Naminis smėlio drėgmės jutiklis. Dirvožemio drėgmės jutiklis: veikimo principas ir „pasidaryk pats“ surinkimas

Prijunkite Arduino prie FC-28 dirvožemio drėgmės jutiklio, kad nustatytumėte, kada dirvai po augalais reikia vandens.

Šiame straipsnyje mes naudosime FC-28 dirvožemio drėgmės jutiklį su Arduino. Šis jutiklis matuoja tūrinį vandens kiekį dirvožemyje ir parodo drėgmės lygį. Jutiklis išvestyje pateikia analoginius ir skaitmeninius duomenis. Mes ketiname jį prijungti abiem režimais.

Dirvožemio drėgmės jutiklis susideda iš dviejų jutiklių, kurie naudojami tūriniam vandens kiekiui matuoti. Du zondai leidžia srovei prasiskverbti per dirvožemį, o tai suteikia pasipriešinimo vertę, kuri galiausiai išmatuoja drėgmės vertę.

Kai yra vandens, dirvožemis praleidžia daugiau elektros, o tai reiškia, kad pasipriešinimas bus mažesnis. Išdžiūvusi žemė yra prastas elektros laidininkas, todėl esant mažiau vandens, dirvožemis praleidžia mažiau elektros, vadinasi, didesnis atsparumas.

FC-28 jutiklį galima prijungti analoginiu ir skaitmeniniu režimais. Pirmiausia prijungsime analoginiu, o tada skaitmeniniu režimu.

Specifikacija

FC-28 dirvožemio drėgmės jutiklio specifikacijos:

įėjimo įtampa: 3,3–5V
išėjimo įtampa: 0–4,2V
įvesties srovė: 35mA
išvesties signalas: analoginis ir skaitmeninis

Pinout

Dirvožemio drėgmės jutiklis FC-28 turi keturis kaiščius:

VCC: galia
A0: analoginė išvestis
D0: skaitmeninis išėjimas
GND: žemė

Modulyje taip pat yra potenciometras, kuris nustatys slenkstinę vertę. Ši slenkstinė vertė bus palyginta naudojant LM393 lyginamąjį įrenginį. Šviesos diodas mums parodys vertę, viršijančią arba žemiau slenksčio.

Analoginis režimas

Norėdami prijungti jutiklį analoginiu režimu, turime naudoti analoginį jutiklio išvestį. Dirvožemio drėgmės jutiklis FC-28 priima analogines išvesties vertes nuo 0 iki 1023.

Drėgmė matuojama procentais, todėl palyginsime šias reikšmes nuo 0 iki 100 ir parodysime jas serijiniame monitoriuje. Galite nustatyti skirtingas drėgmės vertes ir įjungti/išjungti vandens siurblį pagal šias vertes.

Elektros schema

Prijunkite dirvožemio drėgmės jutiklį FC-28 prie Arduino taip:

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

Analoginės išvesties kodas

Analoginiam išėjimui rašome šį kodą:

int sensor_pin = A0; int išvesties_vertė ; void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Skaitymas iš jutiklio..."); 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); )

Kodo paaiškinimas

Visų pirma, mes apibrėžėme du kintamuosius: vieną dirvožemio drėgmės jutiklio kontaktui, o kitą - jutiklio išvesties saugojimui.

int sensor_pin = A0; int išvesties_vertė ;

Sąrankos funkcijoje komanda Serial.begin (9600) padės palaikyti ryšį tarp Arduino ir serijinio monitoriaus. Po to įprastame ekrane išspausdinsime „Skaitymas iš jutiklio ...“.

Void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Skaitymas iš jutiklio..."); delay(2000); )

Ciklo funkcijoje mes nuskaitysime reikšmę iš jutiklio analoginio išvesties ir išsaugosime reikšmę kintamajame išvesties_vertė. Tada palyginsime išvesties reikšmes nuo 0 iki 100, nes drėgmė matuojama procentais. Kai ėmėme rodmenis iš sauso dirvožemio, jutiklio reikšmė buvo 550, o drėgnoje - 10. Palyginome šias reikšmes, kad gautume drėgmės vertę. Po to šias reikšmes atspausdinome serijiniame monitoriuje.

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

Skaitmeninis režimas

Norėdami prijungti FC-28 dirvožemio drėgmės jutiklį skaitmeniniu režimu, jutiklio skaitmeninę išvestį prijungsime prie Arduino skaitmeninio kaiščio.

Jutiklio modulyje yra potenciometras, naudojamas ribinei vertei nustatyti. Tada slenkstinė vertė palyginama su jutiklio išvesties reikšme naudojant LM393 lyginamąjį įrenginį, kuris yra ant FC-28 jutiklio modulio. LM393 lyginamoji priemonė lygina jutiklio išvesties vertę ir slenkstinę vertę, o tada pateikia mums išvesties vertę per skaitmeninę išvestį.

