Sensor kelembaban pasir buatan sendiri. Sensor kelembaban tanah: prinsip operasi dan perakitan DIY

Hubungkan Arduino ke Sensor Kelembaban Tanah FC-28 untuk menentukan kapan tanah Anda di bawah tanaman Anda membutuhkan air.

Pada artikel ini, kita akan menggunakan Sensor Kelembaban Tanah FC-28 dengan Arduino. Sensor ini mengukur kadar air volumetrik tanah dan memberi kita tingkat kelembaban. Sensor memberi kita data analog dan digital pada output. Kami akan menghubungkannya dalam kedua mode.

Sensor kelembaban tanah terdiri dari dua sensor yang digunakan untuk mengukur kadar air volumetrik. Kedua probe memungkinkan arus melewati tanah, yang memberikan nilai resistansi, yang akhirnya mengukur nilai kelembaban.

Ketika ada air, tanah akan menghantarkan lebih banyak listrik, yang berarti akan ada lebih sedikit hambatan. Tanah kering adalah penghantar listrik yang buruk, jadi ketika ada lebih sedikit air, tanah menghantarkan listrik lebih sedikit, yang berarti lebih banyak hambatan.

Sensor FC-28 dapat dihubungkan dalam mode analog dan digital. Kami akan menghubungkannya terlebih dahulu dalam mode analog dan kemudian dalam mode digital.

Spesifikasi

Spesifikasi Sensor Kelembaban Tanah FC-28:

tegangan masukan: 3.3–5V
tegangan keluaran: 0–4.2V
arus masukan: 35mA
sinyal keluaran: analog dan digital

Pinout

Sensor kelembaban tanah FC-28 memiliki empat pin:

VCC: Kekuatan
A0: keluaran analog
D0: keluaran digital
GND: tanah

Modul juga berisi potensiometer yang akan mengatur nilai ambang batas. Nilai threshold ini akan dibandingkan pada komparator LM393. LED akan memberi sinyal kepada kita nilai di atas atau di bawah ambang batas.

Modus analog

Untuk menghubungkan sensor dalam mode analog, kita perlu menggunakan output analog dari sensor. Sensor kelembaban tanah FC-28 menerima nilai output analog dari 0 hingga 1023.

Kelembaban diukur sebagai persentase, jadi kami akan membandingkan nilai-nilai ini dari 0 hingga 100 dan kemudian menampilkannya di monitor serial. Anda dapat mengatur nilai kelembapan yang berbeda dan menghidupkan/mematikan pompa air sesuai dengan nilai ini.

Diagram pengkabelan

Hubungkan sensor kelembaban tanah FC-28 ke Arduino sebagai berikut:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
A0 FC-28 → A0 Arduino

Kode untuk keluaran analog

Untuk output analog, kami menulis kode berikut:

int sensor_pin = A0; int keluaran_nilai; void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Membaca Dari Sensor ..."); delay(2000); ) void loop() ( output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = map(output_value ,550,0,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(output_value); Serial.println("%"); delay(1000); )

Penjelasan Kode

Pertama-tama, kami mendefinisikan dua variabel, satu untuk kontak sensor kelembaban tanah dan yang lainnya untuk menyimpan keluaran sensor.

int sensor_pin = A0; int keluaran_nilai;

Dalam fungsi pengaturan, perintah Serial.begin(9600) akan membantu dalam komunikasi antara Arduino dan monitor serial. Setelah itu, kami akan mencetak "Membaca Dari Sensor ..." pada tampilan normal.

Void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Membaca Dari Sensor ..."); delay(2000); )

Dalam fungsi loop, kita akan membaca nilai dari output analog sensor dan menyimpan nilainya dalam variabel keluaran_nilai. Kemudian kita akan membandingkan nilai output dari 0-100 karena kelembaban diukur dalam persentase. Saat kami mengambil bacaan dari tanah kering, nilai sensornya adalah 550, dan di tanah basah, nilai sensornya adalah 10. Kami membandingkan nilai-nilai ini untuk mendapatkan nilai kelembaban. Setelah itu, kami mencetak nilai-nilai ini pada monitor serial.

void loop() ( output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = peta(output_value,550,10,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(output_value); Serial.println("%") ;tunda(1000); )

Modus digital

Untuk menghubungkan sensor kelembaban tanah FC-28 dalam mode digital, kami akan menghubungkan output digital sensor ke pin digital Arduino.

Modul sensor berisi potensiometer yang digunakan untuk mengatur nilai ambang batas. Nilai threshold tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai keluaran sensor menggunakan komparator LM393 yang ditempatkan pada modul sensor FC-28. Komparator LM393 membandingkan nilai keluaran sensor dan nilai ambang, dan kemudian memberi kita nilai keluaran melalui keluaran digital.

