Sensore di umidità del suolo stabile fai-da-te. Sensori di umidità: come sono disposti e come funzionano

Eliminerà il lavoro ripetitivo monotono e un sensore di umidità del suolo aiuterà a evitare l'eccesso di acqua: non è così difficile assemblare un dispositivo del genere con le tue mani. Le leggi della fisica vengono in aiuto al giardiniere: l'umidità nel terreno diventa un conduttore di impulsi elettrici e più è, minore è la resistenza. Quando l'umidità diminuisce, la resistenza aumenta e questo aiuta a tracciare il tempo di irrigazione ottimale.

Il design del sensore di umidità del suolo è costituito da due conduttori collegati a una debole fonte di alimentazione, nel circuito deve essere presente una resistenza. Non appena la quantità di umidità nello spazio tra gli elettrodi aumenta, la resistenza diminuisce e la corrente aumenta.

L'umidità si asciuga: la resistenza aumenta, la forza attuale diminuisce.

Poiché gli elettrodi si troveranno in un ambiente umido, si consiglia di accenderli tramite la chiave per ridurre gli effetti dannosi della corrosione. Durante i normali orari, il sistema è spento e inizia a controllare l'umidità solo premendo un pulsante.

I sensori di umidità del suolo di questo tipo possono essere installati nelle serre: forniscono un controllo automatico dell'irrigazione, in modo che il sistema possa funzionare senza alcun intervento umano. In questo caso il sistema sarà sempre funzionante, ma lo stato degli elettrodi dovrà essere monitorato affinché non diventino inutilizzabili a causa della corrosione. Dispositivi simili possono essere installati su letti e prati all'aperto: ti permetteranno di ricevere immediatamente le informazioni necessarie.

In questo caso, il sistema è molto più preciso di una semplice sensazione tattile. Se una persona considera il terreno completamente asciutto, il sensore mostrerà fino a 100 unità di umidità del suolo (se valutata in un sistema decimale), immediatamente dopo l'irrigazione questo valore sale a 600-700 unità.

Successivamente, il sensore ti consentirà di controllare la variazione del contenuto di umidità nel terreno.

Se il sensore deve essere utilizzato all'esterno, si consiglia di sigillarne accuratamente la parte superiore per evitare distorsioni delle informazioni. Per fare questo, può essere rivestito con resina epossidica impermeabile.

Il design del sensore è assemblato come segue:

• La parte principale: due elettrodi, il cui diametro è di 3-4 mm, sono fissati a una base in textolite o altro materiale protetto dalla corrosione.
• Ad un'estremità degli elettrodi è necessario tagliare il filo, dall'altro sono realizzati appuntiti per una più comoda immersione nel terreno.
• I fori sono praticati nella piastra di textolite, in cui sono avvitati gli elettrodi, devono essere fissati con dadi e rondelle.
• I fili in uscita devono essere portati sotto le rondelle, dopodiché gli elettrodi vengono isolati. La lunghezza degli elettrodi che andranno immersi nel terreno è di circa 4-10 cm, a seconda del contenitore o del letto aperto utilizzato.
• Per azionare il sensore è necessaria una sorgente di corrente di 35 mA, il sistema richiede una tensione di 5V. A seconda della quantità di umidità nel terreno, l'intervallo del segnale restituito sarà 0-4,2 V. La perdita di resistenza mostrerà la quantità di acqua nel terreno.
• Il sensore di umidità del suolo è collegato tramite 3 fili al microprocessore; a tale scopo è possibile acquistare, ad esempio, Arduino. Il controller consentirà di collegare il sistema a un cicalino per far suonare un allarme quando l'umidità del suolo è troppo bassa, oppure a un LED, la luminosità della luce cambierà quando cambia il sensore.

Un tale dispositivo fatto in casa può diventare parte dell'irrigazione automatica nel sistema Smart Home, ad esempio utilizzando il controller Ethernet MegD-328. L'interfaccia web mostra il livello di umidità in un sistema a 10 bit: l'intervallo da 0 a 300 indica che il terreno è completamente asciutto, 300-700 - il terreno ha abbastanza umidità, più di 700 - il terreno è bagnato e non c'è irrigazione necessario.

Il design, composto da un controller, un relè e una batteria, è retratto in qualsiasi custodia adatta, per la quale qualsiasi scatola di plastica può essere adattata.

