Pašdarināts smilšu mitruma sensors. Augsnes mitruma sensors: darbības princips un DIY montāža

Savienojiet Arduino ar augsnes mitruma sensoru FC-28, lai noteiktu, kad jūsu augsnei zem augiem ir nepieciešams ūdens.

Šajā rakstā mēs izmantosim augsnes mitruma sensoru FC-28 ar Arduino. Šis sensors mēra tilpuma ūdens saturu augsnē un parāda mitruma līmeni. Sensors izejā sniedz analogos un digitālos datus. Mēs to savienosim abos režīmos.

Augsnes mitruma sensors sastāv no diviem sensoriem, kurus izmanto tilpuma ūdens satura mērīšanai. Abas zondes ļauj strāvai iziet cauri augsnei, kas dod pretestības vērtību, kas beidzot mēra mitruma vērtību.

Ja ir ūdens, augsne vadīs vairāk elektrības, kas nozīmē, ka būs mazāka pretestība. Sausa augsne ir slikts elektrības vadītājs, tāpēc, ja ir mazāk ūdens, augsne vada mazāk elektrības, kas nozīmē lielāku pretestību.

Sensoru FC-28 var pieslēgt analogā un digitālā režīmā. Mēs to vispirms savienosim analogajā režīmā un pēc tam digitālajā režīmā.

Specifikācija

FC-28 augsnes mitruma sensora specifikācijas:

ieejas spriegums: 3,3–5V
izejas spriegums: 0–4,2V
ieejas strāva: 35mA
izejas signāls: analogais un digitālais

Pinout

Augsnes mitruma sensoram FC-28 ir četras tapas:

VCC: jauda
A0: analogā izeja
D0: digitālā izeja
GND: zemējums

Modulī ir arī potenciometrs, kas iestatīs sliekšņa vērtību. Šī sliekšņa vērtība tiks salīdzināta ar LM393 salīdzinātāju. Gaismas diode mums signalizēs par vērtību virs vai zem sliekšņa.

Analogais režīms

Lai pievienotu sensoru analogajā režīmā, mums ir jāizmanto sensora analogā izeja. Augsnes mitruma sensors FC-28 pieņem analogās izejas vērtības no 0 līdz 1023.

Mitrums tiek mērīts procentos, tāpēc mēs salīdzināsim šīs vērtības no 0 līdz 100 un pēc tam parādīsim tās sērijas monitorā. Varat iestatīt dažādas mitruma vērtības un ieslēgt/izslēgt ūdens sūkni atbilstoši šīm vērtībām.

Elektroinstalācijas shēma

Pievienojiet augsnes mitruma sensoru FC-28 ar Arduino šādi:

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

Kods analogajai izejai

Analogajai izvadei mēs rakstām šādu kodu:

int sensor_pin = A0; int izvades_vērtība ; void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Nolasīšana no sensora..."); delay(2000); ) void loop() ( output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = karte(izejas_vērtība) ,550,0,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(izejas_vērtība); Serial.println("%"); aizkave(1000); )

Koda skaidrojums

Pirmkārt, mēs definējām divus mainīgos, vienu augsnes mitruma sensora kontaktam un otru sensora izejas glabāšanai.

int sensor_pin = A0; int izvades_vērtība ;

Iestatīšanas funkcijā komanda Serial.begin (9600) palīdzēs saziņā starp Arduino un seriālo monitoru. Pēc tam parastajā displejā mēs izdrukāsim “Lasīšana no sensora ...”.

Void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Nolasīšana no sensora..."); delay(2000); )

Cilpas funkcijā mēs nolasīsim vērtību no sensora analogās izejas un saglabāsim vērtību mainīgajā izvades_vērtība. Pēc tam salīdzināsim izejas vērtības no 0-100, jo mitrums tiek mērīts procentos. Kad mēs ņēmām rādījumus no sausas augsnes, sensora vērtība bija 550, bet mitrā augsnē sensora vērtība bija 10. Mēs salīdzinājām šīs vērtības, lai iegūtu mitruma vērtību. Pēc tam mēs izdrukājām šīs vērtības sērijas monitorā.

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

Digitālais režīms

Lai pievienotu augsnes mitruma sensoru FC-28 digitālajā režīmā, mēs savienosim sensora digitālo izvadi ar Arduino digitālo tapu.

Sensora modulis satur potenciometru, ko izmanto sliekšņa vērtības iestatīšanai. Pēc tam sliekšņa vērtība tiek salīdzināta ar sensora izvades vērtību, izmantojot LM393 komparatoru, kas tiek novietots uz FC-28 sensora moduļa. LM393 komparators salīdzina sensora izejas vērtību un sliekšņa vērtību un pēc tam dod mums izejas vērtību, izmantojot digitālo izvadi.