Ketika nilai sensor lebih besar dari nilai ambang batas, output digital akan memberi kita 5V dan LED sensor akan menyala. Jika tidak, ketika nilai sensor kurang dari nilai ambang ini, 0V akan ditransmisikan ke output digital dan LED tidak akan menyala.

Diagram pengkabelan

Koneksi untuk sensor kelembaban tanah FC-28 dan Arduino dalam mode digital adalah sebagai berikut:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
D0 FC-28 → Pin 12 Arduino
LED positif → Pin 13 Arduino
LED minus → GND Arduino

Kode untuk mode digital

Kode untuk mode digital di bawah ini:

intled_pin=13; int sensor_pin=8; void setup() ( pinMode(led_pin, OUTPUT); pinMode(sensor_pin, INPUT); ) void loop() ( if(digitalRead(sensor_pin) == HIGH)( digitalWrite(led_pin, HIGH); ) else ( digitalWrite(led_pin, RENDAH); tunda(1000); ) )

Penjelasan Kode

Pertama-tama, kami menginisialisasi 2 variabel untuk menghubungkan output LED dan output digital dari sensor.

int led_pin = 13; int sensor_pin = 8;

Pada fungsi setup, kita mendeklarasikan pin LED sebagai pin output, karena kita akan menyalakan LED melaluinya. Kami mendeklarasikan pin sensor sebagai pin input, karena Arduino akan menerima nilai dari sensor melalui pin ini.

Void setup() ( pinMode(led_pin, OUTPUT); pinMode(sensor_pin, INPUT); )

Dalam fungsi loop, kita membaca dari output sensor. Jika nilainya lebih tinggi dari nilai ambang batas, maka LED akan menyala. Jika nilai sensor di bawah nilai ambang batas, indikator akan mati.

Void loop() ( if(digitalRead(sensor_pin) == HIGH)( digitalWrite(led_pin, HIGH); ) else ( digitalWrite(led_pin, LOW); delay(1000); ) )

Ini menyimpulkan pelajaran pengantar tentang bekerja dengan sensor FC-28 untuk Arduino. Semoga sukses dengan proyek Anda.

Halo semuanya, hari ini di artikel kami, kami akan melihat cara membuat sensor kelembaban tanah dengan tangan Anda sendiri. Alasan pembuatan sendiri dapat berupa keausan sensor (korosi, oksidasi), atau hanya ketidakmampuan untuk membeli, menunggu lama dan keinginan untuk membuat sesuatu dengan tangan Anda sendiri. Dalam kasus saya, keausan adalah keinginan untuk membuat sensor sendiri, faktanya sensor probe, dengan suplai tegangan konstan, berinteraksi dengan tanah dan kelembaban, akibatnya teroksidasi. Misalnya, sensor SparkFun menutupinya dengan komposisi khusus (Electroless Nickel Immersion Gold) untuk meningkatkan sumber daya kerja. Juga, untuk memperpanjang umur sensor, lebih baik untuk memasok daya ke sensor hanya pada saat pengukuran.
Suatu hari yang "indah", saya perhatikan bahwa sistem irigasi saya tidak perlu membasahi tanah, sambil memeriksa sensor, saya melepaskan probe dari tanah dan inilah yang saya lihat:

Karena korosi di antara probe, resistensi tambahan muncul, akibatnya sinyal menjadi lebih kecil dan arduino menganggap tanahnya kering. Karena saya menggunakan sinyal analog, saya tidak akan membuat rangkaian dengan keluaran digital pada komparator untuk menyederhanakan rangkaian.

Diagram menunjukkan komparator sensor kelembaban tanah, bagian yang mengubah sinyal analog ke digital ditandai dengan warna merah. Bagian yang tidak ditandai adalah bagian yang kita perlukan untuk mengubah kelembaban menjadi sinyal analog, dan kita akan menggunakannya. Sedikit lebih rendah saya memberikan diagram untuk menghubungkan probe ke arduino.

Bagian kiri diagram menunjukkan bagaimana probe terhubung ke arduino, dan saya membawa bagian kanan (dengan resistor R2) untuk menunjukkan bagaimana pembacaan ADC berubah. Ketika probe diturunkan ke tanah, resistensi terbentuk di antara mereka (dalam diagram saya menunjukkannya dengan kondisi R2), jika tanahnya kering, maka resistansinya sangat besar, dan jika basah, maka cenderung ke 0. Karena kedua resistansi R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan, dan titik tengahnya adalah output (keluar a0), maka tegangan output tergantung pada nilai resistansi R2. Misalnya, jika resistansi R2 \u003d 10Kom, maka tegangannya akan menjadi 2.5V. Anda dapat menyolder resistansi pada kabel agar tidak membuat decoupling tambahan, untuk stabilitas pembacaan, Anda dapat menambahkan kapasitor 0,01 F antara - suplai dan keluar. diagram koneksi adalah sebagai berikut:

Karena kita telah berurusan dengan bagian listrik, kita dapat beralih ke bagian mekanik. Untuk pembuatan probe, lebih baik menggunakan bahan yang paling tidak rentan terhadap korosi untuk memperpanjang umur sensor. Anda dapat menggunakan "baja tahan karat" atau logam galvanis, Anda dapat memilih bentuk apa pun, Anda bahkan dapat menggunakan dua potong kawat. Saya memilih "galvanisasi" untuk probe, saya menggunakan sepotong kecil getinak sebagai bahan pengikat. Perlu juga dipertimbangkan bahwa desakan antara probe harus 5mm-10mm, tetapi Anda tidak boleh berbuat lebih banyak. Saya menyolder kabel sensor ke ujung galvanisasi. Inilah yang terjadi pada akhirnya:

Saya tidak membuat laporan foto terperinci, semuanya sangat sederhana. Dan inilah foto yang sedang beraksi:

Seperti yang saya tunjukkan sebelumnya, lebih baik menggunakan sensor hanya pada saat pengukuran. Pilihan terbaik adalah menyalakannya melalui sakelar transistor, tetapi karena konsumsi saya saat ini adalah 0,4 mA, saya dapat menyalakannya secara langsung. Untuk mensuplai tegangan selama pengukuran, Anda dapat menghubungkan kontak sensor VCC ke pin PWM atau menggunakan output digital untuk mensuplai level tinggi (TINGGI) pada saat pengukuran, dan kemudian mengaturnya rendah. Perlu juga dipertimbangkan bahwa setelah menerapkan tegangan ke sensor, perlu menunggu beberapa saat agar pembacaan stabil. Contoh melalui PWM:

Sensor int = A0; int sensor_daya = 3;

batalkan pengaturan()(
// letakkan kode pengaturan Anda di sini, untuk dijalankan sekali:
Serial.begin(9600);
analogWrite(sensor_daya, 0);
}

lingkaran kosong() (

penundaan (10000);
Serial.print("Suhost" : ");
Serial.println(analogRead(sensor));
analogWrite(sensor_daya, 255);
penundaan (10000);
}

Terima kasih semua atas perhatian Anda!

Banyak tukang kebun dan tukang kebun kehilangan kesempatan untuk merawat sayuran yang ditanam, beri, pohon buah-buahan setiap hari karena beban kerja atau selama liburan. Namun, tanaman membutuhkan penyiraman secara teratur. Dengan bantuan sistem otomatis sederhana, Anda dapat memastikan bahwa tanah di situs Anda akan mempertahankan kelembapan yang diperlukan dan stabil selama Anda tidak ada. Untuk membangun sistem irigasi taman, Anda memerlukan elemen kontrol utama - sensor kelembaban tanah.

Sensor kelembaban

Sensor kelembaban juga kadang-kadang disebut sebagai pengukur kelembaban atau sensor kelembaban. Hampir semua pengukur kelembaban tanah di pasaran mengukur kelembaban dengan cara resistif. Ini bukan metode yang sepenuhnya akurat karena tidak memperhitungkan sifat elektrolitik dari objek yang diukur. Pembacaan perangkat dapat berbeda dengan kelembaban tanah yang sama, tetapi dengan keasaman atau kandungan garam yang berbeda. Tapi untuk tukang kebun-eksperimen, pembacaan mutlak instrumen tidak sepenting yang relatif yang dapat dikonfigurasi untuk aktuator pasokan air dalam kondisi tertentu.

Inti dari metode resistif adalah perangkat mengukur resistansi antara dua konduktor yang ditempatkan di tanah pada jarak 2-3 cm dari satu sama lain. Ini biasa ohmmeter, yang disertakan dalam penguji digital atau analog apa pun. Sebelumnya, alat ini disebut avometer.

Ada juga perangkat dengan indikator built-in atau remote untuk kontrol operasional atas keadaan tanah.

Sangat mudah untuk mengukur perbedaan konduktivitas listrik sebelum penyiraman dan setelah penyiraman menggunakan contoh pot dengan tanaman hias lidah buaya. Membaca sebelum menyiram 101,0 kOhm.

Membaca setelah disiram setelah 5 menit 12,65 kOhm.

Tetapi penguji biasa hanya akan menunjukkan resistansi area tanah di antara elektroda, tetapi tidak akan dapat membantu dalam penyiraman otomatis.

Prinsip operasi otomatisasi

Dalam sistem penyiraman otomatis, aturan "air atau jangan air" biasanya berlaku. Sebagai aturan, tidak ada yang perlu mengatur kekuatan tekanan air. Ini karena penggunaan katup yang dikontrol mahal dan perangkat lain yang tidak perlu dan rumit secara teknologi.