A casa, l'uso di un tale sensore di umidità sarà molto semplice e allo stesso tempo affidabile.

L'applicazione del sensore di umidità del suolo può essere molto varia. Molto spesso vengono utilizzati nei sistemi di irrigazione automatica e irrigazione manuale delle piante:

1. Possono essere installati in vasi di fiori se le piante sono sensibili al livello dell'acqua nel terreno. Quando si tratta di piante grasse, come i cactus, è necessario inserire lunghi elettrodi che rispondano ai cambiamenti del livello di umidità direttamente alle radici. Possono essere utilizzati anche per altre piante fragili. Il collegamento a un LED ti consentirà di determinare esattamente quando è il momento di condurre.
2. Sono indispensabili per l'organizzazione degli impianti di irrigazione. Secondo un principio simile, vengono assemblati anche i sensori di umidità dell'aria, necessari per avviare il sistema di irrorazione delle piante. Tutto ciò garantirà automaticamente l'irrigazione delle piante e il normale livello di umidità atmosferica.
3. In campagna, l'uso di sensori ti consentirà di non tenere a mente il tempo di irrigazione di ogni letto, l'ingegneria elettrica stessa ti parlerà della quantità di acqua nel terreno. Ciò impedirà l'irrigazione eccessiva se ha piovuto di recente.
4. L'uso dei sensori è molto conveniente in alcuni altri casi. Ad esempio, ti permetteranno di controllare l'umidità del suolo nel seminterrato e sotto la casa vicino alle fondamenta. In un appartamento può essere installato sotto il lavabo: se il tubo inizia a gocciolare, l'automazione lo segnalerà immediatamente e sarà possibile evitare allagamenti ai vicini e successive riparazioni.
5. Un semplice dispositivo sensore consentirà in pochi giorni di dotare completamente di un sistema di allarme tutte le aree problematiche della casa e del giardino. Se gli elettrodi sono sufficientemente lunghi, possono essere utilizzati per controllare il livello dell'acqua, ad esempio in un laghetto artificiale.

L'autoproduzione del sensore aiuterà a dotare la casa di un sistema di controllo automatico a costi minimi.

I componenti realizzati in fabbrica sono facili da acquistare online o in un negozio specializzato, la maggior parte dei dispositivi può essere assemblata con materiali che si troveranno sempre nella casa di un amante dell'elettricità.

Maggiori informazioni possono essere trovate nel video.

Non tutti i proprietari di giardini e frutteti hanno l'opportunità di prendersi cura delle proprie piantagioni ogni giorno. Tuttavia, senza un'irrigazione tempestiva, non si può contare su un buon raccolto.

La soluzione al problema sarà un sistema automatico che ti consentirà di garantire che il terreno nella tua zona mantenga il grado di umidità richiesto durante la tua assenza. Il componente principale di qualsiasi irrigazione automatica è il sensore di umidità del suolo.

Il concetto di sensore di umidità

Il sensore di umidità ha anche altri nomi. Si chiama misuratore di umidità o sensore di umidità.

Come si può vedere nella foto dei sensori di umidità del suolo, un tale dispositivo è un dispositivo costituito da due fili collegati a una debole fonte di elettricità.

Con un aumento dell'umidità tra gli elettrodi, la forza e la resistenza attuali diminuiscono e viceversa, se non c'è abbastanza acqua nel terreno, questi indicatori aumentano. Il dispositivo si accende con la semplice pressione di un pulsante.

Tieni presente che gli elettrodi saranno in un terreno umido. Pertanto, si consiglia di accendere il dispositivo tramite il tasto. Questa tecnica ridurrà gli effetti negativi della corrosione.

Perché è necessario questo dispositivo?

I misuratori di umidità sono installati non solo in piena terra, ma anche nelle serre. Il controllo dei tempi di irrigazione è ciò per cui vengono utilizzati i sensori di umidità del suolo. Non è necessario fare nulla, basta accendere il dispositivo. Dopodiché, funzionerà senza la tua partecipazione.

Tuttavia, giardinieri e giardinieri dovrebbero monitorare le condizioni degli elettrodi, poiché possono subire una distruzione corrosiva e di conseguenza fallire.

Tipi di sensori di umidità del suolo

Considera cosa sono i sensori di umidità del suolo. Di solito si dividono in:

capacitivo. Il loro design è simile a un condensatore ad aria. Il lavoro si basa su un cambiamento delle proprietà dielettriche dell'aria a seconda della sua umidità, che provoca un aumento o una diminuzione della capacità.

