены возможности ежедневно ухаживать за посаженными овощами, ягодами, фруктовыми деревьями в силу загруженности по работе или во время отпуска. Тем не менее, растения нуждаются в своевременном поливе. С помощью простых автоматизированных систем можно добиться того, что почва на вашем участке будет сохранять необходимую и стабильную влажность на протяжении всего вашего отсутствия. Для построения огородной системы автополива потребуется основной контрольный элемент – датчик влажности почвы.

Датчик влажности

Датчики влажности также называют иногда влагомерами или сенсорами влажности. Почти все предлагаемые на рынке влагомеры почвы измеряют влажность резистивным способом. Это не совсем точный метод, потому что он не учитывает электролизные свойства измеряемого объекта. Показания прибора могут быть разными при одной и той же влажности грунта, но с разной кислотностью или содержанием солей. Но огородникам-экспериментаторам не столь важны абсолютные показания приборов, как относительные, которые можно настроить для исполнительного устройства подачи воды в определенных условиях.

Суть резистивного метода заключается в том, что прибор измеряет сопротивление между двумя проводниками, помещенными в грунт на расстоянии 2-3 см друг от друга. Это обычный омметр, который входит в любой цифровой или аналоговый тестер. Раньше такие инструменты называли авометрами.

Также существуют приборы со встроенным или выносным индикатором для оперативного контроля над состоянием почвы.

Легко сделать замер разницы проводимости электрического тока перед поливом и после полива на примере горшка с домашним растением алоэ. Показания до полива 101.0 кОм.

Показания после полива через 5 минут 12.65 кОм.

Но обычный тестер лишь покажет сопротивление участка почвы между электродами, но не сможет помочь в автополиве.

Принцип действия автоматики

В системах автополива обычно действует правило «поливай или не поливай». Как правило, никто не нуждается в регулировании силы напора воды. Это связано с использованием дорогостоящих управляемых клапанов и других, ненужных, технологически сложных, устройств.

Почти все предлагаемые на рынке датчики влажности, помимо двух электродов, имеют в своей конструкции компаратор. Это простейший аналого-цифровой прибор, который преобразует входящий сигнал в цифровую форму. То есть при установленном уровне влажности вы получите на его выходе единицу или ноль (0 или 5 вольт). Этот сигнал и станет исходным для последующего исполнительного устройства.

Для автополива наиболее рациональным будет использование в качестве исполнительного устройства электромагнитного клапана. Он включается в разрыв трубы и может также использоваться в системах микро-капельного орошения. Включается подачей напряжения 12 В.

Для простых систем, работающих по принципу « датчик сработал — вода пошла», достаточно использование компаратора LM393. Микросхема представляет собой сдвоенный операционный усилитель с возможностью получения на выходе командного сигнала при регулируемом уровне входного. Чип имеет дополнительный аналоговый выход, который можно подключить к программируемому контроллеру или тестеру. Приблизительный советский аналог сдвоенного компаратора LM393 — микросхема 521СА3.

На рисунке представлено готовое реле влажности вместе с датчиком в китайском исполнении всего за 1$.

Ниже представлен усиленный вариант, с выходным током 10А при переменном напряжении до 250 В, за 3-4$.

Системы автоматизации полива

Если вас интересует полноценная систем автополива, то необходимо задуматься о приобретении программируемого контроллера. Если участок небольшой, то достаточно установить 3-4 датчика влажности для разных типов полива. Например, сад нуждается в меньшем поливе, малина любит влагу, а для бахчи достаточно воды из почвы, за исключением чрезмерно засушливых периодов.

На основании собственных наблюдений и измерений датчиков влажности можно приблизительно рассчитать экономичность и эффективность подачи воды на участках. Процессоры позволяют вносить сезонные корректировки, могут использовать показания измерителей влажности, учитывают выпадение осадков, время года.

Некоторые датчики влажности почвы оснащены интерфейсом RJ-45 для подключения к сети. Прошивка процессора позволяет настроить систему так, что она будет оповещать о необходимости полива через социальные сети или SMS-сообщением. Это удобно в тех случаях, когда невозможно подключить автоматизированную систему полива, например, для комнатных растений.

Для системы автоматизации полива удобно использовать контроллеры с аналоговыми и контактными входами, которые соединяют все датчики и передают их показания по единой шине к компьютеру, планшету или мобильному телефону. Управление исполнительными приборами происходит через WEB-интерфейс. Наиболее распространены универсальные контроллеры:

Это гибкие устройства, позволяющие точно настроить систему автополива и доверить ей полный контроль над садом и огородом.