Hampir semua sensor kelembaban di pasaran, selain dua elektroda, memiliki komparator dalam desainnya. Ini adalah perangkat analog-ke-digital paling sederhana yang mengubah sinyal yang masuk ke dalam bentuk digital. Artinya, pada tingkat kelembaban yang ditetapkan, Anda akan mendapatkan satu atau nol (0 atau 5 volt) pada outputnya. Sinyal ini akan menjadi sumber untuk aktuator berikutnya.

Untuk penyiraman otomatis, yang paling rasional adalah menggunakan katup elektromagnetik sebagai aktuator. Ini termasuk dalam pemutus pipa dan juga dapat digunakan dalam sistem irigasi tetes mikro. Menyala dengan menerapkan 12 V.

Untuk sistem sederhana yang beroperasi berdasarkan prinsip "sensor bekerja - air mengalir", cukup menggunakan komparator LM393. Sirkuit mikro adalah penguat operasional ganda dengan kemampuan untuk menerima sinyal perintah pada output dengan tingkat input yang dapat disesuaikan. Chip tersebut memiliki output analog tambahan yang dapat dihubungkan ke pengontrol atau penguji yang dapat diprogram. Analog Soviet dari komparator ganda LM393 adalah sirkuit mikro 521CA3.

Angka tersebut menunjukkan sakelar kelembaban yang sudah jadi bersama dengan sensor buatan Cina hanya dengan $ 1.

Di bawah ini adalah versi yang diperkuat, dengan arus keluaran 10A pada tegangan bolak-balik hingga 250 V, seharga $ 3-4.

Sistem otomatisasi irigasi

Jika Anda tertarik dengan sistem irigasi otomatis lengkap, maka Anda perlu mempertimbangkan untuk membeli pengontrol yang dapat diprogram. Jika areanya kecil, maka cukup memasang 3-4 sensor kelembaban untuk berbagai jenis irigasi. Misalnya, taman membutuhkan lebih sedikit penyiraman, raspberry menyukai kelembapan, dan melon membutuhkan cukup air dari tanah, kecuali selama periode yang sangat kering.

Berdasarkan pengamatan Anda sendiri dan pengukuran sensor kelembaban, Anda dapat menghitung efisiensi dan efektivitas pasokan air di area tersebut. Prosesor memungkinkan Anda melakukan penyesuaian musiman, dapat menggunakan pembacaan pengukur kelembaban, memperhitungkan curah hujan, musim.

Beberapa sensor kelembaban tanah dilengkapi dengan antarmuka RJ-45 untuk menghubungkan ke jaringan. Firmware prosesor memungkinkan Anda untuk mengonfigurasi sistem sehingga akan memberi tahu Anda tentang perlunya menyiram melalui jejaring sosial atau SMS. Ini berguna dalam kasus di mana tidak mungkin untuk menghubungkan sistem penyiraman otomatis, misalnya, untuk tanaman dalam ruangan.

Untuk sistem otomasi irigasi, akan lebih mudah digunakan pengontrol dengan input analog dan kontak yang menghubungkan semua sensor dan mengirimkan pembacaannya melalui satu bus ke komputer, tablet, atau ponsel. Perangkat eksekutif dikendalikan melalui antarmuka WEB. Pengontrol universal yang paling umum adalah:

MegaD-328;
Arduino;
pemburu;
Toro.

Ini adalah perangkat fleksibel yang memungkinkan Anda untuk menyempurnakan sistem penyiraman otomatis dan mempercayakannya dengan kontrol penuh atas taman.

Skema otomatisasi irigasi sederhana

Sistem otomatisasi irigasi yang paling sederhana terdiri dari sensor kelembaban dan perangkat kontrol. Anda dapat membuat sensor kelembaban tanah dengan tangan Anda sendiri. Anda akan membutuhkan dua paku, resistor 10 kΩ dan catu daya dengan tegangan keluaran 5 V. Cocok dari ponsel.

Sebagai perangkat yang akan mengeluarkan perintah untuk menyiram, Anda dapat menggunakan sirkuit mikro LM393. Anda dapat membeli simpul yang sudah jadi atau merakitnya sendiri, maka Anda perlu:

resistor 10 kOhm - 2 buah;
resistor 1 kOhm - 2 pcs;
resistor 2 kOhm - 3 pcs;
resistor variabel 51-100 kOhm - 1 pc;
LED - 2 buah;
dioda apa saja, tidak kuat - 1 pc;
transistor, PNP daya sedang apa pun (misalnya, KT3107G) - 1 pc;
kapasitor 0,1 mikron - 2 pcs;
chip LM393 - 1 buah;
relai dengan ambang 4 V;
papan sirkuit.

Diagram perakitan ditunjukkan di bawah ini.