Kai jutiklio reikšmė yra didesnė už slenkstinę vertę, skaitmeninė išvestis suteiks mums 5 V, o jutiklio šviesos diodas užsidegs. Priešingu atveju, kai jutiklio reikšmė yra mažesnė už šią slenkstinę vertę, į skaitmeninį išvestį bus perduodama 0 V ir šviesos diodas neužsidega.

Elektros schema

Dirvožemio drėgmės jutiklio FC-28 ir Arduino jungtys skaitmeniniame režime yra tokios:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
D0 FC-28 → Pin 12 Arduino
LED teigiamas → Pin 13 Arduino
LED minusas → GND Arduino

Skaitmeninio režimo kodas

Skaitmeninio režimo kodas yra žemiau:

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, LOW); delsimas (1000); ) )

Kodo paaiškinimas

Visų pirma, mes inicijavome 2 kintamuosius, kad sujungtume LED išvestį ir skaitmeninę jutiklio išvestį.

int led_pin = 13; int sensor_pin = 8;

Sąrankos funkcijoje LED kaištį deklaruojame kaip išvesties kaištį, nes per jį įjungsime LED. Jutiklio kaištį paskelbėme kaip įvesties kaištį, nes „Arduino“ gaus reikšmes iš jutiklio per šį kaištį.

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

Ciklo funkcijoje skaitome iš jutiklio išvesties. Jei vertė yra didesnė už slenkstinę vertę, įsijungs šviesos diodas. Jei jutiklio vertė yra mažesnė už slenkstinę vertę, indikatorius išsijungs.

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

Tai užbaigia įvadinę pamoką apie darbą su FC-28 jutikliu, skirtu Arduino. Sėkmės įgyvendinant projektus.

Sveiki visi, šiandien mūsų straipsnyje apžvelgsime, kaip savo rankomis pasidaryti dirvožemio drėgmės jutiklį. Savarankiškos gamybos priežastis gali būti jutiklių susidėvėjimas (korozija, oksidacija), arba tiesiog nesugebėjimas įsigyti, ilgas laukimas ir noras ką nors padaryti savo rankomis. Mano atveju susidėvėjimas buvo noras pasigaminti jutiklį pačiam, faktas yra tas, kad jutiklio zondas, nuolat tiekdamas įtampą, sąveikauja su dirvožemiu ir drėgme, dėl ko jis oksiduojasi. Pavyzdžiui, SparkFun jutikliai padengia jį specialia kompozicija (Electroless Nickel Immersion Gold), kad padidintų darbo išteklius. Taip pat, norint pailginti jutiklio tarnavimo laiką, maitinimą jutikliui geriau tiekti tik matavimų metu.
Vieną "gražią" dieną pastebėjau, kad mano laistymo sistema be reikalo drėkina dirvą, tikrindamas jutiklį išėmiau zondą iš grunto ir štai ką pamačiau:

Dėl korozijos tarp zondų atsiranda papildomas pasipriešinimas, dėl to signalas tampa mažesnis ir arduino mano, kad dirvožemis yra sausas. Kadangi naudoju analoginį signalą, nedarysiu grandinės su skaitmenine išvestimi lyginamajame įrenginyje, kad supaprastinčiau grandinę.

Diagramoje parodytas dirvožemio drėgmės jutiklio lygintuvas, dalis, kuri analoginį signalą paverčia skaitmeniniu, pažymėta raudona spalva. Nepažymėta dalis yra ta dalis, kurios mums reikia, kad drėgmę paverstume analoginiu signalu, ir mes ją panaudosime. Šiek tiek žemiau pateikiau zondų prijungimo prie arduino schemą.

Kairėje diagramos dalyje parodyta, kaip zondai yra prijungti prie arduino, o aš atsinešiau dešinę dalį (su rezistoriumi R2), kad parodyčiau, kaip keičiasi ADC rodmenys. Nuleidus zondus į žemę, tarp jų susidaro pasipriešinimas (schemoje jį rodžiau sąlyginai R2), jei gruntas sausas, tai varža be galo didelė, o jei šlapia, tai linkusi iki 0. Kadangi dvi varžos R1 ir R2 sudaro įtampos daliklį, o vidurinis taškas yra išėjimas (out a0), tada išėjimo įtampa priklauso nuo varžos R2 vertės. Pavyzdžiui, jei varža R2 \u003d 10Kom, tada įtampa bus 2,5 V. Galite lituoti laidų varžą, kad nebūtų papildomai atsiejama, kad rodmenys būtų stabilūs, galite pridėti 0,01 μF kondensatorių tarp tiekimo ir išvesties. prijungimo schema yra tokia:

