Датчики влажности грунта теплицы

Датчик влажности почвы в теплице

Датчик влажности почвы в теплице

Автоматика упрощает жизнь владельца теплицы. Автоматическая система полива избавит от ежедневной работы, а предотвратить переизбыток воды поможет датчик влажности почвы.

Суть в том, что эта плата выдает 5 вольт, когда уровень влажности почвы падает ниже заданного крутилкой порога.

Когда влажность субстрата достаточная 5 вольт не подается.

Теперь можно взять модуль реле, который будет включать и выключать водяную помпу, поддерживая заданный уровень влажности субстрата.

Видите, как всё просто. Даже слишком просто 🙂

Подключаем и получаем сколько угодно канальный автополив, причем на каждый канал можно повесить свой датчик влажности почвы.

И заметьте, что никакого микроконтроллера здесь не нужно.

Только должен вас предупредить, что эти датчики влажности почвы покрыты не золотом, и со временем эти датчики в почве окисляются и перестают работать, поэтому, время от времени, их необходимо чистить резинкой для удаления чернил от шариковой ручки.

Она чистит контакты датчика очень бережно и, в то же время, содержит в составе абразив для удаления оксидной плёнки.

Принцип работы датчика влажности

Конструкция датчика влажности почвы — это два проводника, подключаюемых к слаботочному источнику энергии. При росте уровня вланости между электродами растет, сопротивление снижается, а сила тока увеличивается.

Чтобы избежать коррозии, так как электроды находятся во влажной среде, их подключают через ключ. Обычно система отключена и запускается только для проверки влажности нажатием кнопки.

Датчики влажности почвы устанавливают в теплицах – они обеспечивают контроль автоматического полива, а система может функционировать без вмешательства человека. Тогда автоматика всегда находится во ключенном состоянии, но состояние электродов нужно держать под контролем, чтобы они не разрушались коррозией. Такие системы можно монтировать на грядках, газонах и т.п. и на открытом воздухе – они позволят получить информацию о влажности почвы.

Такая система точнее тактильного ощущения. Если человек посчитает землю полностью сухой, то датчик покажет до 100 единиц влажности грунта, а после полива это значение вырастает до 650-900.

При использовании датчика на улице, верхнюю его часть надо загерметизировать, чтобы информация не искажалась. Для этого его можно покрыть эпоксидной смолой, либо, водонепроницаемым силиконовым герметиком.

Сборка датчика влажности для теплицы

Датчик собирается так:

• Измерительная часть – это два электрода, шириной 3-4 мм, они крепятся к основанию, изготовленному из текстолита.
• К контактам нужно подключить исходящие провода, после чего контакты изолируются. Длина электродов, которые будут погружаться в грунт, составляет от 4 до 10 см. в зависимости от используемой емкости или открытой грядки.
• Для датчика необходим источник питания 35 мА и напряжением 5В. В зависимости от количества влаги в почве диапазон возвращаемого сигнала составит 0—4,2 В. Потери на сопротивление определяют наличие воды в субстрате.
• Датчика влажности почвы подключают 3мя проводами к микроконтроллеру, например, Arduino. Контроллер объединяет датчик с зуммером для подачи сигнала при чрезмерном уменьшении влажности почвы, или к светодиоду, яркость, которого будет меняться при изменениях показаний датчика.

Такое автоматическое устройство может стать частью автополива в системе «Умная теплица», например, с использованием Ethernet-контроллера MegD-328. Web-интерфейс показывает уровень влажности в 10-битной системе: диапазон от 0 до 250 говорит о том, что земля совершенно сухая, 300-650 – в почве достаточно влаги, более 700 – земля мокрая, и полив не требуется.

Такую автоматическую систему, собранную из микроконтроллера, реле и источника питания помещают в любой подходящий корпус, для которого можно приспособить какой-либо пластиковый бокс.

В дачных условиях использование такого датчика влажности почвы будет простым и надежным.

Сферы применения датчика влажности

Использование датчика влажности почвы может быть разным. Часто их применяют в системах авто-полива и ручного полива растений в теплицах:

1. Их можно монтировать в цветочных горшках, если растения чувствительны к уровню воды. 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 фиалок и других растений с хрупкой корневой системой. Подключение к светодиоду позволит точно определить, когда пора проводить полив.
2. Они незаменимы для организации полива растений в теплице. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.