Setelah perakitan, sambungkan modul ke catu daya dan sensor tingkat kelembaban tanah. Hubungkan tester ke output komparator LM393. Atur ambang perjalanan menggunakan resistor trim. Seiring waktu, itu perlu diperbaiki, mungkin lebih dari sekali.

Diagram rangkaian dan pinout dari komparator LM393 ditunjukkan di bawah ini.

Otomatisasi paling sederhana sudah siap. Cukup menghubungkan aktuator ke terminal penutup, misalnya, katup elektromagnetik yang menghidupkan dan mematikan pasokan air.

Aktuator otomatisasi irigasi

Perangkat penggerak utama untuk otomatisasi irigasi adalah katup elektronik dengan dan tanpa kontrol aliran air. Yang terakhir lebih murah, lebih mudah dirawat dan dikelola.

Ada banyak derek yang dikendalikan dan produsen lain.

Jika situs Anda mengalami masalah dengan pasokan air, beli katup solenoida dengan sensor aliran. Ini akan mencegah solenoida terbakar jika tekanan air turun atau pasokan air gagal.

Kekurangan sistem irigasi otomatis

Tanah bersifat heterogen dan komposisinya berbeda, sehingga satu sensor kelembaban dapat menunjukkan data yang berbeda di daerah tetangga. Selain itu, beberapa area dinaungi oleh pepohonan dan lebih basah daripada di lokasi yang cerah. Juga, kedekatan air tanah, tingkatnya dalam kaitannya dengan cakrawala, memiliki dampak yang signifikan.

Saat menggunakan sistem irigasi otomatis, lanskap area harus diperhitungkan. Situs ini dapat dibagi menjadi beberapa sektor. Di setiap sektor, pasang satu atau lebih sensor kelembaban dan hitung algoritma operasinya masing-masing. Ini akan sangat menyulitkan sistem dan tidak mungkin melakukannya tanpa pengontrol, tetapi selanjutnya hampir sepenuhnya menyelamatkan Anda dari membuang-buang waktu untuk berdiri konyol dengan selang di tangan Anda di bawah terik matahari. Tanah akan dipenuhi dengan kelembaban tanpa partisipasi Anda.

Membangun sistem irigasi otomatis yang efektif tidak dapat hanya didasarkan pada pembacaan sensor kelembaban tanah. Sangat penting untuk menggunakan sensor suhu dan cahaya tambahan, dengan mempertimbangkan kebutuhan fisiologis untuk air tanaman dari spesies yang berbeda. Perubahan musim juga harus diperhitungkan. Banyak perusahaan yang memproduksi sistem otomasi irigasi menawarkan perangkat lunak yang fleksibel untuk berbagai wilayah, area, dan tanaman.

Saat membeli sistem dengan sensor kelembaban, jangan terkecoh dengan slogan pemasaran yang konyol: elektroda kami berlapis emas. Bahkan jika demikian, maka Anda hanya akan memperkaya tanah dengan logam mulia dalam proses elektrolisis pelat dan dompet pengusaha yang tidak terlalu jujur.

Kesimpulan

Artikel ini berbicara tentang sensor kelembaban tanah, yang merupakan elemen kontrol utama penyiraman otomatis. Dan juga prinsip pengoperasian sistem otomasi irigasi dipertimbangkan, yang dapat dibeli dalam keadaan jadi atau dirakit sendiri. Sistem paling sederhana terdiri dari sensor kelembaban dan perangkat kontrol, diagram perakitan do-it-yourself yang juga disajikan dalam artikel ini.

Alat yang digunakan untuk mengukur tingkat kelembaban disebut higrometer atau hanya sensor kelembaban. Dalam kehidupan sehari-hari, kelembaban merupakan parameter penting, dan seringkali tidak hanya untuk kehidupan yang paling biasa, tetapi juga untuk berbagai peralatan, dan untuk pertanian (kelembaban tanah) dan banyak lagi.

Secara khusus, kesejahteraan kita sangat bergantung pada tingkat kelembaban di udara. Sangat sensitif terhadap kelembaban adalah orang yang bergantung pada cuaca, serta orang yang menderita hipertensi, asma bronkial, penyakit pada sistem kardiovaskular.

Dengan tingkat kekeringan udara yang tinggi, bahkan orang sehat pun merasa tidak nyaman, mengantuk, gatal dan iritasi pada kulit. Seringkali, udara kering dapat memicu penyakit pada sistem pernapasan, dimulai dengan infeksi saluran pernapasan akut dan infeksi virus pernapasan akut, dan bahkan berakhir dengan pneumonia.

Di perusahaan, kelembaban udara dapat mempengaruhi keamanan produk dan peralatan, dan di bidang pertanian, pengaruh kelembaban tanah pada kesuburan, dll. tidak ambigu. sensor kelembaban - higrometer.