Kadangi mes susidorojome su elektrine dalimi, galime pereiti prie mechaninės dalies. Norint pailginti jutiklio tarnavimo laiką, zondams gaminti geriau naudoti mažiausiai korozijai jautrią medžiagą. Galite naudoti "nerūdijantį plieną" arba cinkuotą metalą, galite pasirinkti bet kokią formą, galite naudoti net dvi vielos dalis. Zondams pasirinkau "cinkavimą", tvirtinimo medžiaga naudojau nedidelį getinako gabalėlį. Taip pat verta atsižvelgti į tai, kad atstumas tarp zondų turėtų būti 5–10 mm, tačiau neturėtumėte daryti daugiau. Jutiklių laidus prilitavau prie cinkavimo galų. Štai kas atsitiko pabaigoje:

Detalaus fotoreportažo nedariau, viskas taip paprasta. O štai veikianti nuotrauka:

Kaip jau minėjau anksčiau, jutiklį geriau naudoti tik matavimo metu. Geriausias variantas yra įjungti per tranzistorių, bet kadangi mano srovės suvartojimas buvo 0,4 mA, galiu jį įjungti tiesiogiai. Norėdami tiekti įtampą matavimo metu, galite prijungti VCC jutiklio kontaktą prie PWM kaiščio arba naudoti skaitmeninį išvestį, kad matavimo metu būtų tiekiamas aukštas (HIGH) lygis, o tada nustatykite jį žemai. Taip pat verta atsižvelgti į tai, kad pajungus jutiklį įtampa, reikia šiek tiek palaukti, kol rodmenys stabilizuosis. Pavyzdys per PWM:

Vidinis jutiklis = A0; int galios_jutiklis = 3;

negalioja sąranka()(
// Įdėkite savo sąrankos kodą čia, kad paleistumėte vieną kartą:
Serial.begin(9600);
analogWrite(galios_jutiklis, 0);
}

void loop() (

delsimas (10000);
Serial.print("Suhost" : ");
Serial.println(analogRead(jutiklis));
analogWrite(galios_jutiklis, 255);
delsimas (10000);
}

Ačiū visiems už dėmesį!

Daugelis sodininkų ir sodininkų dėl darbo krūvio ar atostogų metu netenka galimybės kasdien rūpintis pasodintomis daržovėmis, uogomis, vaismedžiais. Tačiau augalus reikia reguliariai laistyti. Paprastų automatizuotų sistemų pagalba galite užtikrinti, kad jūsų svetainėje esantis dirvožemis išlaikys reikiamą ir stabilią drėgmę visą jūsų nebuvimą. Norėdami sukurti sodo laistymo sistemą, jums reikės pagrindinio valdymo elemento - dirvožemio drėgmės jutiklio.

Drėgmės jutiklis

Drėgmės jutikliai taip pat kartais vadinami drėgmės matuokliais arba drėgmės jutikliais. Beveik visi rinkoje esantys dirvožemio drėgmės matuokliai drėgmę matuoja varžiniu būdu. Tai nėra visiškai tikslus metodas, nes neatsižvelgiama į matuojamo objekto elektrolitines savybes. Prietaiso rodmenys gali skirtis esant vienodai dirvožemio drėgmei, bet skirtingo rūgštingumo ar druskos kiekiui. Tačiau sodininkus-eksperimentuotojus domina ne absoliutūs prietaisų rodmenys, o santykiniai, kuriuos tam tikromis sąlygomis galima sukonfigūruoti vandens tiekimo pavarai.

Rezistinio metodo esmė ta, kad prietaisas matuoja varžą tarp dviejų į žemę įdėtų laidininkų 2-3 cm atstumu vienas nuo kito. Tai yra įprasta omometras, kuris yra įtrauktas į bet kurį skaitmeninį ar analoginį testerį. Anksčiau šios priemonės buvo vadinamos avometrai.

Taip pat yra įrenginių su įmontuotu arba nuotoliniu indikatoriumi, leidžiančiu valdyti dirvožemio būklę.

Prieš laistymą ir po laistymo nesunku išmatuoti elektros laidumo skirtumą naudojant vazono su alijošiaus augalu pavyzdį. Skaitymas prieš laistymą 101,0 kOhm.

Skaitymas po laistymo po 5 minučių 12,65 kOhm.

Tačiau paprastas testeris parodys tik dirvožemio ploto tarp elektrodų atsparumą, bet negalės padėti automatinio laistymo.

Automatikos veikimo principas

Automatinėse laistymo sistemose paprastai galioja taisyklė „laistyti arba nelaistyti“. Paprastai niekam nereikia reguliuoti vandens slėgio jėgos. Taip yra dėl brangių valdomų vožtuvų ir kitų nereikalingų, technologiškai sudėtingų prietaisų naudojimo.

Beveik visi rinkoje esantys drėgmės jutikliai, be dviejų elektrodų, turi lyginamąjį elementą. Tai paprasčiausias analoginis-skaitmeninis įrenginys, kuris įeinantį signalą paverčia skaitmenine forma. Tai yra, esant nustatytam drėgmės lygiui, jo išvestyje gausite vieną arba nulį (0 arba 5 voltus). Šis signalas taps kitos pavaros šaltiniu.

