Устойчивый к коррозии датчик влажности почвы, годный для дачной автоматики. Датчик влажности почвы: принцип работы и сборка своими руками Самодельный датчик влажности

Не все владельцы садов и огородов имеют возможность каждый день ухаживать за своими посадками. Тем не менее без своевременного полива нельзя рассчитывать на хороший урожай.

Решением проблемы станет автоматическая система, позволяющая добиться того, чтобы грунт на вашем участке сохранял требуемую степень влажности на протяжении всего вашего отсутствия. Главной составляющей частью любого автополива является датчик влажности почвы.

Понятие датчика влажности

Датчик влажности ещё имеет другие названия. Его называют влагомером или сенсором влажности.

Как видно на фото датчиков влажности почвы, такое устройство представляет собой прибор, состоящий из двух проводов, подключённых к слабому источнику электроэнергии.

При росте влажности между электродами сила тока и сопротивление снижаются и наоборот, если воды в грунте становится недостаточно, данные показатели увеличиваются. Устройство включается простым нажатием кнопки.

Следует учитывать, что электроды будут находиться во влажной почве. Поэтому включение прибора рекомендуется осуществлять через ключ. Такой приём уменьшит отрицательное воздействие коррозии.

Зачем необходим данный прибор

Влагомеры устанавливают не только на открытом грунте, но и в теплицах. Контроль времени полива – вот для чего используют датчики влажности почвы. Вам не понадобиться ничего делать, лишь включить устройство. После оно будет работать без вашего участия.

Однако огородникам и садоводам следует отслеживать состояние электродов, поскольку они могут подвергнуться коррозионному разрушению и в результате выйти из строя.

Виды датчиков влажности почвы

Рассмотрим, какие бывают датчики влажности почвы. Их принято делить на:

Емкостные. Их конструкция схожа с воздушным конденсатором. В основе работы лежит изменение диэлектрических свойств воздуха в зависимости от его влажности, которое вызывает увеличение или снижение ёмкости.

Резистивные. Принцип их действия заключается в изменении сопротивления гигроскопического материала в зависимости от того, сколько влаги в нём содержится.

Психометрические. Принцип работы и схема устройства таких датчиков будут посложнее. В основе лежит физическое свойство потери тепла при испарении. Прибор состоит из сухого и влажного детектора. По разнице температур между ними и судят о количестве водяных паров в воздухе.

Аспирационные. Данный вид во многом схож с предыдущим, отличие составляет вентилятор, который служит для нагнетания воздушной смеси. Аспирационные приборы определения влажности используют в местах со слабым или прерывистым движением воздуха.

Какой датчик влажности выбрать зависит от каждого конкретного случая. На выбор прибора влияют и особенности установленной у вас системы автоматического полива и ваши финансовые возможности.

Материалы, необходимые для создания датчика своими руками

Если вы решили заняться изготовлением влагомера собственноручно, то вам нужно подготовить:

• электроды диаметром 3-4 мм – 2 шт.;
• текстолитовое основание;
• гайки и шайбы.

Инструкция по изготовлению

Как же сделать датчик влажности почвы своими руками? Вот краткий инструктаж:

• Шаг 1. Прикрепляем электроды к основанию.
• Шаг 2. Нарезаем на концах электродов резьбу и заостряем с обратной стороны для более лёгкого погружения в почву.
• Шаг.3. Делаем в основании отверстия и вкручиваем в них электроды. В качестве крепёжных элементов используем гайки и шайбы.
• Шаг 4. Подбираем нужные провода, которые подойдут к шайбам.
• Шаг 5. Изолируем электроды. Углубляем их в грунт на 5 – 10 см.

Обратите внимание!

Для работы датчика требуются: сила тока в 35 мА и напряжение в 5 В. В конце подключаем прибор, используя три провода, которые присоединяем к микропроцессору.

Контроллер позволяет скомбинировать датчик с зуммером. После этого подаётся сигнал, если количество влаги в почве резко уменьшается. Альтернативой звукового сигнала может служить загорание лампочки.

Датчик влажности почвы, без сомнения, вещь в хозяйстве нужная. Если у вас есть дача или огород, то непременно озаботьтесь его приобретением. Причём прибор вовсе не обязательно покупать, поскольку можно легко сделать самим.

Фото датчиков влажности почвы

Обратите внимание!

Обратите внимание!

Свтодиод включается при необходимости полива растений
Очень низкий ток потребления от батареи 3 В

Принципиальная схема:

Перечень компонентов:

Назначение устройства:

Схема предназначена для того, чтобы подавать сигнал, если растения нуждаются в поливе. Светодиод начинает мигать, если почва в цветочном горшке слишком пересохла, и гаснет при увеличении влажности. Подстроечный резистор R2 позволяет адаптировать чувствительность схемы под различные типы грунта, размеры цветочного горшка и виды электродов.