Beberapa perangkat teknis pada awalnya dikalibrasi untuk kepentingan yang sangat diperlukan, dan terkadang untuk menyempurnakan perangkat, penting untuk memiliki nilai kelembaban yang tepat di lingkungan.

Kelembaban dapat diukur dengan beberapa besaran yang mungkin:

Untuk menentukan kelembaban udara dan gas lainnya, pengukuran dilakukan dalam gram per meter kubik, ketika berbicara tentang nilai absolut kelembaban, atau dalam satuan RH, ketika berbicara tentang kelembaban relatif.

Untuk pengukuran kelembaban dalam padatan atau cairan, pengukuran sebagai persentase massa sampel uji cocok.

Untuk menentukan kadar air dari cairan yang sulit larut, satuan pengukurannya adalah ppm (berapa banyak bagian air dalam 1.000.000 bagian berat sampel).

Menurut prinsip operasi, higrometer dibagi menjadi:

kapasitif;

resistif;

termistor;

optik;

elektronik.

Higrometer kapasitif, dalam bentuknya yang paling sederhana, adalah kapasitor dengan udara sebagai dielektrik di celah. Diketahui bahwa konstanta dielektrik udara berhubungan langsung dengan kelembaban, dan perubahan kelembaban dielektrik menyebabkan perubahan kapasitansi kapasitor udara.

Versi yang lebih kompleks dari sensor kelembaban celah udara kapasitif berisi dielektrik, dengan konstanta dielektrik yang dapat sangat berubah di bawah pengaruh kelembaban. Pendekatan ini membuat kualitas sensor lebih baik daripada hanya dengan udara di antara pelat kapasitor.

Opsi kedua sangat cocok untuk melakukan pengukuran mengenai kadar air padatan. Objek yang diteliti ditempatkan di antara pelat kapasitor seperti itu, misalnya, objek dapat berupa tablet, dan kapasitor itu sendiri terhubung ke sirkuit osilasi dan ke generator elektronik, sedangkan frekuensi alami dari rangkaian yang dihasilkan diukur , dan kapasitansi yang diperoleh dengan memasukkan sampel yang diteliti "dihitung" dari frekuensi yang diukur.

Tentu saja metode ini juga memiliki beberapa kelemahan, misalnya jika kelembaban sampel di bawah 0,5% maka akan menjadi tidak akurat, selain itu sampel yang diukur harus dibersihkan dari partikel dengan perubahan dielektrik yang tinggi selama penelitian.

Jenis ketiga dari sensor kelembaban kapasitif adalah hygrometer film tipis kapasitif. Ini termasuk substrat di mana dua elektroda sisir disimpan. Elektroda sisir memainkan peran pelat dalam kasus ini. Untuk tujuan kompensasi termal, dua sensor suhu tambahan juga dimasukkan ke dalam sensor.

Sensor semacam itu mencakup dua elektroda, yang disimpan pada substrat, dan di atas elektroda itu sendiri, lapisan bahan diterapkan, yang dibedakan oleh resistansi yang agak rendah, yang, bagaimanapun, sangat bervariasi tergantung pada kelembaban.

Bahan yang cocok dalam perangkat mungkin alumina. Oksida ini menyerap air dengan baik dari lingkungan eksternal, sementara resistivitasnya berubah secara nyata. Akibatnya, resistansi total dari rangkaian pengukuran sensor semacam itu akan sangat bergantung pada kelembaban. Jadi, besarnya arus yang mengalir akan menunjukkan tingkat kelembapan. Keuntungan dari sensor jenis ini adalah harganya yang murah.

Higrometer termistor terdiri dari sepasang termistor identik. Ngomong-ngomong, kita ingat bahwa - ini adalah komponen elektronik nonlinier, yang resistansinya sangat bergantung pada suhunya.

Salah satu termistor yang termasuk dalam rangkaian ditempatkan di ruang tertutup dengan udara kering. Dan yang lainnya ada di ruangan dengan lubang di mana udara masuk dengan kelembaban khas, yang nilainya perlu diukur. Termistor dihubungkan dalam rangkaian jembatan, tegangan diterapkan ke salah satu diagonal jembatan, dan pembacaan diambil dari diagonal lainnya.

Dalam kasus ketika tegangan pada terminal keluaran adalah nol, suhu kedua komponen sama, maka kelembabannya sama. Dalam kasus ketika tegangan non-nol diperoleh pada output, ini menunjukkan adanya perbedaan kelembaban di ruang. Jadi, sesuai dengan nilai tegangan yang diperoleh selama pengukuran, kelembaban ditentukan.

Seorang peneliti yang tidak berpengalaman mungkin memiliki pertanyaan yang wajar, mengapa suhu termistor berubah ketika berinteraksi dengan udara lembab? Tetapi masalahnya adalah bahwa dengan peningkatan kelembaban, air mulai menguap dari kasing termistor, sementara suhu kasing menurun, dan semakin tinggi kelembabannya, semakin intens penguapan terjadi, dan semakin cepat termistor mendingin.