Kad sensora vērtība ir lielāka par sliekšņa vērtību, digitālā izeja mums dos 5 V un iedegsies sensora LED. Pretējā gadījumā, ja sensora vērtība ir mazāka par šo sliekšņa vērtību, 0V tiks pārraidīts uz digitālo izeju un LED neiedegas.

Elektroinstalācijas shēma

Augsnes mitruma sensora FC-28 un Arduino savienojumi digitālajā režīmā ir šādi:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
D0 FC-28 → Pin 12 Arduino
LED pozitīva → Pin 13 Arduino
LED mīnuss → GND Arduino

Kods digitālajam režīmam

Digitālā režīma kods ir norādīts zemāk:

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); kavēšanās (1000); ) )

Koda skaidrojums

Pirmkārt, mēs inicializējām 2 mainīgos, lai savienotu LED izeju un sensora digitālo izvadi.

int led_pin = 13; int sensor_pin = 8;

Iestatīšanas funkcijā mēs deklarējam LED tapu kā izejas tapu, jo caur to mēs ieslēgsim LED. Sensora tapu mēs deklarējām kā ievades tapu, jo Arduino caur šo tapu saņems vērtības no sensora.

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

Cilpas funkcijā mēs lasām no sensora izejas. Ja vērtība ir lielāka par sliekšņa vērtību, iedegsies gaismas diode. Ja sensora vērtība ir zem sliekšņa vērtības, indikators izslēgsies.

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

Ar to noslēdzas ievadstunda par darbu ar Arduino sensoru FC-28. Veiksmi jūsu projektos.

Sveiki visiem, šodien mūsu rakstā mēs apskatīsim, kā ar savām rokām izveidot augsnes mitruma sensoru. Pašražošanas iemesls var būt sensoru nodilums (korozija, oksidācija), vai vienkārši nespēja iegādāties, ilga gaidīšana un vēlme kaut ko izgatavot ar savām rokām. Manā gadījumā vēlme izgatavot sensoru pašam bija nodilums, fakts ir tāds, ka sensora zonde ar pastāvīgu sprieguma padevi mijiedarbojas ar augsni un mitrumu, kā rezultātā tas oksidējas. Piemēram, SparkFun sensori pārklāj to ar īpašu sastāvu (Electroless Nickel Immersion Gold), lai palielinātu darba resursus. Tāpat, lai paildzinātu sensora kalpošanas laiku, sensoram strāvu labāk pievadīt tikai mērījumu laikā.
Kādā "skaistajā" dienā pamanīju, ka mana laistīšanas sistēma lieki mitrina augsni, pārbaudot sensoru, izņēmu zondi no augsnes un ieraudzīju šādu:

Sakarā ar koroziju starp zondēm parādās papildu pretestība, kā rezultātā signāls kļūst mazāks un arduino uzskata, ka augsne ir sausa. Tā kā es izmantoju analogo signālu, es neveidosu ķēdi ar ciparu izvadi uz salīdzinājuma, lai vienkāršotu ķēdi.

Diagrammā parādīts augsnes mitruma sensora komparators, daļa, kas pārvērš analogo signālu digitālajā, ir atzīmēta ar sarkanu krāsu. Neatzīmētā daļa ir daļa, kas mums ir nepieciešama, lai pārvērstu mitrumu analogā signālā, un mēs to izmantosim. Nedaudz zemāk es iedevu diagrammu zondu savienošanai ar arduino.

Diagrammas kreisajā daļā parādīts, kā zondes ir savienotas ar arduino, un es atnesu labo daļu (ar rezistoru R2), lai parādītu, kā mainās ADC rādījumi. Zondes nolaižot zemē, starp tām veidojas pretestība (shēmā es to nosacīti attēloju R2), ja augsne ir sausa, tad pretestība ir bezgala liela, un, ja tā ir mitra, tad tai ir tendence uz 0. Tā kā abas pretestības R1 un R2 veido sprieguma dalītāju un viduspunkts ir izeja (out a0), tad izejas spriegums ir atkarīgs no pretestības R2 vērtības. Piemēram, ja pretestība R2 \u003d 10Kom, tad spriegums būs 2,5 V. Jūs varat pielodēt pretestību uz vadiem, lai neveiktu papildu atsaisti, rādījumu stabilitātei varat pievienot 0,01 uF kondensatoru starp padevi un izeju. savienojuma shēma ir šāda:

Tā kā mēs esam tikuši galā ar elektrisko daļu, mēs varam pāriet uz mehānisko daļu. Zondu ražošanai labāk ir izmantot materiālu, kas ir vismazāk jutīgs pret koroziju, lai paildzinātu sensora kalpošanas laiku. Var izmantot "nerūsējošo tēraudu" vai cinkotu metālu, var izvēlēties jebkuru formu, var izmantot pat divus stieples gabalus. Zondēm izvēlējos "galvanizāciju", kā fiksācijas materiālu izmantoju nelielu getinaka gabaliņu. Ir arī vērts padomāt, ka uzstājībai starp zondēm jābūt 5mm-10mm, bet nevajadzētu darīt vairāk. Sensoru vadus pielodēju pie cinkošanas galiem. Lūk, kas notika beigās:

Sīkāku fotoreportāžu netaisīju, viss tik vienkārši. Un šeit ir fotoattēls darbībā:

Kā jau norādīju iepriekš, sensoru labāk izmantot tikai mērīšanas laikā. Labākais variants ir ieslēgt caur tranzistora slēdzi, bet, tā kā mans strāvas patēriņš bija 0,4 mA, varu ieslēgt tieši. Lai mērījumu laikā piegādātu spriegumu, varat savienot VCC sensora kontaktu ar PWM tapu vai izmantot digitālo izvadi, lai mērīšanas laikā nodrošinātu augstu (HIGH) līmeni, un pēc tam iestatīt to zemu. Ir arī vērts padomāt, ka pēc sprieguma pieslēgšanas sensoram ir jāgaida zināms laiks, līdz rādījumi stabilizējas. Piemērs, izmantojot PWM:

Int sensors = A0; int jaudas_sensors = 3;

anulēt iestatīšanu()(
// ievietojiet šeit savu iestatīšanas kodu, lai palaistu vienu reizi:
Serial.begin(9600);
analogWrite(jaudas_sensors, 0);
}

void loop() (

kavēšanās (10000);
Serial.print("Suhost" : ");
Serial.println(analogRead(sensors));
analogWrite(jaudas_sensors, 255);
kavēšanās (10000);
}

Paldies visiem par uzmanību!

Daudziem dārzkopjiem un dārzkopjiem darba slodzes vai atvaļinājuma laikā ir liegta iespēja ikdienā rūpēties par iestādītajiem dārzeņiem, ogām, augļu kokiem. Tomēr augiem nepieciešama regulāra laistīšana. Ar vienkāršu automatizētu sistēmu palīdzību jūs varat nodrošināt, ka jūsu vietnes augsne saglabās nepieciešamo un stabilu mitrumu visu jūsu prombūtnes laiku. Lai uzbūvētu dārza laistīšanas sistēmu, būs nepieciešams galvenais vadības elements – augsnes mitruma sensors.

Mitruma sensors

Mitruma sensorus dažreiz dēvē arī par mitruma mērītājiem vai mitruma sensoriem. Gandrīz visi tirgū pieejamie augsnes mitruma mērītāji mēra mitrumu pretestības veidā. Šī nav pilnīgi precīza metode, jo tajā nav ņemtas vērā izmērītā objekta elektrolītiskās īpašības. Ierīces rādījumi var atšķirties ar vienādu augsnes mitrumu, bet ar atšķirīgu skābumu vai sāls saturu. Bet dārzniekiem-eksperimentētājiem instrumentu absolūtie rādījumi nav tik svarīgi kā relatīvie, kurus noteiktos apstākļos var konfigurēt ūdens padeves izpildmehānismam.

Rezistīvās metodes būtība ir tāda, ka ierīce mēra pretestību starp diviem vadītājiem, kas novietoti zemē 2-3 cm attālumā viens no otra. Šis ir ierastais ommetrs, kas ir iekļauts jebkurā digitālajā vai analogajā testētājā. Iepriekš šie instrumenti tika saukti avometri.

Ir arī ierīces ar iebūvētu vai tālvadības indikatoru, lai kontrolētu augsnes stāvokli.

Elektrovadītspējas atšķirību ir viegli izmērīt pirms laistīšanas un pēc laistīšanas, izmantojot piemēru podu ar alvejas telpaugu. Nolasīšana pirms laistīšanas 101,0 kOhm.

Nolasījums pēc laistīšanas pēc 5 minūtēm 12,65 kOhm.

Bet parasts testeris parādīs tikai augsnes laukuma pretestību starp elektrodiem, bet nevarēs palīdzēt automātiskajā laistīšanā.

Automatizācijas darbības princips

Automātiskajās laistīšanas sistēmās parasti ir spēkā noteikums “laistīt vai nelaistīt”. Kā likums, nevienam nav jāregulē ūdens spiediena spēks. Tas ir saistīts ar dārgu vadāmu vārstu un citu nevajadzīgu, tehnoloģiski sarežģītu ierīču izmantošanu.

Gandrīz visiem tirgū esošajiem mitruma sensoriem, papildus diviem elektrodiem, ir arī salīdzinājums. Šī ir vienkāršākā analogā-digitālā ierīce, kas pārvērš ienākošo signālu digitālā formā. Tas ir, pie iestatītā mitruma līmeņa tā izejā iegūsit vienu vai nulle (0 vai 5 volti). Šis signāls kļūs par nākamā izpildmehānisma avotu.