Automatiniam laistymui racionaliausia būtų naudoti elektromagnetinį vožtuvą kaip pavarą. Jis įtrauktas į vamzdžių pertraukas, taip pat gali būti naudojamas mikrolašelinėse laistymo sistemose. Įsijungia įjungus 12 V įtampą.

Paprastoms sistemoms, veikiančioms principu „datiklis veikė - vanduo nuėjo“, pakanka naudoti lyginamąjį LM393. Mikroschema yra dvigubas operacinis stiprintuvas, turintis galimybę priimti komandos signalą išėjime su reguliuojamu įvesties lygiu. Lustas turi papildomą analoginį išėjimą, kurį galima prijungti prie programuojamo valdiklio ar testerio. Apytikslis sovietinis dvigubo komparatoriaus LM393 analogas yra 521CA3 mikroschema.

Paveikslėlyje parodytas baigtas drėgmės jungiklis kartu su Kinijoje pagamintu jutikliu tik už 1 USD.

Žemiau yra sustiprinta versija, kurios išėjimo srovė yra 10 A, esant kintamajai įtampai iki 250 V, už 3–4 USD.

Laistymo automatizavimo sistemos

Jeigu Jus domina visavertė automatinė laistymo sistema, tuomet reikia pagalvoti apie programuojamo valdiklio įsigijimą. Jei plotas mažas, tuomet pakanka įrengti 3-4 drėgmės jutiklius, skirtus įvairiems laistymo tipams. Pavyzdžiui, daržą reikia rečiau laistyti, avietės mėgsta drėgmę, o melionams vandens reikia pakankamai iš dirvos, išskyrus itin sausus laikotarpius.

Remdamiesi savo pačių stebėjimais ir drėgmės jutiklių matavimais, galime apytiksliai apskaičiuoti vandens tiekimo efektyvumą ir efektyvumą vietovėse. Procesoriai leidžia atlikti sezoninius koregavimus, gali naudoti drėgmės matuoklių rodmenis, atsižvelgti į kritulius, sezonus.

Kai kuriuose dirvožemio drėgmės jutikliuose yra RJ-45 sąsaja, skirta prisijungti prie tinklo. Procesoriaus programinė įranga leidžia sukonfigūruoti sistemą taip, kad ji per socialinius tinklus arba SMS praneštų apie laistymo poreikį. Tai naudinga tais atvejais, kai nėra galimybės prijungti automatizuotos laistymo sistemos, pavyzdžiui, kambariniams augalams.

Laistymo automatizavimo sistemai patogu naudoti valdikliai su analoginiais ir kontaktiniais įėjimais, kurie jungia visus jutiklius ir perduoda jų rodmenis per vieną magistralę į kompiuterį, planšetę ar mobilųjį telefoną. Vykdomieji įrenginiai valdomi per WEB sąsają. Labiausiai paplitę universalūs valdikliai yra šie:

MegaD-328;
Arduino;
medžiotojas;
Toro.

Tai lankstūs įrenginiai, leidžiantys tiksliai sureguliuoti automatinę laistymo sistemą ir patikėti jai visišką sodo kontrolę.

Paprasta laistymo automatizavimo schema

Paprasčiausia laistymo automatikos sistema susideda iš drėgmės jutiklio ir valdymo įrenginio. Dirvožemio drėgmės jutiklį galite pasidaryti savo rankomis. Jums reikės dviejų vinių, 10 kΩ rezistoriaus ir maitinimo šaltinio, kurio išėjimo įtampa 5 V. Tinka iš mobiliojo telefono.

Kaip įrenginį, kuris duos laistymo komandą, galite naudoti mikroschemą LM393. Galite įsigyti paruoštą mazgą arba surinkti jį patys, tada jums reikės:

rezistoriai 10 kOhm - 2 vnt;
rezistoriai 1 kOhm - 2 vnt;
rezistoriai 2 kOhm - 3 vnt;
kintamasis rezistorius 51-100 kOhm - 1 vnt;
LED - 2 vnt;
bet koks diodas, negalingas - 1 vnt;
tranzistorius, bet kokio vidutinio galingumo PNP (pavyzdžiui, KT3107G) - 1 vnt;
kondensatoriai 0,1 mikrono - 2 vnt;
LM393 lustas - 1 vnt;
relė su 4 V slenksčiu;
grandinės plokštė.

Surinkimo schema parodyta žemiau.

Surinkę modulį prijunkite prie maitinimo šaltinio ir dirvožemio drėgmės lygio jutiklio. Prijunkite testerį prie LM393 komparatoriaus išvesties. Nustatykite išjungimo slenkstį naudodami apdailos rezistorių. Laikui bėgant jį reikės taisyti, galbūt daugiau nei vieną kartą.

Žemiau parodyta LM393 komparatoriaus grandinės schema ir kištukas.