4) Sensor kelembaban optik (kondensasi)

Jenis sensor ini adalah yang paling akurat. Pengoperasian sensor kelembaban optik didasarkan pada fenomena yang terkait dengan konsep "titik embun". Pada saat suhu mencapai titik embun, fase gas dan fase cair berada dalam kesetimbangan termodinamika.

Jadi, jika Anda mengambil gelas dan memasangnya di media gas, di mana suhu pada saat penelitian berada di atas titik embun, dan kemudian memulai proses pendinginan gelas ini, maka pada nilai suhu tertentu, kondensat air akan dimulai. terbentuk di permukaan kaca, uap air ini akan mulai masuk ke fase cair. Suhu ini hanya akan menjadi titik embun.

Jadi, suhu titik embun terkait erat dan tergantung pada parameter seperti kelembaban dan tekanan di lingkungan. Akibatnya, memiliki kemampuan untuk mengukur tekanan dan suhu titik embun, akan mudah untuk menentukan kelembaban. Prinsip ini adalah dasar untuk pengoperasian sensor kelembaban optik.

Sirkuit paling sederhana dari sensor semacam itu terdiri dari LED yang bersinar di permukaan cermin. Cermin memantulkan cahaya, mengubah arahnya, dan mengarahkannya ke fotodetektor. Dalam hal ini, cermin dapat dipanaskan atau didinginkan dengan menggunakan perangkat kontrol suhu presisi tinggi khusus. Seringkali perangkat semacam itu adalah pompa termoelektrik. Tentu saja, sensor suhu dipasang di cermin.

Sebelum memulai pengukuran, suhu cermin diatur ke nilai yang diketahui lebih tinggi dari suhu titik embun. Selanjutnya, pendinginan cermin secara bertahap dilakukan. Pada saat suhu mulai melewati titik embun, tetesan air akan segera mulai mengembun di permukaan cermin, dan berkas cahaya dari dioda akan pecah karena mereka, menyebar, dan ini akan menyebabkan penurunan arus pada rangkaian fotodetektor. Melalui umpan balik, fotodetektor berinteraksi dengan pengontrol suhu cermin.

Jadi, berdasarkan informasi yang diterima dalam bentuk sinyal dari fotodetektor, pengontrol suhu akan menjaga suhu di permukaan cermin persis sama dengan titik embun, dan sensor suhu akan menunjukkan suhu. Jadi, pada tekanan dan suhu yang diketahui, adalah mungkin untuk secara akurat menentukan indikator utama kelembaban.

Sensor kelembaban optik memiliki akurasi tertinggi, tidak dapat dicapai oleh jenis sensor lain, ditambah tidak ada histeresis. Kerugiannya adalah harga tertinggi, ditambah konsumsi daya yang tinggi. Selain itu, perlu untuk memastikan bahwa cermin bersih.

Prinsip pengoperasian sensor kelembaban udara elektronik didasarkan pada perubahan konsentrasi elektrolit yang menutupi bahan isolasi listrik. Ada perangkat seperti itu dengan pemanasan otomatis dengan mengacu pada titik embun.

Seringkali titik embun diukur di atas larutan lithium klorida pekat, yang sangat sensitif terhadap perubahan kelembaban minimal. Untuk kenyamanan maksimal, higrometer semacam itu sering kali dilengkapi dengan termometer. Perangkat ini memiliki akurasi tinggi dan kesalahan rendah. Ia mampu mengukur kelembaban terlepas dari suhu lingkungan.

Higrometer elektronik sederhana juga populer dalam bentuk dua elektroda, yang hanya menempel di tanah, mengontrol kadar airnya sesuai dengan tingkat konduktivitas, tergantung pada kadar air ini. Sensor seperti itu populer di kalangan penggemar, karena Anda dapat dengan mudah mengatur penyiraman otomatis tempat tidur taman atau bunga dalam pot, jika tidak ada waktu atau tidak nyaman untuk menyiram secara manual.

Sebelum membeli sensor, pertimbangkan apa yang perlu Anda ukur, kelembaban relatif atau absolut, udara atau tanah, kisaran pengukuran yang diharapkan, apakah histeresis itu penting, dan akurasi apa yang dibutuhkan. Sensor yang paling akurat adalah optik. Perhatikan kelas perlindungan IP, kisaran suhu pengoperasian, tergantung pada kondisi spesifik di mana sensor akan digunakan, apakah parameternya tepat untuk Anda.