Automātiskajai laistīšanai visracionālākais būtu izmantot elektromagnētisko vārstu kā izpildmehānismu. Tas ir iekļauts cauruļu pārtraukumos, un to var izmantot arī mikropilienu apūdeņošanas sistēmās. Ieslēdzas, pieslēdzot 12 V.

Vienkāršām sistēmām, kas darbojas pēc principa “sensors strādāja - ūdens aizgāja”, pietiek ar komparatoru LM393. Mikroshēma ir divkāršs darbības pastiprinātājs ar iespēju saņemt komandas signālu izejā ar regulējamu ieejas līmeni. Mikroshēmai ir papildu analogā izeja, ko var savienot ar programmējamu kontrolieri vai testeri. Aptuvenais padomju analogs LM393 dubultajam komparatoram ir 521CA3 mikroshēma.

Attēlā parādīts gatavs mitruma slēdzis kopā ar Ķīnā ražotu sensoru tikai par USD 1.

Zemāk ir pastiprināta versija ar izejas strāvu 10A ar mainīgu spriegumu līdz 250 V par USD 3-4.

Apūdeņošanas automatizācijas sistēmas

Ja interesē pilnvērtīga automātiskā laistīšanas sistēma, tad jādomā par programmējamā kontrollera iegādi. Ja platība ir maza, tad pietiek ar 3-4 mitruma sensoru uzstādīšanu dažāda veida apūdeņošanai. Piemēram, dārzam ir nepieciešams mazāk laistīšanas, avenēm patīk mitrums, un melonēm ir nepieciešams pietiekami daudz ūdens no augsnes, izņemot īpaši sausos periodus.

Pamatojoties uz mūsu pašu novērojumiem un mitruma sensoru mērījumiem, varam aptuveni aprēķināt ūdens apgādes efektivitāti un lietderību teritorijās. Procesori ļauj veikt sezonālās korekcijas, var izmantot mitruma mērītāju rādījumus, ņemt vērā nokrišņus, gadalaikus.

Daži augsnes mitruma sensori ir aprīkoti ar RJ-45 interfeisu savienošanai ar tīklu. Procesora programmaparatūra ļauj konfigurēt sistēmu tā, lai tā informētu par laistīšanas nepieciešamību, izmantojot sociālos tīklus vai SMS. Tas noder gadījumos, kad nav iespējams pieslēgt automatizētu laistīšanas sistēmu, piemēram, telpaugiem.

Apūdeņošanas automatizācijas sistēmai tas ir ērti lietojams kontrolieri ar analogajām un kontaktu ieejām, kas savieno visus sensorus un pārraida to rādījumus, izmantojot vienu kopni uz datoru, planšetdatoru vai mobilo tālruni. Izpildierīces tiek kontrolētas, izmantojot WEB interfeisu. Visizplatītākie universālie kontrolleri ir:

MegaD-328;
Arduino;
mednieks;
Toro.

Tās ir elastīgas ierīces, kas ļauj precīzi noregulēt automātisko laistīšanas sistēmu un uzticēt tai pilnīgu kontroli pār dārzu.

Vienkārša apūdeņošanas automatizācijas shēma

Vienkāršākā apūdeņošanas automatizācijas sistēma sastāv no mitruma sensora un vadības ierīces. Jūs varat izgatavot augsnes mitruma sensoru ar savām rokām. Jums būs nepieciešamas divas naglas, 10 kΩ rezistors un barošanas avots ar izejas spriegumu 5 V. Piemērots no mobilā tālruņa.

Kā ierīci, kas izdos komandu laistīšanai, varat izmantot mikroshēmu LM393. Jūs varat iegādāties gatavu mezglu vai salikt to pats, tad jums būs nepieciešams:

rezistori 10 kOhm - 2 gab;
rezistori 1 kOhm - 2 gab;
rezistori 2 kOhm - 3 gab;
mainīgs rezistors 51-100 kOhm - 1 gab;
Gaismas diodes - 2 gab;
jebkura diode, nav jaudīga - 1 gab;
tranzistors, jebkura vidējas jaudas PNP (piemēram, KT3107G) - 1 gab;
kondensatori 0,1 mikroni - 2 gab;
LM393 mikroshēma - 1 gab;
relejs ar slieksni 4 V;
shēmas plate.

Montāžas shēma ir parādīta zemāk.

Pēc montāžas pievienojiet moduli barošanas avotam un augsnes mitruma līmeņa sensoram. Pievienojiet testeri LM393 salīdzinājuma izejai. Iestatiet izslēgšanas slieksni, izmantojot apgriešanas rezistoru. Laika gaitā tas būs jālabo, iespējams, vairāk nekā vienu reizi.

LM393 salīdzinājuma shēmas shēma un kontaktdakša ir parādīta zemāk.