Paprasčiausia automatika yra paruošta. Pakanka prie uždarymo gnybtų prijungti pavarą, pavyzdžiui, elektromagnetinį vožtuvą, kuris įjungia ir išjungia vandens tiekimą.

Laistymo automatikos pavaros

Pagrindinis drėkinimo automatikos įtaisas yra elektroninis vožtuvas su vandens srauto valdymu ir be jo. Pastarieji yra pigesni, lengviau prižiūrimi ir valdomi.

Yra daug valdomų kranų ir kitų gamintojų.

Jei jūsų svetainėje kyla problemų dėl vandens tiekimo, įsigykite solenoidinius vožtuvus su srauto jutikliu. Tai neleis solenoidui perdegti, jei vandens slėgis sumažės arba vandens tiekimas sugenda.

Automatinių laistymo sistemų trūkumai

Dirvožemis yra nevienalytis ir skiriasi savo sudėtimi, todėl vienas drėgmės jutiklis gali rodyti skirtingus duomenis kaimyninėse vietovėse. Be to, kai kurios vietos yra pavėsintos medžių ir yra drėgnesnės nei saulėtose vietose. Taip pat didelę įtaką turi požeminio vandens artumas, jų lygis horizonto atžvilgiu.

Naudojant automatinę laistymo sistemą, reikia atsižvelgti į vietovės kraštovaizdį. Svetainę galima suskirstyti į sektorius. Kiekviename sektoriuje įdiekite vieną ar daugiau drėgmės jutiklių ir kiekvienam apskaičiuokite savo veikimo algoritmą. Tai labai apsunkins sistemą ir vargu ar pavyks išsiversti be valdiklio, tačiau vėliau tai beveik visiškai išgelbės jus nuo juokingo stovėjimo su žarna rankose po karšta saule. Dirvožemis bus užpildytas drėgme be jūsų dalyvavimo.

Veiksmingos automatizuotos drėkinimo sistemos kūrimas negali būti pagrįstas tik dirvožemio drėgmės jutiklių rodmenimis. Būtina papildomai naudoti temperatūros ir šviesos jutiklius, atsižvelgti į skirtingų rūšių augalų fiziologinį vandens poreikį. Taip pat reikia atsižvelgti į sezoninius pokyčius. Daugelis kompanijų, gaminančių drėkinimo automatizavimo sistemas, siūlo lanksčią programinę įrangą įvairiems regionams, vietovėms ir pasėliams.

Įsigydami sistemą su drėgmės jutikliu, nepalikite kvailų rinkodaros šūkių: mūsų elektrodai yra auksuoti. Net jei taip yra, tada jūs tik praturtinsite dirvą tauriuoju metalu elektrolizės procese ne itin sąžiningų verslininkų lėkštėse ir piniginėse.

Išvada

Šiame straipsnyje buvo kalbama apie dirvožemio drėgmės jutiklius, kurie yra pagrindinis automatinio laistymo valdymo elementas. Taip pat buvo atsižvelgta į laistymo automatikos sistemos veikimo principą, kurią galima įsigyti jau paruoštą arba surinkti patiems. Paprasčiausią sistemą sudaro drėgmės jutiklis ir valdymo įtaisas, kurio „pasidaryk pats“ surinkimo schema taip pat buvo pateikta šiame straipsnyje.

Prietaisas, naudojamas drėgmės lygiui matuoti, vadinamas higrometru arba tiesiog drėgmės jutikliu. Kasdieniame gyvenime drėgmė yra svarbus parametras, ir dažnai ne tik pačiam įprastam gyvenimui, bet ir įvairiai įrangai, o žemės ūkiui (dirvožemio drėgmė) ir dar daugiau.

Visų pirma mūsų savijauta labai priklauso nuo oro drėgmės laipsnio. Ypač jautrūs drėgmei yra nuo oro sąlygų priklausomi žmonės, taip pat sergantieji hipertenzija, bronchine astma, širdies ir kraujagyslių sistemos ligomis.

Esant dideliam oro sausumui, net sveiki žmonės jaučia diskomfortą, mieguistumą, niežėjimą ir odos dirginimą. Dažnai sausas oras gali išprovokuoti kvėpavimo sistemos ligas, pradedant ūmiomis kvėpavimo takų infekcijomis ir ūmiomis kvėpavimo takų virusinėmis infekcijomis ir baigiant net plaučių uždegimu.

Įmonėse oro drėgmė gali turėti įtakos produkcijos ir įrangos saugai, o žemės ūkyje vienareikšmė dirvožemio drėgmės įtaka derlingumui ir kt. drėgmės davikliai – higrometrai.

Kai kurie techniniai prietaisai iš pradžių sukalibruojami pagal griežtai reikalaujamą svarbą, o kartais norint tiksliai sureguliuoti įrenginį, svarbu turėti tikslią drėgmės reikšmę aplinkoje.