Resistivo. Il principio del loro funzionamento è quello di modificare la resistenza di un materiale igroscopico, a seconda della quantità di umidità che contiene.

Psicometrico. Il principio di funzionamento e lo schema del dispositivo di tali sensori saranno più complicati. Si basa sulla proprietà fisica della perdita di calore durante l'evaporazione. Lo strumento è composto da un rilevatore a secco e uno a umido. La differenza di temperatura tra di loro viene utilizzata per giudicare la quantità di vapore acqueo nell'aria.

Aspirazione. Questo tipo è per molti versi simile al precedente, la differenza è la ventola, che serve a pompare la miscela d'aria. I dispositivi di aspirazione per determinare l'umidità vengono utilizzati in luoghi con movimento d'aria debole o intermittente.

Quale sensore di umidità scegliere dipende da ogni caso specifico. La scelta del dispositivo è influenzata anche dalle caratteristiche del sistema di irrigazione automatico che hai installato e dalle tue capacità finanziarie.

Materiali necessari per creare un sensore con le tue mani

Se decidi di iniziare a realizzare tu stesso un misuratore di umidità, devi preparare:

• elettrodi con un diametro di 3-4 mm - 2 pezzi;
• base in textolite;
• dadi e rondelle.

Istruzioni per la produzione

Come realizzare un sensore di umidità del suolo con le tue mani? Ecco un breve tutorial:

• Passaggio 1. Fissare gli elettrodi alla base.
• Passaggio 2. Tagliamo i fili alle estremità degli elettrodi e li affiliamo sul retro per una più facile immersione nel terreno.
• Passaggio.3. Facciamo dei fori nella base e vi avvitiamo gli elettrodi. Usiamo dadi e rondelle come elementi di fissaggio.
• Passaggio 4. Selezioniamo i fili necessari che si adattano alle rondelle.
• Passaggio 5. Isolare gli elettrodi. Li approfondiamo nel terreno di 5 - 10 cm.

Nota!

Il sensore richiede: una corrente di 35 mA e una tensione di 5 V. Alla fine, colleghiamo il dispositivo utilizzando tre fili, che colleghiamo al microprocessore.

Il controller consente di combinare un sensore con un cicalino. Successivamente, viene fornito un segnale se la quantità di umidità nel terreno diminuisce drasticamente. Un'alternativa a un segnale sonoro può essere una lampadina.

Il sensore di umidità del suolo è, senza dubbio, una cosa necessaria in casa. Se hai un cottage o un giardino, prenditi cura di acquisirlo. Inoltre, il dispositivo non è affatto necessario per l'acquisto, poiché puoi farlo facilmente da solo.

Foto dei sensori di umidità del suolo

Nota!

Nota!

Lo strumento utilizzato per misurare il livello di umidità è chiamato igrometro o semplicemente sensore di umidità. Nella vita di tutti i giorni, l'umidità è un parametro importante, e spesso non solo per la vita più ordinaria, ma anche per attrezzature varie, per l'agricoltura (umidità del suolo) e molto altro.

In particolare il nostro benessere dipende molto dal grado di umidità dell'aria. Particolarmente sensibili all'umidità sono le persone dipendenti dal clima, così come le persone che soffrono di ipertensione, asma bronchiale, malattie del sistema cardiovascolare.

Con un'elevata secchezza dell'aria, anche le persone sane avvertono disagio, sonnolenza, prurito e irritazione della pelle. Spesso, l'aria secca può provocare malattie dell'apparato respiratorio, a partire da infezioni respiratorie acute e infezioni virali respiratorie acute, e persino finire con la polmonite.

Nelle imprese, l'umidità dell'aria può influire sulla sicurezza di prodotti e attrezzature e, in agricoltura, l'influenza dell'umidità del suolo sulla fertilità, ecc. È inequivocabile. sensori di umidità - igrometri.

Alcuni dispositivi tecnici sono inizialmente calibrati sull'importanza strettamente richiesta e talvolta per mettere a punto il dispositivo è importante avere l'esatto valore di umidità nell'ambiente.

Umidità può essere misurato da diverse delle possibili grandezze:

Per determinare l'umidità dell'aria e di altri gas, le misurazioni vengono effettuate in grammi per metro cubo, quando si parla del valore assoluto dell'umidità, o in unità di umidità relativa, quando si parla di umidità relativa.