Развитие схемы:

Это небольшое устройство пользовалось большим успехом у любителей электроники на протяжении многих лет, начиная с 1999 г. Тем не менее, переписываясь все эти годы со многими радиолюбителями, я понял, что некоторые критические замечания и предложения должны быть учтены. Схема была усовершенствована за счет добавления в нее четырех резисторов, двух конденсаторов и одного транзистора. В результате устройство стало проще в настройке и устойчивее в работе, а яркость свечения удалось увеличить, не используя сверхярких светодиодов.
Было проведено много опытов с различными цветочными горшками и различными датчиками. И хотя, как несложно себе представить, цветочные горшки и электроды сильно отличались друг от друга, сопротивление между двумя электродами, погруженными в почву на 60 мм на расстоянии порядка 50 мм, всегда находилось в пределах 500…1000 Ом при сухой почве, и 3000…5000 Ом при влажной

Работа схемы:

Микросхема IC1A и связанные с ней R1 и C1 образуют генератор прямоугольных импульсов с частотой 2 кГц. Через подстраиваемый делитель R2/R3 импульсы поступают на вход вентиля IC1B. При низком сопротивлении между электродами (т.е., если влаги в цветочном горшке достаточно) конденсатор C2 шунтирует вход IC1B на землю, и на выходе IC1B постоянно присутствует высокий уровень напряжения. Вентиль IC1C инвертирует выходной сигнал IC1B. Таким образом, вход IC1D оказывается блокированным низким уровнем напряжения, и светодиод, соответственно, выключен.
При высыхании почвы в горшке, сопротивление между электродами возрастает, и C2 перестает препятствовать поступлению импульсов на вход IC1B. Пройдя через IC1C, импульсы 2 кГц попадают на вход блокировки генератора, собранного на микросхеме IC1D и окружающих его компонентах. IC1D начинает генерировать короткие импульсы, включающие светодиод через транзистор Q1. Вспышки светодиода указывают на необходимость полива растения.
На базу транзистора Q1 подаются редкие пачки коротких отрицательных импульсов частотой 2 кГц, вырезанные из входных импульсов. Следовательно, и светодиод вспыхивает 2000 раз в секунду, однако человеческий глаз воспринимает такие частые вспышки как постоянное свечение.

Замечания:

• Для предотвращения окисления электродов используется их питание прямоугольными импульсами.
• Электроды изготавливаются из двух отрезков зачищенного одножильного провода, диаметром 1 мм и длиной 60 мм. Можно использовать провод, применяемый для прокладки электропроводки.
• Электроды необходимо полностью погрузить в землю на расстоянии 30…50 мм друг от друга. Материал электродов, размеры и расстояние между ними, в целом, не имеют большого значения.
• Потребление тока порядка 150 мкА при выключенном светодиоде, и 3 мА при включении светодиода на 0.1 секунду каждые 2 секунды, позволяет устройству работать годами от одного комплекта батарей.
• При таком небольшом токе потребления в выключателе питания просто нет необходимости. Если, все же, возникнет желание выключить схему, достаточно закоротить электроды.