Простая схема автоматизации полива

Простейшая система автоматизации полива состоит из датчика влажности и управляющего устройства. Можно изготовить датчик влажности почвы своими руками. Понадобится два гвоздя, резистор с сопротивлением 10 кОм и источник питания с выходным напряжением 5 В. Подойдет от мобильного телефона.

В качестве прибора, который выдаст команду к поливу можно использовать микросхему LM393. Можно приобрести готовый узел или собрать его самостоятельно, тогда понадобятся:

• резисторы 10 кОм – 2 шт;
• резисторы 1 кОм – 2 шт;
• резисторы 2 кОм – 3 шт;
• переменный резистор 51-100 кОм – 1 шт;
• светодиоды – 2 шт;
• диод любой, не мощный – 1 шт;
• транзистор, любой средней мощности PNP (например, КТ3107Г) – 1 шт;
• конденсаторы 0.1 мк – 2 шт;
• микросхема LM393 – 1 шт;
• реле с порогом срабатывания 4 В;
• монтажная плата.

Схема для сборки представлена ниже.

После сборки подключите модуль к блоку питания и датчику уровня влажности почвы. На выход компаратора LM393 подсоедините тестер. С помощью построечного резистора установите порог срабатывания. Со временем нужно будет его откорректировать, возможно, не один раз.

Принципиальная схема и распиновка компаратора LM393 представлена ниже.

Простейшая автоматизация готова. Достаточно подключить к замыкающим клеммам исполнительное устройство, например, электромагнитный клапан, включающий и отключающий подачу воды.

Исполнительные устройства автоматизации полива

Основным исполнительным устройством автоматизации полива является электронный клапан с регулировкой потока воды и без. Вторые дешевле, проще в обслуживании и управлении.

Хорошо зарекомендовали себя клапаны производства американской компании Hunter. Для разных целей используются клапаны c проходным диаметром 1, 1.5, и 2 дюйма с наружной или внутренней резьбой.

Существует множество управляемых кранов и других производителей.

Если на вашем участке случаются проблемы с подачей воды, приобретайте электромагнитные клапаны с датчиком потока. Это предотвратит выгорание соленоида при падении давления воды или прекращении водоснабжения.

Недостатки автоматических систем полива

Почва неоднородна и отличается по своему составу, поэтому один датчик влажности может показывать разные данные на соседних участках. Кроме того, некоторые участки затемняются деревьями и более влажные, чем те, которые расположены на солнечных местах. Также значительное влияние оказывает приближенность грунтовых вод, их уровень по отношению к горизонту.

Используя автоматизированную систему полива, следует учитывать ландшафт местности. Участок можно разбить на сектора. В каждом секторе установить один или более датчиков влажности и рассчитать для каждого собственный алгоритм работы. Это значительно усложнит систему и вряд ли удастся обойтись без контроллера, но впоследствии почти полностью избавит вас от траты времени на нелепое стояние со шлангом в руках под знойным солнцем. Почва будет наполняться влагой без вашего участия.

Построение эффективной системы автоматизированного полива не может основываться только на показаниях датчиков влажности почвы. Непременно следует дополнительно использовать температурные и световые сенсоры, учитывать физиологическую потребность в воде растений разных видов. Необходимо также учитывать сезонные изменения. Многие компании производящие комплексы автоматизации полива предлагают гибкое программное обеспечение для разных регионов, площадей и выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Приобретая систему с датчиком влажности, не поддавайтесь на глупые маркетинговые слоганы: наши электроды покрыты золотом. Даже если это так, то вы лишь обогатите почву благородным металлом в процессе электролиза пластин и кошельки не очень честных бизнесменов.

Заключение

В данной статье рассказывалось о датчиках влажности почвы, которые являются основным контрольным элементом автоматического полива. А также был рассмотрен принцип действия системы автоматизации полива, которую можно приобрести в готовом виде или собрать самому. Простейшая система состоит из датчика влажности и управляющего устройства, схема сборки которой своими руками также была представлена в этой статье.

Видео по теме

Источник статьи: http://vashumnyidom.ru/komfort/uxod/datchik-vlazhnosti-pochvy.html

Все о датчиках влажности почвы

Влажность земли – важный агротехнический параметр, от показателей которого зависит, насколько эффективным и качественным будет функционирование экологической системы. Сегодня производители предлагают большой выбор датчиков для измерения влажности грунта, принцип работы которых и популярные модели будут рассмотрены в данной статье.

Описание и назначение

Емкостный датчик для измерения влажности грунта выполнен в виде штыря. Его погружают в грунт на расстояние до 80 мм. На поверхности погружаемого элемента в виде дорожек расположены два электрода, защищенные токоизолирующей маской и специальным покрытием, предотвращающим образование коррозии. Внутри каждого датчика предусмотрен специальный генератор, который регистрирует изменение влажности грунта и передает показатели на экран прибора. Датчик влажности почвы – полезное устройство, с помощью которого удастся обеспечить своевременный полив сада или огорода с учетом микроклимата почвы.