Vienkāršākā automatizācija ir gatava. Pietiek ar aizvēršanas spailēm pievienot izpildmehānismu, piemēram, elektromagnētisko vārstu, kas ieslēdz un izslēdz ūdens padevi.

Apūdeņošanas automātikas izpildmehānismi

Galvenā apūdeņošanas automatizācijas iedarbināšanas ierīce ir elektronisks vārsts ar un bez ūdens plūsmas kontroles. Pēdējie ir lētāki, vieglāk kopjami un apsaimniekojami.

Ir daudz kontrolētu celtņu un citu ražotāju.

Ja jūsu vietnei ir problēmas ar ūdens piegādi, iegādājieties solenoīda vārstus ar plūsmas sensoru. Tas novērsīs solenoīda izdegšanu, ja ūdens spiediens pazeminās vai ūdens padeve neizdodas.

Automātisko apūdeņošanas sistēmu trūkumi

Augsne ir neviendabīga un atšķiras pēc sastāva, tāpēc viens mitruma sensors var parādīt dažādus datus blakus esošajās teritorijās. Turklāt daži apgabali ir koku ēnoti un ir mitrāki nekā saulainās vietās. Tāpat būtiska ietekme ir pazemes ūdeņu tuvumam, to līmenim attiecībā pret horizontu.

Izmantojot automatizētu apūdeņošanas sistēmu, jāņem vērā teritorijas ainava. Vietni var iedalīt sektoros. Katrā sektorā uzstādiet vienu vai vairākus mitruma sensorus un katram aprēķiniet savu darbības algoritmu. Tas ievērojami sarežģīs sistēmu, un maz ticams, ka jūs varēsit iztikt bez kontrollera, taču pēc tam tas gandrīz pilnībā ietaupīs jūs no laika tērēšanas smieklīgai stāvēšanai ar šļūteni rokās zem karstās saules. Bez jūsu līdzdalības augsne tiks piepildīta ar mitrumu.

Efektīvas automatizētas apūdeņošanas sistēmas izveide nevar balstīties tikai uz augsnes mitruma sensoru rādījumiem. Obligāti papildus jāizmanto temperatūras un gaismas sensori, jāņem vērā dažādu sugu augu fizioloģiskā nepieciešamība pēc ūdens. Jāņem vērā arī sezonālās izmaiņas. Daudzi uzņēmumi, kas ražo apūdeņošanas automatizācijas sistēmas, piedāvā elastīgu programmatūru dažādiem reģioniem, apgabaliem un kultūrām.

Iegādājoties sistēmu ar mitruma sensoru, neiekrītiet muļķīgos mārketinga saukļos: mūsu elektrodi ir apzeltīti. Pat ja tas tā ir, jūs tikai bagātināsit augsni ar cēlmetālu ne pārāk godīgu uzņēmēju plākšņu un maku elektrolīzes procesā.

Secinājums

Šajā rakstā tika runāts par augsnes mitruma sensoriem, kas ir galvenais automātiskās laistīšanas vadības elements. Un arī tika padomāts par apūdeņošanas automatizācijas sistēmas darbības principu, kuru var iegādāties gatavu vai salikt pats. Vienkāršākā sistēma sastāv no mitruma sensora un vadības ierīces, kuras montāžas shēma "dari pats" tika prezentēta arī šajā rakstā.

Instrumentu, ko izmanto mitruma līmeņa mērīšanai, sauc par higrometru vai vienkārši mitruma sensoru. Ikdienā mitrums ir svarīgs parametrs, un bieži vien ne tikai visparastākajai dzīvei, bet arī dažādām iekārtām, un lauksaimniecībai (augsnes mitrums) un daudz ko citu.

Jo īpaši mūsu pašsajūta ir ļoti atkarīga no gaisa mitruma pakāpes. Īpaši jutīgi pret mitrumu ir no laikapstākļiem atkarīgi cilvēki, kā arī cilvēki, kas cieš no hipertensijas, bronhiālās astmas, sirds un asinsvadu sistēmas slimībām.

Ar augstu gaisa sausumu pat veseli cilvēki izjūt diskomfortu, miegainību, niezi un ādas kairinājumu. Bieži vien sausais gaiss var provocēt elpošanas sistēmas slimības, sākot ar akūtām elpceļu infekcijām un akūtām elpceļu vīrusu infekcijām un beidzot ar pneimoniju.

Uzņēmumos gaisa mitrums var ietekmēt produktu un iekārtu drošību, un lauksaimniecībā augsnes mitruma ietekme uz auglību u.c. ir nepārprotama. mitruma sensori - higrometri.

Dažas tehniskās ierīces sākotnēji tiek kalibrētas līdz stingri noteiktai nozīmei, un dažreiz, lai precīzi noregulētu ierīci, ir svarīgi, lai būtu precīza mitruma vērtība vidē.