Drėgmė galima išmatuoti keliais galimais dydžiais:

Tiek oro, tiek kitų dujų drėgmei nustatyti matavimai atliekami gramais kubiniame metre, kai kalbama apie absoliučią drėgmės vertę, arba RH vienetais, kai kalbama apie santykinę drėgmę.

Matuojant drėgmę kietose medžiagose arba skysčiuose, tinka matavimai procentais nuo tiriamųjų mėginių masės.

Norint nustatyti blogai besimaišančių skysčių drėgnumą, matavimo vienetas bus ppm (kiek vandens dalių yra 1 000 000 mėginio masės dalių).

Pagal veikimo principą higrometrai skirstomi į:

talpinis;

atsparus;

termistorius;

optinis;

elektroninis.

Paprasčiausia talpiniai higrometrai yra kondensatoriai, kurių dielektrikas yra oras. Yra žinoma, kad oro dielektrinė konstanta yra tiesiogiai susijusi su drėgme, o dielektriko drėgmės pokyčiai lemia oro kondensatoriaus talpos pokyčius.

Sudėtingesnėje talpinio oro tarpo drėgmės jutiklio versijoje yra dielektrikas, kurio dielektrinė konstanta gali labai pasikeisti veikiant drėgmei. Šis metodas pagerina jutiklio kokybę nei tik esant orui tarp kondensatoriaus plokščių.

Antrasis variantas puikiai tinka kietųjų dalelių vandens kiekiui matuoti. Tiriamas objektas dedamas tarp tokio kondensatoriaus plokščių, pavyzdžiui, objektas gali būti planšetė, o pats kondensatorius yra prijungtas prie virpesių grandinės ir prie elektroninio generatoriaus, tuo tarpu matuojamas susidarančios grandinės natūralusis dažnis. , o talpa, gauta įvedus tiriamą pavyzdį, „apskaičiuojama“ pagal išmatuotą dažnį.

Žinoma, šis metodas turi ir tam tikrų trūkumų, pavyzdžiui, jei mėginio drėgnumas bus mažesnis nei 0,5%, jis bus netikslus, be to, tyrimo eigoje išmatuotas mėginys turi būti išvalytas nuo dalelių, turinčių didelį dielektrinį pokytį.

Trečiojo tipo talpinis drėgmės jutiklis yra talpinis plonasluoksnis higrometras. Jame yra substratas, ant kurio nusodinami du šukos elektrodai. Šukos elektrodai šiuo atveju atlieka plokščių vaidmenį. Šiluminės kompensacijos tikslais į jutiklį papildomai įvedami du papildomi temperatūros jutikliai.

Tokį jutiklį sudaro du elektrodai, kurie nusodinami ant pagrindo, o ant pačių elektrodų – medžiagos sluoksnis, pasižymintis gana maža varža, kuri, tačiau, labai skiriasi priklausomai nuo drėgmės.

Tinkama medžiaga įrenginyje gali būti aliuminio oksidas. Šis oksidas gerai sugeria vandenį iš išorinės aplinkos, o jo savitoji varža labai kinta. Dėl to bendra tokio jutiklio matavimo grandinės varža labai priklausys nuo drėgmės. Taigi, tekančios srovės dydis parodys drėgmės lygį. Šio tipo jutiklių privalumas – maža kaina.

Termistoriaus higrometras susideda iš poros identiškų termistorių. Beje, primename, kad tai yra netiesinis elektroninis komponentas, kurio atsparumas labai priklauso nuo jo temperatūros.

Vienas iš termistorių, įtrauktų į grandinę, dedamas į sandarią kamerą su sausu oru. O kita – kameroje su skylutėmis, pro kurias į ją patenka oras su būdinga drėgme, kurios vertę reikia pamatuoti. Termistoriai sujungiami tilto grandine, vienai iš tilto įstrižainių įjungiama įtampa, o iš kitos įstrižainės imami rodmenys.

Tuo atveju, kai įtampa išėjimo gnybtuose yra lygi nuliui, abiejų komponentų temperatūros yra vienodos, taigi ir drėgmė yra vienoda. Tuo atveju, kai išėjime gaunama nulinė įtampa, tai rodo, kad kamerose yra drėgmės skirtumo. Taigi pagal matavimų metu gautą įtampos vertę nustatoma drėgmė.

Nepatyrusiam tyrėjui gali kilti teisingas klausimas, kodėl termistoriaus temperatūra keičiasi jam sąveikaujant su drėgnu oru? Bet reikalas yra tas, kad padidėjus drėgmei iš termistoriaus korpuso pradeda garuoti vanduo, tuo tarpu korpuso temperatūra mažėja, o kuo didesnė drėgmė, tuo intensyvesnis garavimas ir tuo greičiau termistorius atvėsta.

4) Optinis (kondensato) drėgmės jutiklis

Šio tipo jutikliai yra tiksliausi. Optinio drėgmės jutiklio veikimas pagrįstas reiškiniu, susijusiu su „rasos taško“ sąvoka. Tuo metu, kai temperatūra pasiekia rasos tašką, dujinės ir skystosios fazės yra termodinaminėje pusiausvyroje.