Также прибор вовремя сообщит о насыщении земли влагой, что предотвратит гибель растений от переизбытка воды.

Особенности современных датчиков таковы.

1. Долгий срок службы. Корпуса новых моделей выполняют преимущественно из полипропилена, стойкого к воздействию высоких температур и повышенной влажности. Таким образом, датчик не испортится ни от солнечных лучей, ни от жесткой воды, которая попадет на корпус.
2. Удобство эксплуатации. В комплекте с большей частью приборов идут стальной колышек и настенное крепление. Это позволяет крепить устройство максимально удобно для проведения измерений. Кроме того, современные модели датчиков отличаются высокими показателями надежности. Они не выйдут из строя даже при сильном ливне.
3. Высокая эффективность работы. Встроенная в прибор оптико-электронная система позволяет датчику мгновенно отреагировать на изменение погоды. Таким образом, владелец устройства получает возможность сэкономить на расходе воды.

Выпуском датчиков для измерения влажности занимаются как отечественные, так и зарубежные производители.

С помощью прибора измеряют влажностные показатели грунта и по полученным результатам проводят оценку состояния почвы.

Популярные модели

Датчик влажности почвы – востребованное устройство как в профессиональной, так и в хозяйственной сфере. Стоит рассмотреть рейтинг лучших моделей подобных устройств.

Прибор российского производителя, оснащенный емкостным модулем. Основное назначение – измерение показателей влажности грунта. В основном предназначен для профессионального использования в сфере гидрологии и других областях. Принцип работы прибора – отражение электромагнитного потока, который идет от объекта измерения. Показатели влажности отражаются на дисплее. Для достижения точных результатов рекомендуется проводить до 99 калибровок. Максимальная погрешность устройства составляет 1%.

Преимущества:

• удобство эксплуатации;
• долгий срок службы;
• 99 режимов.

TR di Turoni & c. Snc 46908

Устройство для измерения влажности почвы профессионалами. У прибора нет аналогов на российском рынке. Отличительная особенность датчика – быстрый замер влажности почвы и анализ полученных параметров. В комплекте предусмотрены щупы и специальный короб для транспортировки. Преимущества:

• долгий срок эксплуатации;
• удобная переносная сумка;
• отображение результатов на дисплее.

Товар брендовый, поэтому пользуется популярностью среди представителей инженерно-изыскательской сферы.

Характеристики этого устройства напоминают характеристики датчика от компании Gardena.

TDR 100 Soil

Портативный датчик, который подходит только для профессионального использования. Измеряет влажность почвы за несколько секунд, предоставляя точные результаты. Оборудование компактное, его легко транспортировать, что дает возможность проводить замеры даже в труднодоступных местах.

Модель отличается понятным интерфейсом, памяти устройства хватает для проведения более 250 тестов.

MC-7828 SOIL

Прибор подходит как для профессионального, так и для хозяйственного использования. Производитель – компания в Тайване, которая занимается выпуском качественного измерительного оборудования. Преимущества устройства:

• высокое качество сборки;
• долгий срок эксплуатации;
• понятный интерфейс.

Замеры проводятся с точностью, погрешность которой составляет не больше 1%.

Дополнительно устройством предусмотрено автоматическое выключение в случае, если влагомер долго не используется.

Weihuameter TK100

Прибор с большим количеством функций, способный работать с разными материалами. Подходит для профессионального использования. Измерение влажности почвы осуществляется посредством использования игольчатого датчика. Погрешность измерений не превышает половины процента.

Преимущества устройства:

• высокое качество сборки;
• бюджетная стоимость;
• долгий срок службы.

Для более эффективной работы дисплея в ночное время производителями предусмотрена подсветка.

AMTAST AMF038

Изделие подходит для использования как профессионалами, так и фермерами на участках. Бюджетное устройство выполнено из прочного пластика, способного выдержать даже внушительные механические нагрузки. Эксплуатация датчика возможна и в суровых условиях.

Модель используют для определения показателей влажности:

Главное преимущество прибора – точность измерений. Также к плюсам AMTAST AMF038 относят функциональность и долговечность.

OOTDTY влагомер

Прибор, собранный китайским производителем, быстро и точно определит влажность почвы. Конструкцией устройства предусмотрен специальный электрод, который погружают в землю для получения показателей. Прибором можно пользоваться как в профессиональной сфере, так и в саду или на загородном участке. Показатель влажности, который способен определить прибор, лежит в пределах 30-90%.