Per le misurazioni dell'umidità nei solidi o nei liquidi, sono adatte misurazioni come percentuale della massa dei campioni di prova.

Per determinare il contenuto di umidità di liquidi scarsamente miscibili, l'unità di misura sarà ppm (quante parti di acqua ci sono in 1.000.000 di parti del peso del campione).

Secondo il principio di funzionamento, gli igrometri sono suddivisi in:

capacitivo;

resistivo;

termistore;

ottico;

elettronico.

Gli igrometri capacitivi, nella loro forma più semplice, sono condensatori con aria come dielettrico nell'intercapedine. È noto che la costante dielettrica dell'aria è direttamente correlata all'umidità e le variazioni dell'umidità del dielettrico portano a variazioni della capacità del condensatore dell'aria.

Una versione più complessa del sensore di umidità capacitivo del traferro contiene un dielettrico, con una costante dielettrica che può variare notevolmente sotto l'influenza dell'umidità. Questo approccio rende la qualità del sensore migliore rispetto alla sola aria tra le piastre del condensatore.

La seconda opzione è adatta per effettuare misurazioni relative al contenuto d'acqua dei solidi. L'oggetto in studio è posto tra le piastre di un tale condensatore, ad esempio, l'oggetto può essere una tavoletta e il condensatore stesso è collegato al circuito oscillatorio e al generatore elettronico, mentre viene misurata la frequenza naturale del circuito risultante , e la capacità ottenuta introducendo il campione in studio viene “calcolata” dalla frequenza misurata.

Naturalmente, questo metodo presenta anche alcuni svantaggi, ad esempio, se l'umidità del campione è inferiore allo 0,5%, sarà imprecisa, inoltre, il campione misurato deve essere pulito dalle particelle con un'elevata variazione dielettrica nel corso dello studio.

Il terzo tipo di sensore di umidità capacitivo è l'igrometro capacitivo a film sottile. Include un substrato su cui sono depositati due elettrodi a pettine. Gli elettrodi a pettine svolgono il ruolo di piastre in questo caso. Ai fini della compensazione termica, nel sensore vengono introdotti anche due sensori di temperatura aggiuntivi.

Tale sensore comprende due elettrodi, che si depositano su un substrato, e al di sopra degli elettrodi stessi viene applicato uno strato di materiale, che si distingue per una resistenza piuttosto bassa, che però varia molto in funzione dell'umidità.

Un materiale adatto nel dispositivo può essere l'allumina. Questo ossido assorbe bene l'acqua dall'ambiente esterno, mentre la sua resistività cambia notevolmente. Di conseguenza, la resistenza totale del circuito di misurazione di un tale sensore dipenderà in modo significativo dall'umidità. Quindi, l'entità della corrente che scorre indicherà il livello di umidità. Il vantaggio dei sensori di questo tipo è il loro basso prezzo.

L'igrometro a termistore è costituito da una coppia di termistori identici. A proposito, lo ricordiamo: questo è un componente elettronico non lineare, la cui resistenza dipende fortemente dalla sua temperatura.

Uno dei termistori inclusi nel circuito è posto in una camera sigillata con aria secca. E l'altro è in una camera con fori attraverso i quali entra aria con un'umidità caratteristica, il cui valore deve essere misurato. I termistori sono collegati in un circuito a ponte, la tensione viene applicata a una delle diagonali del ponte e le letture vengono prese dall'altra diagonale.

Nel caso in cui la tensione ai terminali di uscita sia zero, le temperature di entrambi i componenti sono uguali, quindi l'umidità è la stessa. Nel caso in cui si ottenga in uscita una tensione diversa da zero, ciò indica la presenza di una differenza di umidità nelle camere. Quindi, in base al valore della tensione ottenuto durante le misurazioni, viene determinata l'umidità.

Un ricercatore inesperto potrebbe avere una bella domanda, perché la temperatura del termistore cambia quando interagisce con l'aria umida? Ma il fatto è che con un aumento dell'umidità, l'acqua inizia ad evaporare dalla custodia del termistore, mentre la temperatura della custodia diminuisce e maggiore è l'umidità, più intensa è l'evaporazione e più velocemente il termistore si raffredda.

4) Sensore di umidità ottico (di condensazione).