Mitrums var izmērīt ar vairākiem iespējamiem lielumiem:

Lai noteiktu gan gaisa, gan citu gāzu mitrumu, mērījumus veic gramos uz kubikmetru, runājot par mitruma absolūto vērtību, vai RH vienībās, runājot par relatīvo mitrumu.

Mitruma mērījumiem cietās vai šķidrumos ir piemēroti mērījumi procentos no testa paraugu masas.

Lai noteiktu mitruma saturu slikti sajaucamiem šķidrumiem, mērvienība būs ppm (cik ūdens daļu ir 1 000 000 parauga svara daļās).

Saskaņā ar darbības principu higrometrus iedala:

kapacitatīvs;

pretestības;

termistors;

optiskais;

elektroniski.

Kapacitatīvie higrometri savā vienkāršākajā formā ir kondensatori, kuru spraugā ir gaiss kā dielektriķis. Ir zināms, ka gaisa dielektriskā konstante ir tieši saistīta ar mitrumu, un dielektriķa mitruma izmaiņas izraisa izmaiņas gaisa kondensatora kapacitātē.

Sarežģītāka kapacitatīvā gaisa spraugas mitruma sensora versija satur dielektriķi, kura dielektriskā konstante var ievērojami mainīties mitruma ietekmē. Šī pieeja padara sensora kvalitāti labāku nekā tikai ar gaisu starp kondensatora plāksnēm.

Otrā iespēja ir labi piemērota cietvielu ūdens satura mērījumu veikšanai. Pētāmais objekts tiek novietots starp šāda kondensatora plāksnēm, piemēram, objekts var būt planšetdators, un pats kondensators ir savienots ar svārstību ķēdi un elektronisko ģeneratoru, kamēr tiek mērīta iegūtās ķēdes dabiskā frekvence. , un kapacitāte, kas iegūta, ievadot pētāmo paraugu, tiek “aprēķināta” no izmērītās frekvences.

Protams, šai metodei ir arī daži trūkumi, piemēram, ja parauga mitrums ir zem 0,5%, tas būs neprecīzs, turklāt pētījuma gaitā izmērītais paraugs ir jāattīra no daļiņām ar lielu dielektrisko izmaiņu.

Trešais kapacitatīvā mitruma sensora veids ir kapacitatīvs plānslāņa higrometrs. Tas ietver substrātu, uz kura ir uzklāti divi ķemmes elektrodi. Plākšņu lomu šajā gadījumā spēlē ķemmes elektrodi. Termiskās kompensācijas nolūkā sensorā papildus tiek ievietoti divi papildu temperatūras sensori.

Šāds sensors ietver divus elektrodus, kas tiek uzklāti uz pamatnes, un virs pašiem elektrodiem tiek uzklāts materiāla slānis, kas izceļas ar diezgan zemu pretestību, kas tomēr ļoti atšķiras atkarībā no mitruma.

Piemērots materiāls ierīcē var būt alumīnija oksīds. Šis oksīds labi absorbē ūdeni no ārējās vides, savukārt tā pretestība ievērojami mainās. Rezultātā šāda sensora mērīšanas ķēdes kopējā pretestība būs būtiski atkarīga no mitruma. Tātad plūstošās strāvas lielums norādīs mitruma līmeni. Šāda veida sensoru priekšrocība ir to zemā cena.

Termistora higrometrs sastāv no identisku termistoru pāra. Starp citu, mēs atgādinām, ka - tas ir nelineārs elektronisks komponents, kura pretestība ir ļoti atkarīga no tā temperatūras.

Viens no ķēdē iekļautajiem termistoriem tiek ievietots noslēgtā kamerā ar sausu gaisu. Un otrs ir kamerā ar atverēm, caur kurām tajā ieplūst gaiss ar raksturīgu mitrumu, kura vērtība ir jāmēra. Termistori ir savienoti tilta ķēdē, vienai no tilta diagonālēm tiek pielikts spriegums, bet rādījumi tiek ņemti no otras diagonāles.

Gadījumā, ja spriegums izejas spailēs ir nulle, abu komponentu temperatūras ir vienādas, līdz ar to mitrums ir vienāds. Gadījumā, ja izejā tiek iegūts spriegums, kas nav nulle, tas norāda uz mitruma atšķirību kamerās. Tātad, atbilstoši mērījumu laikā iegūtā sprieguma vērtībai, tiek noteikts mitrums.

Nepieredzējušam pētniekam var rasties pamatots jautājums, kāpēc termistora temperatūra mainās, kad tas mijiedarbojas ar mitru gaisu? Bet lieta ir tāda, ka, palielinoties mitrumam, ūdens no termistora korpusa sāk iztvaikot, savukārt korpusa temperatūra samazinās, un jo augstāks ir mitrums, jo intensīvāka notiek iztvaikošana un jo ātrāk termistors atdziest.