Sensor Kelembaban Tanah Arduino dirancang untuk menentukan kadar air tanah di mana ia terbenam. Ini memberi tahu Anda jika tanaman rumah atau kebun Anda kekurangan atau kelebihan air. Menghubungkan modul ini ke pengontrol memungkinkan Anda untuk mengotomatiskan proses penyiraman tanaman, kebun sayur, atau perkebunan Anda (semacam "penyiraman cerdas").

Modul ini terdiri dari dua bagian: probe kontak YL-69 dan sensor YL-38, termasuk kabel untuk koneksi.Tegangan kecil dibuat antara dua elektroda probe YL-69. Jika tanahnya kering, hambatannya tinggi dan arusnya akan berkurang. Jika tanah basah, hambatannya lebih kecil, arusnya sedikit lebih banyak. Menurut sinyal analog akhir, seseorang dapat menilai tingkat kelembaban. Probe YL-69 terhubung ke probe YL-38 melalui dua kabel. Selain pin untuk menghubungkan ke probe, sensor YL-38 memiliki empat pin untuk menghubungkan ke pengontrol.

Vcc – catu daya sensor;
GND - tanah;
A0 - nilai analog;
D0 adalah nilai digital dari tingkat kelembaban.

Sensor YL-38 dibangun berdasarkan komparator LM393, yang mengeluarkan tegangan ke output D0 sesuai dengan prinsip: tanah basah - tingkat logika rendah, tanah kering - tingkat logika tinggi. Level ditentukan oleh nilai ambang batas yang dapat disesuaikan dengan potensiometer. Pin A0 adalah nilai analog yang dapat ditransfer ke pengontrol untuk pemrosesan lebih lanjut, analisis, dan pengambilan keputusan. Sensor YL-38 memiliki dua LED yang menandakan adanya catu daya yang datang ke sensor dan level sinyal digital pada output D0. Kehadiran output digital D0 dan LED level D0 memungkinkan Anda untuk menggunakan modul secara mandiri, tanpa terhubung ke pengontrol.

Spesifikasi Modul

Tegangan suplai: 3,3-5 V;
Konsumsi arus 35 mA;
Keluaran: digital dan analog;
Ukuran modul: 16×30 mm;
Ukuran probe: 20×60 mm;
Berat total: 7.5g

Contoh penggunaan

Pertimbangkan untuk menghubungkan sensor kelembaban tanah ke Arduino. Mari buat proyek untuk indikator kelembaban tanah untuk tanaman hias (bunga favorit Anda yang terkadang lupa disiram). Untuk menunjukkan tingkat kelembaban tanah, kami akan menggunakan 8 LED. Untuk proyek, kami memerlukan detail berikut:

Papan Arduino Uno
Sensor kelembaban tanah
8 LED
Papan roti
Menghubungkan kabel.

Kami akan merakit sirkuit yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Mari kita mulai Arduino IDE. Mari buat sketsa baru dan tambahkan baris berikut ke dalamnya: // Sensor kelembaban tanah // http: // situs // kontak untuk menghubungkan output analog dari sensor int aPin=A0; // pin untuk menghubungkan LED indikasi int ledPins=(4,5,6,7,8,9,10,11); // variabel untuk menyimpan nilai sensor int avalue=0; // variabel jumlah LED yang menyala int countled=8; // nilai penyiraman penuh int minvalue=220; // nilai kekeringan kritis int maxvalue=600; void setup() ( // inisialisasi port serial Serial.begin(9600); // menyetel pin indikasi LED // ke mode OUTPUT for(int i=0;i<8;i++) { pinMode(ledPins[i],OUTPUT); } } void loop() { // получение значения с аналогового вывода датчика avalue=analogRead(aPin); // вывод значения в монитор последовательного порта Arduino Serial.print("avalue=");Serial.println(nilai); // skala nilai dengan 8 LED countled=map(avalue,maxvalue,minvalue,0,7); // indikasi tingkat kelembapan untuk(int i=0;i<8;i++) ( if(i<=countled) digitalWrite(ledPins[i],HIGH); //menyalakan LED else digitalWrite(ledPins[i],LOW ); // matikan LED ) // jeda sebelum nilai berikutnya diterima penundaan 1000 ms(1000); ) Output analog dari sensor terhubung ke input analog Arduino, yang merupakan konverter analog-ke-digital (ADC) dengan resolusi 10 bit, yang memungkinkan output menerima nilai dari 0 untuk 1023. ) akan diperoleh secara eksperimental. Kekeringan tanah yang lebih besar sesuai dengan nilai sinyal analog yang lebih besar. Menggunakan fungsi peta, kami menskalakan nilai analog sensor ke nilai indikator LED kami. Semakin besar kelembaban tanah, semakin besar nilai indikator LED (jumlah LED yang menyala). Dengan menghubungkan indikator ini ke bunga, kita dapat melihat tingkat kelembaban pada indikator dari jauh dan menentukan kebutuhan penyiraman.