Источник статьи: http://toeplitz.ru/tech/datchik-vlazhnosti-v-teplice.html

Изготовление датчиков влажности для теплицы

Изготовление датчиков влажности для теплицы

Эти датчики представляют собой систему двух проводников, подключенных к слабому источнику тока последовательно с резистором, и размещенных в среде, влажность которой необходимо контролировать.

Чем больше влаги в объеме среды между электродами, тем выше ее проводимость, тем ниже сопротивление участка (объема) среды между электродами и тем сильнее ток через этот участок, поступающий от электрода к электроду.

Чем меньше влаги — тем ниже проводимость среды (выше сопротивление) между электродами и тем слабее ток через электроды.

Вот это свойство среды и используется при создании датчиков влажности почвы и воздуха в теплицах.

Датчик влажности почвы применяемые в теплице.

Датчик влажности почвы представляет собой систему из двух сварочных электродов диаметром 3. 4 мм из нержавеющей стали, укрепленных на основании из изолированного материала — гетинакса или текстолита толщиной 4. 6 мм.

С электродов сбивается обмазка и голый провод зачищается мелкозернистой наждачной бумагой. С одного конца на электродах нарезается резьба на длину 8. 10 мм. Другие концы с помощью заточного устройства стачиваются на конус для легкого входа в почву.

На гетинаксовой (текстолитовой) пластине с размерами 20×50 мм сверлятся отверстия и нарезается резьба, в отверстия вворачиваются электроды и контрятся гайками с шайбами.

Под шайбы подкладываются отводящие провода в экране. Электроды туго обматываются виниловой изоляционной лентой, начиная от гетинаксовой планки и не доходя 10. 15 см от заостренных концов, в два захода — вверх и вниз.

Вместо гетинаксовой планки можно использовать сетевые вилки от бытовых приборов ранних выпусков. Собственно вилки выворачиваются из запрессованных в пластмассу маток и на их место вворачиваются электроды.

Датчик влажности почвы можно изготовить и из двух полосок нержавеющей стали толщиной 2 мм, шириной 10. 12 мм и длиной 22. 25 см.

Крепление полосок — с помощью винтов *МЗ с шайбами в брусочке из изоляционного материала. В торцовых сторонах брусочка сверлятся отверстия диаметром 2,5 мм на глубину 10 мм по два отверстия с каждой стороны.

Электроды крепятся винтами с наружных сторон брусочка. Размеры брусочка. — 20x30x50 мм. Отводящие провода крепятся под шайбы винтов. Полоски также необходимо обернуть виниловой лентой.

Датчики влажности воздуха для теплицы.

Датчики влажности воздуха строятся по несколько иной схеме.

На проводящее основание с большим сопротивлением наносится вещество, обладающее высокой гигроскопичностью, т. е. свойством активно поглощать влагу, — поваренная соль, гипс, хлористый литий.

При повышении влажности воздуха сопротивление влагопоглотителя снижается и суммарное сопротивление подложки и покрытия уменьшается.

Если последовательно с таким датчиком включить резистор и пропустить слабый ток, то на датчике (или на резисторе) будет изменяться падение напряжения за счет изменения тока в цепи.

Датчик влажности воздуха может быть построен и по другой схеме — на изолятор (шелковый шнур, гетинакс) наносится слой влагопоглотителя (в основном, поваренная соль или хлористый литий), и также пропускается слабый ток последовательно с резистором.

В данном случае при изменении содержания влаги в воздухе изменяется абсолютное сопротивление влагопоглотителя.

Однако всем описанным и другим датчикам влажности воздуха присущ весьма серьезный недостаток — высокая инерционность из-за большого количества влагопоглотителя, достигающая десятков минут и даже часов.

Это значит, что при снижении уровня влажности ниже нормы включается система, но распыление воды для увлажнения воздуха до нормы приведет к сильному переувлажнению.

Такое состояние будет сохраняться в течение часов, что приведет к болезням или даже гибели таких растений, как помидоры, баклажаны, перец, которые для своего нормального роста и плодоношения требуют низкой влажности воздуха (30. 50%).

Чтобы избежать подобных ситуаций, были разработаны специальные датчики влажности воздуха на основе высокоомных резисторов МЛТ-2,0 с минимальным количеством влагопоглотителя.

С резисторов с помощью растворителя удаляется влагозащитная краска. Остатки краски аккуратно удаляются остро заточенной щепкрй — металл применять нельзя, так как легко можно повредить токопроводящую поверхность.

На очищенную и обезжиренную поверхность между отводящими ламелями наносится влагопоглотитель — насыщенный раствор поваренной соли или гипса.