Questo tipo di sensore è il più preciso. Il funzionamento di un sensore ottico di umidità si basa su un fenomeno legato al concetto di “punto di rugiada”. Nel momento in cui la temperatura raggiunge il punto di rugiada, le fasi gassosa e liquida sono in equilibrio termodinamico.

Quindi, se prendi il vetro e lo installi in un mezzo gassoso, dove la temperatura al momento dello studio è superiore al punto di rugiada, quindi avvii il processo di raffreddamento di questo vetro, quindi a un valore di temperatura specifico, inizierà la condensazione dell'acqua a formarsi sulla superficie del vetro, questo vapore acqueo comincerà a passare nella fase liquida. Questa temperatura sarà solo il punto di rugiada.

Quindi, la temperatura del punto di rugiada è indissolubilmente legata e dipende da parametri come l'umidità e la pressione nell'ambiente. Di conseguenza, avendo la capacità di misurare la pressione e la temperatura del punto di rugiada, sarà facile determinare l'umidità. Questo principio è alla base del funzionamento dei sensori di umidità ottici.

Il circuito più semplice di un tale sensore è costituito da un LED che brilla su una superficie a specchio. Lo specchio riflette la luce, cambiando la sua direzione e dirigendola verso il fotorilevatore. In questo caso lo specchio può essere riscaldato o raffreddato per mezzo di uno speciale dispositivo di controllo della temperatura ad alta precisione. Spesso un tale dispositivo è una pompa termoelettrica. Naturalmente, sullo specchio è installato un sensore di temperatura.

Prima di iniziare le misurazioni, la temperatura dello specchio viene impostata su un valore noto per essere superiore alla temperatura del punto di rugiada. Successivamente, viene eseguito il raffreddamento graduale dello specchio. Nel momento in cui la temperatura inizia a superare il punto di rugiada, le gocce d'acqua inizieranno immediatamente a condensare sulla superficie dello specchio e il raggio di luce del diodo si romperà a causa loro, si disperderà e ciò comporterà una diminuzione la corrente nel circuito del fotorilevatore. Attraverso il feedback, il fotorilevatore interagisce con il termoregolatore a specchio.

Quindi, sulla base delle informazioni ricevute sotto forma di segnali dal fotorilevatore, il termoregolatore manterrà la temperatura sulla superficie dello specchio esattamente uguale al punto di rugiada e il sensore di temperatura mostrerà di conseguenza la temperatura. Quindi, a pressione e temperatura note, è possibile determinare con precisione i principali indicatori di umidità.

Il sensore ottico di umidità ha la massima precisione, irraggiungibile da altri tipi di sensori, oltre all'assenza di isteresi. Lo svantaggio è il prezzo più alto di tutti, oltre a un elevato consumo energetico. Inoltre, è necessario assicurarsi che lo specchio sia pulito.

Il principio di funzionamento di un sensore elettronico di umidità dell'aria si basa su una variazione della concentrazione dell'elettrolita che ricopre qualsiasi materiale isolante elettrico. Esistono tali dispositivi con riscaldamento automatico con riferimento al punto di rugiada.

Spesso il punto di rugiada viene misurato su una soluzione concentrata di cloruro di litio, che è molto sensibile alle variazioni minime dell'umidità. Per la massima comodità, un tale igrometro è spesso dotato anche di un termometro. Questo dispositivo ha un'elevata precisione e un basso errore. È in grado di misurare l'umidità indipendentemente dalla temperatura ambiente.

Semplici igrometri elettronici sono anche popolari sotto forma di due elettrodi, che vengono semplicemente bloccati nel terreno, controllandone il contenuto di umidità in base al grado di conducibilità, a seconda di questo stesso contenuto di umidità. Tali sensori sono apprezzati dai fan, perché puoi facilmente impostare l'irrigazione automatica di un'aiuola o di un fiore in un vaso, nel caso in cui non ci sia tempo o non sia conveniente annaffiare manualmente.

Prima di acquistare un sensore, considera ciò di cui avrai bisogno per misurare, umidità relativa o assoluta, aria o suolo, quale dovrebbe essere l'intervallo di misurazione, se l'isteresi è importante e quale accuratezza è necessaria. Il sensore più preciso è ottico. Prestare attenzione alla classe di protezione IP, all'intervallo di temperatura di esercizio, a seconda delle condizioni specifiche in cui verrà utilizzato il sensore, se i parametri sono adatti a te.