4) Optiskais (kondensācijas) mitruma sensors

Šis sensora veids ir visprecīzākais. Optiskā mitruma sensora darbības pamatā ir parādība, kas saistīta ar “rasas punkta” jēdzienu. Brīdī, kad temperatūra sasniedz rasas punktu, gāzveida un šķidrā fāze atrodas termodinamiskā līdzsvarā.

Tātad, ja paņemat stiklu un uzstādāt to gāzveida vidē, kur temperatūra pētījuma laikā ir virs rasas punkta, un pēc tam sākat šī stikla dzesēšanas procesu, tad pie noteiktas temperatūras sāksies ūdens kondensāts. veidojoties uz stikla virsmas, šie ūdens tvaiki sāks pāriet šķidrā fāzē. Šī temperatūra būs tikai rasas punkts.

Tātad rasas punkta temperatūra ir nesaraujami saistīta un ir atkarīga no tādiem parametriem kā mitrums un spiediens vidē. Tā rezultātā, ja ir iespēja izmērīt spiedienu un rasas punkta temperatūru, būs viegli noteikt mitrumu. Šis princips ir optisko mitruma sensoru darbības pamatā.

Vienkāršākā šāda sensora shēma sastāv no gaismas diodes, kas spīd uz spoguļa virsmas. Spogulis atspoguļo gaismu, mainot tās virzienu un novirzot to uz fotodetektoru. Šajā gadījumā spoguli var sildīt vai atdzesēt, izmantojot īpašu augstas precizitātes temperatūras kontroles ierīci. Bieži vien šāda ierīce ir termoelektrisks sūknis. Protams, uz spoguļa ir uzstādīts temperatūras sensors.

Pirms mērījumu sākšanas spoguļa temperatūra tiek iestatīta uz vērtību, kas, kā zināms, ir augstāka par rasas punkta temperatūru. Pēc tam tiek veikta pakāpeniska spoguļa dzesēšana. Brīdī, kad temperatūra sāks šķērsot rasas punktu, ūdens pilieni nekavējoties sāks kondensēties uz spoguļa virsmas, un gaismas stars no diodes to dēļ saplīsīs, izkliedēsies, un tas novedīs pie tā samazināšanās. strāva fotodetektora ķēdē. Izmantojot atgriezenisko saiti, fotodetektors mijiedarbojas ar spoguļa temperatūras regulatoru.

Tātad, pamatojoties uz informāciju, kas saņemta signālu veidā no fotodetektora, temperatūras regulators saglabās temperatūru uz spoguļa virsmas tieši vienādu ar rasas punktu, un temperatūras sensors attiecīgi rādīs temperatūru. Tātad pie zināma spiediena un temperatūras ir iespējams precīzi noteikt galvenos mitruma rādītājus.

Optiskajam mitruma sensoram ir visaugstākā precizitāte, kas nav sasniedzama cita veida sensoriem, kā arī histerēzes trūkums. Trūkums ir augstākā cena, kā arī liels enerģijas patēriņš. Turklāt ir jānodrošina, lai spogulis būtu tīrs.

Elektroniskā gaisa mitruma sensora darbības princips ir balstīts uz elektrolīta koncentrācijas izmaiņām, kas pārklāj jebkuru elektrisko izolācijas materiālu. Ir šādas ierīces ar automātisku apkuri, atsaucoties uz rasas punktu.

Bieži rasas punkts tiek mērīts virs koncentrēta litija hlorīda šķīduma, kas ir ļoti jutīgs pret minimālām mitruma izmaiņām. Maksimālai ērtībai šāds higrometrs bieži ir papildus aprīkots ar termometru. Šai ierīcei ir augsta precizitāte un zema kļūdu iespējamība. Tas spēj izmērīt mitrumu neatkarīgi no apkārtējās vides temperatūras.

Populāri ir arī vienkāršie elektroniskie higrometri divu elektrodu veidā, kurus vienkārši iespiež augsnē, kontrolējot tās mitruma saturu atbilstoši vadītspējas pakāpei, atkarībā no tieši šī mitruma satura. Šādus sensorus iecienījuši fani, jo ērti var iestatīt automātisku dārza dobes vai puķu laistīšanu podā, ja nav laika vai nav ērti laistīt manuāli.

Pirms sensora iegādes apsveriet, kas jums būs jāmēra, relatīvais vai absolūtais mitrums, gaiss vai augsne, kāds ir paredzamais mērījumu diapazons, vai histerēze ir svarīga un kāda precizitāte ir nepieciešama. Visprecīzākais sensors ir optiskais. Pievērsiet uzmanību IP aizsardzības klasei, darba temperatūras diapazonam, atkarībā no konkrētajiem apstākļiem, kur sensors tiks izmantots, vai parametri jums ir piemēroti.