Солевой раствор на токопроводящую поверхность резистора наносится мягкой кисточкой, гипс — остро заточенной спичкой в виде продольных черточек.

Влагопоглотитель необходимо просушить под лампой. Номинал резистора для датчика с солевым покрытием — 130. 150 кОм, для гипсового — 430. 470 кОм.

Для меньших значений влажности, например в помидорной теплице, используется датчик с солевым покрытием, для огуречной теплицы — с гипсовым.

Источник статьи: http://toeplitz.ru/tech/63.html

Датчики влажности почвы своими руками

Влажность почвы во многом определяет условия всхожести сельскохозяйственных культур. Количество воды, содержащейся в грунте, определяют специальные датчики влажности почвы. Они широко применяются в сельском хозяйстве, при орошении земель, ботаническом садоводстве (см. рис.1).

Устройство детекторов влажности грунта

Для измерения используется объёмный или гравиметрический принцип. Почва состоит из воды, воздуха, минералов, органических веществ, а иногда и льда.

Как компонент, вода составляет определённый процент от общего количества вещества. Чтобы напрямую измерить содержание воды в почве, можно рассчитать процентное отношение по массе (гравиметрическое содержание воды), сравнив количество воды как массы с общей массой всего остального. Однако, поскольку этот метод является трудоемким, большинство исследователей используют датчики влажности почвы. (см. рис. 2).

Наиболее простой по конструкции ёмкостной датчик влажности почвы оценивает диэлектрическую проницаемость окружающей среды, которая является функцией содержания воды в почве. В конструкцию такого устройства входят:

1. Детекторы объёма воды в грунте.
2. Контактные щупы.
3. Потенциометр.
4. Компаратор.
5. Источник питания — аккумуляторный блок.
6. Корпус.

Два электрода позволяют электрическому току проходить через почву и, в соответствии с фактическим значением сопротивления грунта, измеряют уровень его влажности. Третий контакт используется в качестве базы, устанавливающей значение критическое значение данного показателя. Когда воды больше, почва становится более электропроводной, следовательно, её сопротивление будет меньше. Сухая же почва снижает проводимость. Таким образом, выходное напряжение повышается вместе с увеличением уровня влажности почвы.

При объединении датчика влажности, контроллера и GSM-модема можно получить станцию мониторинга, которая не только измеряет необходимые параметры, но и отправляет результаты на сервер или с помощью СМС на телефон — в случае отклонений от нормы или периодически по времени (в зависимости от настроек). Пример такой установки приведен на рис.2.

Измеритель влажности почвы быстро может быть получен с помощью платы Arduino, преобразователя напряжения и щупа FC-28. Для изготовления такого устройства потребуются навыки программирования, так как такой комплект потребует написания программы и прошивки платы (см. рис. 3).

Принцип функционирования прибора

Исходный сигнал передаётся через токопроводящие щупы и усиливается. Потенциометр преобразует значение напряжения в диэлектрическую проницаемость, и усредняет полученные значения по длине щупов. Обычно детекторы имеют зону воздействия длиной 20…40 мм относительно нижней поверхности корпуса. С увеличением длины чувствительность (особенно на крайних участках) возрастает. Для обеспечения необходимой точности измерений датчики подвергают предварительной калибровке.

Датчик влажности почвы позволяет оценивать потери влаги с течением времени из-за её испарения и жизнедеятельности растений. Прибором можно контролировать содержание влаги в почве, управляя орошением в теплицах и других закрытых помещениях (см. рис. 4).

• Рабочее напряжение: 2…5 В;
• Рабочий ток: 20…40 мА;
• Тип интерфейса: аналоговый или цифровой;
• Рабочая температура использования: 10°C … 30°C.

Для работы цифрового детектора его перед применением потребуется оснастить необходимым программным обеспечением.

Порядок применения

В большинстве современных конструкций датчиков предусматриваются и аналоговый, и цифровой выводы, которые следует подключить к щупам. Если выход – аналоговый, то на приборной панели будет указано значение влажности в процентах или относительных единицах. Если вывод – цифровой, то фактическое значение будет соотнесено с заданным. Если оно больше фактического, то на индикаторе высвечивается «1», а, если меньше – то «0».

Для цифровой техники важно установить необходимое программное обеспечение. Программа генерирует значение влажности в качестве выходного сигнала. Для калибровки используют различные типы почвы (минимум две — влажную и сухую), устанавливают требуемые границы влажности, после чего вставляют датчик в почву (см. рис. 5). Для приборов комбинированного типа рекомендуется проводить измерения сначала в аналоговом режиме, а затем в цифровом.