Taigi, jei paimsite stiklą ir įdėsite jį į dujinę terpę, kurioje temperatūra tyrimo metu yra aukštesnė už rasos tašką, o tada pradėsite šio stiklo aušinimo procesą, tada, esant tam tikrai temperatūros vertei, prasidės vandens kondensatas. kad susidarytų ant stiklo paviršiaus, šie vandens garai pradės pereiti į skystąją fazę. Ši temperatūra bus tik rasos taškas.

Taigi, rasos taško temperatūra yra neatsiejamai susijusi ir priklauso nuo tokių parametrų kaip drėgmė ir slėgis aplinkoje. Dėl to, turint galimybę matuoti slėgį ir rasos taško temperatūrą, bus lengva nustatyti drėgmę. Šis principas yra optinių drėgmės jutiklių veikimo pagrindas.

Paprasčiausia tokio jutiklio grandinė susideda iš veidrodinio paviršiaus šviečiančio LED. Veidrodis atspindi šviesą, keičia jos kryptį ir nukreipia ją į fotodetektorių. Tokiu atveju veidrodis gali būti šildomas arba vėsinamas naudojant specialų didelio tikslumo temperatūros reguliavimo įrenginį. Dažnai toks prietaisas yra termoelektrinis siurblys. Žinoma, ant veidrodžio sumontuotas temperatūros jutiklis.

Prieš pradedant matavimus, veidrodžio temperatūra nustatoma į vertę, kuri, kaip žinoma, yra aukštesnė už rasos taško temperatūrą. Toliau atliekamas laipsniškas veidrodžio aušinimas. Tuo metu, kai temperatūra pradės kirsti rasos tašką, vandens lašai iš karto pradės kondensuotis ant veidrodžio paviršiaus, o šviesos spindulys iš diodo dėl jų nutrūks, išsisklaidys ir dėl to sumažės srovė fotodetektoriaus grandinėje. Per grįžtamąjį ryšį fotodetektorius sąveikauja su veidrodžio temperatūros valdikliu.

Taigi, remdamasis informacija, gaunama iš fotodetektoriaus signalų pavidalu, temperatūros reguliatorius palaikys veidrodinio paviršiaus temperatūrą tiksliai lygią rasos taškui, o temperatūros jutiklis atitinkamai rodys temperatūrą. Taigi, turėdami žinomą slėgį ir temperatūrą, galite tiksliai nustatyti pagrindinius drėgmės rodiklius.

Optinis drėgmės jutiklis pasižymi didžiausiu tikslumu, nepasiekiamas kitų tipų jutikliams, be histerezės. Trūkumas yra didžiausia kaina ir didelės energijos sąnaudos. Be to, būtina užtikrinti, kad veidrodis būtų švarus.

Elektroninio oro drėgmės jutiklio veikimo principas pagrįstas bet kokią elektros izoliacinę medžiagą dengiančio elektrolito koncentracijos pasikeitimu. Yra tokių prietaisų su automatiniu šildymu pagal rasos tašką.

Dažnai rasos taškas matuojamas virš koncentruoto ličio chlorido tirpalo, kuris labai jautrus minimaliems drėgmės pokyčiams. Siekiant maksimalaus patogumo, toks higrometras dažnai papildomai komplektuojamas su termometru. Šis prietaisas pasižymi dideliu tikslumu ir maža klaida. Jis gali išmatuoti drėgmę nepriklausomai nuo aplinkos temperatūros.

Taip pat populiarūs paprasti elektroniniai higrometrai dviejų elektrodų pavidalu, kurie tiesiog įsmeigiami į dirvą, reguliuojant jo drėgmę pagal laidumo laipsnį, priklausomai nuo būtent šio drėgnumo. Tokie jutikliai yra pamėgti gerbėjų, nes nesunkiai galite nustatyti automatinį sodo lysvės ar gėlės laistymą vazone, jei nėra laiko ar nėra patogu laistyti rankiniu būdu.

Prieš pirkdami jutiklį, pagalvokite, ką reikės išmatuoti santykinę ar absoliučią drėgmę, orą ar dirvožemį, koks numatomas matavimo diapazonas, ar svarbi histerezė ir kokio tikslumo reikia. Tiksliausias jutiklis yra optinis. Atkreipkite dėmesį į IP apsaugos klasę, darbo temperatūros diapazoną, priklausomai nuo konkrečių sąlygų, kuriose jutiklis bus naudojamas, ar parametrai jums tinka.

Arduino dirvožemio drėgmės jutiklis skirtas dirvožemio, į kurį jis panardintas, drėgnumui nustatyti. Tai leidžia jums žinoti, ar jūsų namų ar sodo augalai yra perlaistyti, ar perlaistyti. Prijungus šį modulį prie valdiklio, galėsite automatizuoti augalų, daržo ar sodo laistymo procesą (savotiškas „protingas laistymas“).