Arduino augsnes mitruma sensors paredzēts, lai noteiktu mitruma saturu zemē, kurā tas ir iegremdēts. Tas ļauj jums zināt, vai jūsu mājas vai dārza augi ir zem vai pārāk laistīti. Šī moduļa pievienošana kontrollerim ļauj automatizēt augu, sakņu dārza vai plantācijas laistīšanas procesu (sava veida "gudrā laistīšana").

Modulis sastāv no divām daļām: kontaktzondes YL-69 un sensora YL-38, komplektā iekļauti vadi pieslēgšanai Starp abiem YL-69 zondes elektrodiem tiek izveidots neliels spriegums. Ja augsne ir sausa, pretestība ir augsta un strāva būs mazāka. Ja zeme ir mitra, pretestība ir mazāka, strāva ir nedaudz lielāka. Pēc galīgā analogā signāla var spriest par mitruma pakāpi. Zonde YL-69 ir savienota ar zondi YL-38, izmantojot divus vadus. Papildus tapām savienošanai ar zondi, YL-38 sensoram ir četras tapas savienošanai ar kontrolieri.

Vcc – sensoru barošana;
GND - zemējums;
A0 - analogā vērtība;
D0 ir mitruma līmeņa digitālā vērtība.

Sensors YL-38 ir veidots uz komparatora LM393 bāzes, kas izvada spriegumu uz D0 izeju pēc principa: mitra augsne – zems loģikas līmenis, sausa augsne – augsts loģikas līmenis. Līmeni nosaka ar sliekšņa vērtību, ko var regulēt ar potenciometru. A0 tapa ir analogā vērtība, ko var pārsūtīt uz kontrolieri turpmākai apstrādei, analīzei un lēmumu pieņemšanai. Sensoram YL-38 ir divas gaismas diodes, kas norāda uz sensora strāvas padeves klātbūtni un digitālā signāla līmeni D0 izejā. Digitālās izejas D0 un līmeņa LED D0 klātbūtne ļauj izmantot moduli autonomi, bez savienojuma ar kontrolieri.

Moduļa specifikācijas

Barošanas spriegums: 3,3-5 V;
Strāvas patēriņš 35 mA;
Izeja: digitālā un analogā;
Moduļa izmērs: 16×30 mm;
Zondes izmērs: 20×60 mm;
Kopējais svars: 7,5g

Lietošanas piemērs

Apsveriet iespēju pievienot augsnes mitruma sensoru Arduino. Izveidosim projektu par augsnes mitruma indikatoru telpaugam (tavs mīļākais zieds, kuru dažkārt aizmirsti laistīt). Lai norādītu augsnes mitruma līmeni, izmantosim 8 gaismas diodes. Projektam mums ir nepieciešama šāda informācija:

Arduino Uno valde
Augsnes mitruma sensors
8 gaismas diodes
Maizes dēlis
Savienojošie vadi.

Mēs saliksim ķēdi, kas parādīta attēlā zemāk

Sāksim Arduino IDE. Izveidosim jaunu skici un pievienosim tai sekojošas rindas: // Augsnes mitruma sensors // http: // vietne // kontakts sensora analogās izejas pievienošanai int aPin=A0; // tapas indikācijas gaismas diožu savienošanai int ledPins=(4,5,6,7,8,9,10,11); // mainīgais sensora vērtības saglabāšanai int avalue=0; // mainīgs kvēlojošo gaismas diožu skaits int countled=8; // pilna laistīšanas vērtība int minvalue=220; // kritiskā sausuma vērtība int maxvalue=600; void setup() ( // seriālā porta inicializācija Serial.begin(9600); // LED indikācijas tapu iestatīšana // uz OUTPUT režīmu 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(vērtība); // mērogojiet vērtību par 8 gaismas diodēm countled=map(avalue,maxvalue,minvalue,0,7); // mitruma līmeņa indikācija priekš(int i=0;i<8;i++) ( if(i<=countled) digitalWrite(ledPins[i],HIGH); //iedegas gaismas diode else digitalWrite(ledPins[i],LOW ) ; // izslēdziet LED ) // pauze pirms nākamās vērtības saņemšanas 1000 ms aizkave (1000); ) Sensora analogā izeja ir savienota ar Arduino analogo ieeju, kas ir analogo-digitālo pārveidotājs (ADC) ar izšķirtspēju 10 biti, kas ļauj izvadei saņemt vērtības no 0 līdz 1023. ) tiks iegūti eksperimentāli. Lielāks augsnes sausums atbilst lielākai analogā signāla vērtībai. Izmantojot kartes funkciju, mēs mērogojam sensora analogo vērtību līdz mūsu LED indikatora vērtībai. Jo lielāks ir augsnes mitrums, jo lielāka ir LED indikatora vērtība (degošo gaismas diožu skaits). Savienojot šo indikatoru ar ziedu, mēs jau no tālienes varam redzēt uz indikatora mitruma pakāpi un noteikt laistīšanas nepieciešamību.