В зависимости от способа измерения щупы подключаются следующим образом:

• К источнику питания;
• К аналоговому выходу;
• К цифровому выходу;
• К заземлению.

Управляющий модуль, в который входит потенциометр, устанавливает пороговое значение, оно потом будет сравниваться компаратором. При достижении порогового значения влажности загорается выходной светодиод. Пользователь может устанавливать различные диапазоны значений влажности.

Как выбрать типоразмер детектора влаги

Прежде всего, устанавливают, какие из нижеследующих характеристик требуется получить:

• Объемное содержание воды в грунте.
• Водный потенциал почвы.
• Кривые выделения влаги.

Для выбора датчика важно верно принять тип почвы и её текстуру. Кроме того, точность показаний устройства ограничивается определённой площадью участка. Например, применительно к датчику влажности почвы для комнатных растений этот показатель несущественен, в то же время фермеру или агроному он весьма важен. Первичные сведения о типе грунта включают степень его засолённости (не более 10 дСм/м) и текстуру — форму и размеры составляющих его частиц, наличие слоёв, трещин и т.п. Точность работы возрастает, если прибор характеризуется минимальной чувствительностью к солям.

Тестирование детектора производят в следующей последовательности:

1. Включают влагомер.
2. Настраивают его на тот тип грунта, который предполагается исследовать на влажность.
3. Щупы вставляют в грунт на рекомендуемую глубину перпендикулярно поверхности до упора нижней плоскости корпуса в почву.
4. Снимают показания дисплея и сравнивают значения с эталонными для данных условий измерения.
5. Повторяют замер для участков почвы, которые располагаются на расстоянии 1,0…1,5 м. Разброс данных не должен превышать 0,5 %. Для неоднородных грунтов расстояния между точками замеров следует уменьшать.

Если грунт – сухой, то для улучшения ввода щупов почву допускается использовать деревянный молоточек, но при этом удары не должны восприниматься корпусом прибора.

Бесконтактные влагомеры: особенности применения

Такие измерители используют для работы электромагнитные колебания. Чувствительные элементы располагаются на задней панели прибора, поэтому для применения эту панель необходимо разместить параллельно поверхности грунта на расстоянии 3…5 мм от неё. Интенсивность создающегося при этом электромагнитного поля пропорционально удельной электропроводности среды, которая, в свою очередь, зависит от её влажности.

Преимущества такого рода измерительной техники заключаются в том, что глубина проникновения электромагнитных воле не зависит от плотности ввода щупов почву, а зона измерения не носит точечного характера (см. рис. 6). За одно измерение влажность определяется для участка объёмом до 100 см3, поэтому потребное количество замеров снижается. Поскольку следов от применения бесконтактного влагомера не остаётся, он может использоваться для определения влажности грунта контролирующей организацией.

Как самостоятельно изготовить датчик влажности

Датчик влажности почвы своими руками может стать экономичной альтернативой аналогичным гаджетам, доступным на рынке.

Его можно собрать из металлических зондов, которые вставляются в блок из гипса. Сопротивление между этими материалами даст уровни влажности, которые будут считываться с помощью аналогового измерительного прибора. Процесс изготовления устройства несложен:

1. В качестве зондов-штырей используются металлические гвозди, вставляемые в соломинки. Верхний конец следует скрепить клеем. Глубина свободного конца должна быть не менее 15 мм.
2. Для изготовления формы разводят гипсовую штукатурку, и при помощи отвёртки вставляют штыри в гипс. При этом рекомендуется слегка простучать по соломинкам, чтобы удалить оттуда воздух.
3. Краем отвёртки на торце штырей выполняется конус, после чего конструкции дают полностью высохнуть (это занимает не менее суток).
4. Форма прикрепляется к любой плоской поверхности, а лишняя часть соломинок обрезается. Ваш детектор влажности готов к тестированию.
5. Для проверки к выступающим гвоздям подключаются провода любого аналогового измерительного устройства. Это даст показания, которые будут стандартными для устройства в сухом состоянии.
6. Вставляют датчик влажности в почву так, чтобы полностью погрузить его верхнюю часть в почву. Разность показаний даст сравнительную оценку относительной влажности грунта.

Все работы необходимо производить в тонких резиновых перчатках (так как кожа человека проводит электричество). Это исключает влияние посторонних факторов на итоговый результат.

Видео по теме

Источник статьи: http://osensorax.ru/klimat/datchik-vlazhnosti-pochvy