Погрешность измерений не превышает 5%.

ADA ZHT 70

Бюджетный вариант для проверки почвы сада или огорода. Корпус устройства выполнен в стандартном стиле, который использует компания. Широкий дисплей, удобный кейс и высокая точность измерений – преимущества прибора.

Замеры проводят с помощью предусмотренных в комплекте двух электродов.

ETP306

Прибор, обеспечивающий тщательный контроль за влажностью почвы. Небольшая цена устройства дает возможность приобретения датчика для использования в домашних условиях. Преимущества модели:

• минимальная погрешность измерений;
• много функций;
• долгий срок службы.

Прибор отлично подойдет фермерам. Недостатков у устройства нет.

Анализатор почвы, который позволяет измерить влажность в нескольких диапазонах одновременно. Вес устройства небольшой, что обеспечивает комфортную переноску и удобство использования. Подходит для использования в хозяйственной сфере. Результаты не самые точные, но их достаточно для определения требуемых показателей. Преимущества АПЦ-1:

• удобное управление;
• подсветка дисплея;
• компактные размеры.

Индикатор способен долго работать от одной батарейки. Недостатков у модели не выявлено.

Three-way meter

Простое устройство с широким экраном, которое пригодится садоводам и озеленителям. Универсальное устройство способно определить следующие показатели:

Главный плюс оборудования – отсутствие аккумуляторной или обычной батареи. Их заменяет установленная в конструкцию солнечная панель. К дополнительным плюсам относят высокую точность измерений и компактные размеры. Измерение влажности поможет определить характеристики грунта и организовать качественное озеленение участка или выращивание различных культур.

Также популярностью стали пользоваться датчики производителя Xiaomi.

Как выбрать датчик?

К выбору измерителя влажности стоит подойти ответственно. Чтобы правильно выбрать прибор, необходимо обратить внимание на следующие нюансы.

1. Предпочтение рекомендуется отдавать устройствам с высокой прочностью и надежностью. Такие приборы справятся с сильными механическими нагрузками и прослужат долго. При этом их можно использовать для измерения влажности дома (для посадки комнатных растений) или на даче (для засадки теплицы).
2. При выборе стоит смотреть на приборы с двумя и более функциями. Это оптимальные устройства, которые помогут собрать информацию сразу о нескольких показателях состояния почвы. Также такие приборы помогут сэкономить, так как не придется докупать дополнительные устройства.
3. Стоит выбирать измерители, которые работают от солнечных батарей. Подобные датчики удобны в использовании и не требуют постоянной покупки батареек или подключения оборудования к аккумулятору.
4. При выборе дисплея модели лучше остановиться на датчиках с электронным дисплеем.

Учет перечисленных особенностей поможет сделать грамотный выбор датчика влажности и сразу приступить к измерениям показателей почвы на участке. В случае выбора устройства для профессионального использования рекомендуется обращать внимание на дополнительные характеристики и погрешность измерений.

В магазинах можно проверить работу датчика посредством просмотра тестера.

Как правильно пользоваться?

Работа с датчиком влажности почвы не представляет ничего сложного. Конструкция прибора содержит вилку в форме зонда, на которой расположены два открытых проводника. Элементы действуют как резисторы открытого типа, сопротивление которых меняется в зависимости от количества воды в грунте. Показатели сопротивлений обратно пропорциональны влажности почвы.

1. Если в земле много воды, проводимость электрических разрядов улучшится, и сопротивление уменьшится.
2. Если в почве мало воды, сопротивление вырастет, так как снизится проводимость.

Датчик, регистрируя эти показатели, выдает выходное напряжение в соответствии с тем, какое сопротивление было измерено в грунте. В комплекте с каждой моделью предусмотрен кабель для подключения к различным контроллерам, в том числе и Arduino.

Чтобы подключить датчик к нему, необходимо сделать следующее:

1. собрать электрическую схему;
2. запустить Arduino IDE и набрать специальный код;
3. загрузить набранный код в Arduino UNO;
4. открыть монитор порта и отметить наличие сообщения об отсутствии подключения сенсора к почве.

Если необходимо получить сведения о влажности грунта, останется подключить щуп датчика к почве и проследить за изменившимися результатами на экране.

Датчики измерения влажности почвы – устройства, которые должны быть в хозяйстве любого фермера или представителя инженерно-геологической сферы. С помощью таких приборов удастся определить влажностные показатели грунта и другие характеристики, которые впоследствии помогут организовать выращивание культур или проведение других работ на территории.

Видеообзор ёмкостного датчика влажности для автополива вы можете посмотреть далее.

Источник статьи: http://stroy-podskazka.ru/pochva/vse-o-datchikah-vlazhnosti/