Modulis susideda iš dviejų dalių: kontaktinio zondo YL-69 ir jutiklio YL-38, komplekte yra prijungimo laidai Tarp dviejų YL-69 zondo elektrodų sukuriama nedidelė įtampa. Jei dirvožemis yra sausas, atsparumas yra didelis ir srovė bus mažesnė. Jei žemė drėgna, varža mažesnė, srovė šiek tiek didesnė. Pagal galutinį analoginį signalą galima spręsti apie drėgmės laipsnį. YL-69 zondas yra prijungtas prie zondo YL-38 dviem laidais. Be kaiščių, skirtų prijungti prie zondo, YL-38 jutiklis turi keturis kaiščius, skirtus prijungti prie valdiklio.

Vcc – jutiklio maitinimo šaltinis;
GND - žemė;
A0 - analoginė reikšmė;
D0 yra skaitmeninė drėgmės lygio vertė.

YL-38 jutiklis yra pastatytas remiantis lygintuvu LM393, kuris išveda įtampą į D0 išėjimą pagal principą: šlapias dirvožemis - žemas loginis lygis, sausas dirvožemis - aukštas loginis lygis. Lygis nustatomas pagal slenkstinę vertę, kurią galima reguliuoti potenciometru. A0 kaiščiui taikoma analoginė reikšmė, kurią galima perkelti į valdiklį tolesniam apdorojimui, analizei ir sprendimų priėmimui. YL-38 jutiklis turi du šviesos diodus, kurie signalizuoja apie maitinimo šaltinio buvimą į jutiklį ir skaitmeninio signalo lygį D0 išvestyje. Skaitmeninio išėjimo D0 ir lygio šviesos diodo D0 buvimas leidžia naudoti modulį autonomiškai, neprisijungus prie valdiklio.

Modulio specifikacijos

Maitinimo įtampa: 3,3-5 V;
Srovės suvartojimas 35 mA;
Išėjimas: skaitmeninis ir analoginis;
Modulio dydis: 16×30 mm;
Zondo dydis: 20×60 mm;
Bendras svoris: 7,5g

Naudojimo pavyzdys

Apsvarstykite galimybę prijungti dirvožemio drėgmės jutiklį prie „Arduino“. Sukurkime kambarinio augalo (mėgstamiausios gėlės, kurią kartais pamirštate palaistyti) dirvožemio drėgmės indikatoriaus projektą. Dirvožemio drėgmės lygiui nurodyti naudosime 8 šviesos diodus. Projektui mums reikia šios informacijos:

Arduino Uno lenta
Dirvožemio drėgmės jutiklis
8 šviesos diodai
Bandomoji Lenta
Jungiamieji laidai.

Mes surinksime grandinę, parodytą paveikslėlyje žemiau

Pradėkime Arduino IDE. Sukurkime naują eskizą ir pridėkime prie jo šias eilutes: // Dirvožemio drėgmės jutiklis // http: // site // kontaktas jutiklio analoginiam išėjimui prijungti int aPin=A0; // indikacinių šviesos diodų prijungimo kaiščiai int ledPins=(4,5,6,7,8,9,10,11); // kintamasis jutiklio reikšmei saugoti int avalue=0; // kintamas švytinčių šviesos diodų skaičius int countled=8; // visa laistymo vertė int minvalue=220; // kritinė sausumo reikšmė int maxvalue=600; void setup() ( // nuosekliojo prievado inicijavimas Serial.begin(9600); // LED indikatoriaus kaiščių nustatymas // į OUTPUT režimą 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(vertė); // reikšmės mastelis 8 šviesos diodais countled=map(avalue,maxvalue,minvalue,0,7); // drėgmės lygio indikacija (int i=0;i<8;i++) ( if(i<=countled) digitalWrite(ledPins[i],HIGH); //uždega LED kita digitalWrite(ledPins[i],LOW ) ; // išjungti šviesos diodą ) // pauzė prieš gaunant kitą reikšmę 1000 ms delsa (1000); ) Analoginis jutiklio išėjimas yra prijungtas prie Arduino analoginės įvesties, kuri yra 10 bitų skiriamosios gebos analoginis-skaitmeninis keitiklis (ADC), leidžiantis išvesties gauti vertes nuo 0 iki 1023. ) bus gauti eksperimentiniu būdu. Didesnis dirvožemio sausumas atitinka didesnę analoginio signalo reikšmę. Naudodamiesi žemėlapio funkcija, analoginę jutiklio vertę padidiname iki mūsų LED indikatoriaus vertės. Kuo didesnė dirvožemio drėgmė, tuo didesnė LED indikatoriaus reikšmė (šviečiamų šviesos diodų skaičius). Prijungę šį indikatorių prie gėlės, iš tolo matome ant indikatoriaus drėgmės laipsnį ir nustatome laistymo poreikį.