• 2 кГц с выхода первого генератора можно проверить без пробника или осциллографа. Их можно просто услышать, если подсоединить электрод Р2 ко входу усилителя низкой частоты с динамиком, а если есть древний высокоомный наушник ТОН-2, то можно обойтись и без усилителя.
• Схема собрана четко по мануалу и рабочая на 100%!!! ...так что если вдруг "НЕ работает", то это просто неправильная сборка или детали. Честно говоря, до последнего не верил, что "рабочая".
• Вопрос к спецам!!! Как можно приладить в качестве исполнительного устр-ва помпу на 12В постоянки с потреблением 0.6А и пусковым 1.4А?!
• Sobos КУДА приладить? Чем управлять?.... Формулируйте вопрос ЧЁТКО.
• В данной схеме (полное описание http://www..html?di=59789) индикатором ее работы является светодиод, который загорается при "сухом грунте". Есть большое желание автоматически включать помпу полива (12В постоянки с потреблением 0.6А и пусковым 1.4А) вместе с включением этого светодиода, каким образом изменить или "достроить" схему, чтобы это реализовать.
• ...может хоть какие-нибудь мысли у кого-то есть?!
• Установите вместо светодиода оптореле или оптосимистор. Дозу воды можно регулировать таймером или расположением датчик/точка полива.
• Странно, схему собрал и она прекрасно работает но только светодиод "при необходимости полива" полноценно мерцает с частотой приблизительно 2кГц, а не горит постоянно как говорят некоторые форумчане. Что в свою очередь обеспечивает эконимию при использовании батареек. А также немаловажно, что при таком низком питании электроды в земле мало подвергаются коррозии особенно анод. И ещё один момент при определенном уровне влажности светодиод начинает еле еле светиться и так может продолжаться длительное время, что не позволило мне использовать эту схему для включения помпы. Думаю, что для надёжного включения помпы нужен какой-то определитель импульсов указанной частоты поступающих с этой схемы и дающий "команду" на управление нагрузкой. Прошу СПЕЦОВ подсказать схему реализации такого девайса. Хочу на основе этой схемы осуществить автополив на даче.
• Очень перспективная по своей "экономике" схема которую необходимо доработать и использовать на садовых участках или например на работе, что очень актуально когда выходные или отпуск, а также дома для автоматического полива цветов.
• всегда находилось в пределах 500…1000 Ом при сухой почве, и 3000…5000 Ом при влажной - в смысле - наоборот!!??
• Помойму фигня это. Со временем на электродах откладываются соли и система срабатывает не вовремя. Пару лет назад занимался этим, только делал на двух транзисторах по схеме из журнала МК. На неделю хватало, а дальше смещалось. Срабатывал насос и не отключался, заливая цветок. В сети встречал схемы на переменном токе, вот их думаю следует попробовать.
• Доброго времени суток!!! Как по мне любая затея что-то создать это уже неплохо. - Что касается установки системы на даче - я бы посоветовал включить насос через реле времени (стоит копейки во многих магазинах электроабарудования) настроить его на выключение через время от включения. Таким образом когда ваша система заклинит (ну всякое бывает) то насос отключится через время гарантировано достаточное для полива (подберете опытным путем). - http://tuxgraphics.org/electronics/2...ering-II.shtml Вот неплохая вещ, конкретно этую схему не собирал, юзал только связь с интернетом. Немного глюкавое (не факт что мои ручки очень прямые), но все работает.
• Я собрал схемы для полива но не для этой которая обсуждается в этой теме. Собранные работают одна как и говорилось выше по времени включения помпы, другая, что очень перспективно по уровню в поддоне где закачивается вода непосредственно в поддон. Для растений это самый оптимальный вариант. Но суть вопроса в том, чтобы адаптировать указанную схему. Лишь только по причине даже того, что анод в земле почти не разрушается как при реализации других схем. Так, что прошу подсказать как отследить по частоте импульсов, чтобы включить исполнительное устройство. Проблема ещё усугубляется тем, что светодиод может "тлеть" еле-еле определённое время, а потом только включиться в импульсный режим.
• Ответ на заданный ранее вопрос, по доработке схемы контроля влажности почвы, получен на другом форуме и проверен на 100% работоспособность:) Если кого интересует пишите в личку.
• К чему такая конфиденциальность и не указать сразу ссылку на форум. Вот, например, на этом форуме http://forum.homecitrus.ru/index.php...ic=8535&st=100 практически задача решена на МК, а на логике решена и мной опробована. Только для того чтоб понять читать надо с начала «книги», а не с конца. Это я пишу заранее для тех, кто прочтет кусок текста и начинает заваливать вопросами. :eek:
• Ссылка http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=63260 не была сразу дана по причине того, что бы это не рассматривалось как реклама.
• для Vell65
• http://oldoctober.com/ru/automatic_watering/#5
• Это уже пройденный этап. Задача решена другой схемой. В качестве инфрмации. Нижняя улучшенная схема имеет ошибки, горят сопротивления. Печатка на томже сайте выполнена без ошибок. При тестировании схемы были выявлены следующие недостатки: 1. Включается только один раз в сутки, когда уже завяли помидоры, а про огурцы лучше вообще промолчать. А им как раз кода пекло солнышко необходим был капельный полив под корень ведь растения в сильную жару испаряет большое количество влаги особенно огурцы. 2. Не предусмотрена защита от ложного включения когда например ночью фотоэлемент освещается фарами или молнией и происходит срабатывание насоса тогда когда растения спят и им полив не нужен да и ночные включения насоса не способствует здоровому сну домочадцев.
• Убираем фотодатчик, смотрите первый вариант схемы где он отсутствует, элементы временной цепи генератора импульсов подбираем как вам удобно. У меня R1=3,9 Мом. R8 которое 22м нет. R7=5,1 Мом. Тогда насос включается при сухой почве, на время пока не намокнет датчик. Я взял устройство как пример автомата полива. Огромное спасибо автору.

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!