Stabils augsnes mitruma sensors, ko dari pats. Mitruma sensori - kā tie ir sakārtoti un darbojas

Tas atbrīvosies no vienmuļa, atkārtota darba, un augsnes mitruma sensors palīdzēs izvairīties no liekā ūdens - šādu ierīci salikt ar savām rokām nav nemaz tik grūti. Fizikas likumi nāk palīgā dārzniekam: mitrums augsnē kļūst par elektrisko impulsu vadītāju, un jo vairāk tā ir, jo mazāka ir pretestība. Kad mitrums samazinās, pretestība palielinās, un tas palīdz izsekot optimālajam laistīšanas laikam.

Augsnes mitruma sensora konstrukcija sastāv no diviem vadītājiem, kas ir savienoti ar vāju strāvas avotu, ķēdē jābūt rezistoram. Tiklīdz palielinās mitruma daudzums telpā starp elektrodiem, pretestība samazinās un strāva palielinās.

Mitrums izžūst - palielinās pretestība, samazinās strāvas stiprums.

Tā kā elektrodi atradīsies mitrā vidē, ieteicams tos ieslēgt caur atslēgu, lai samazinātu korozijas kaitīgo ietekmi. Normālos laikos sistēma tiek izslēgta un tikai nospiežot pogu, sāk pārbaudīt mitrumu.

Šāda veida augsnes mitruma sensorus var uzstādīt siltumnīcās – tie nodrošina automātisku laistīšanas vadību, līdz ar to sistēma var darboties vispār bez cilvēka iejaukšanās. Šajā gadījumā sistēma vienmēr būs darba stāvoklī, bet elektrodu stāvoklis būs jāuzrauga, lai tie nekļūtu nelietojami korozijas dēļ. Līdzīgas ierīces var uzstādīt uz dobēm un zālieniem brīvā dabā – tās ļaus uzreiz saņemt nepieciešamo informāciju.

Šajā gadījumā sistēma ir daudz precīzāka nekā vienkārša taustes sajūta. Ja cilvēks uzskata, ka zeme ir pilnīgi sausa, sensors parādīs līdz 100 augsnes mitruma vienībām (novērtējot decimāldaļās), uzreiz pēc laistīšanas šī vērtība palielinās līdz 600–700 vienībām.

Pēc tam sensors ļaus kontrolēt mitruma satura izmaiņas augsnē.

Ja sensoru paredzēts izmantot ārpus telpām, ieteicams rūpīgi noblīvēt tā augšējo daļu, lai novērstu informācijas izkropļojumus. Lai to izdarītu, to var pārklāt ar ūdensizturīgu epoksīdu.

Sensora konstrukcija ir salikta šādi:

• Galvenā daļa - divi elektrodi, kuru diametrs ir 3-4 mm, tie ir piestiprināti pie pamatnes, kas izgatavota no tekstolīta vai cita no korozijas aizsargāta materiāla.
• Vienā elektrodu galā ir jānogriež vītne, no otras puses, tie ir izgatavoti smailā veidā, lai ērtāk iegremdētu zemē.
• Tekstolīta plāksnē tiek izurbti caurumi, kuros ir ieskrūvēti elektrodi, tie jānostiprina ar uzgriežņiem un paplāksnēm.
• Izejošie vadi jānoved zem paplāksnēm, pēc tam elektrodi tiek izolēti. Elektrodu garums, kas tiks iegremdēts zemē, ir aptuveni 4-10 cm, atkarībā no izmantotā konteinera vai atvērtas gultas.
• Sensora darbināšanai nepieciešams 35 mA strāvas avots, sistēmai nepieciešams 5V spriegums. Atkarībā no mitruma daudzuma augsnē atgrieztā signāla diapazons būs 0-4,2 V. Pretestības zudums parādīs ūdens daudzumu augsnē.
• Augsnes mitruma sensors pa 3 vadiem ir savienots ar mikroprocesoru, šim nolūkam var iegādāties, piemēram, Arduino. Kontrolieris ļaus savienot sistēmu ar zummeru, lai atskanētu trauksmes signāls, kad augsnes mitrums ir pārāk zems, vai gaismas diodei, mainoties sensoram, apgaismojuma spilgtums mainīsies.

Šāda mājās gatavota ierīce var kļūt par daļu no automātiskās laistīšanas Smart Home sistēmā, piemēram, izmantojot MegD-328 Ethernet kontrolleri. Tīmekļa saskarne parāda mitruma līmeni 10 bitu sistēmā: diapazons no 0 līdz 300 norāda, ka zeme ir pilnīgi sausa, 300-700 - augsnē ir pietiekami daudz mitruma, vairāk nekā 700 - zeme ir mitra un laistīšana netiek veikta. nepieciešams.

Dizains, kas sastāv no kontrollera, releja un akumulatora, ir ievilkts jebkurā piemērotā korpusā, kuram var pielāgot jebkuru plastmasas kastīti.

Mājās šāda mitruma sensora lietošana būs ļoti vienkārša un tajā pašā laikā uzticama.

Augsnes mitruma sensora pielietojums var būt ļoti dažāds. Visbiežāk tos izmanto augu automātiskās laistīšanas un manuālās laistīšanas sistēmās:

1. Tos var uzstādīt puķu podos, ja augi ir jutīgi pret ūdens līmeni augsnē. Runājot par sukulentiem, piemēram, kaktusiem, ir nepieciešams uzņemt garus elektrodus, kas reaģēs uz mitruma līmeņa izmaiņām tieši pie saknēm. Tos var izmantot arī citiem trausliem augiem. Savienojums ar LED ļaus precīzi noteikt, kad ir pienācis laiks rīkoties.
2. Tie ir neaizstājami augu laistīšanas organizēšanā. Pēc līdzīga principa tiek montēti arī gaisa mitruma sensori, kas nepieciešami augu miglošanas sistēmas iedarbināšanai. Tas viss automātiski nodrošinās augu laistīšanu un normālu atmosfēras mitruma līmeni.
3. Laukos sensoru izmantošana ļaus nepaturēt prātā katras dobes laistīšanas laiku, elektrotehnika pati pastāstīs par ūdens daudzumu augsnē. Tas novērsīs pārmērīgu laistīšanu, ja nesen ir bijis lietus.
4. Sensoru izmantošana ir ļoti ērta dažos citos gadījumos. Piemēram, tie ļaus jums kontrolēt augsnes mitrumu pagrabā un zem mājas pie pamatiem. Dzīvoklī to var uzstādīt zem izlietnes: ja caurule sāks pilēt, automātika par to nekavējoties ziņos, un būs iespējams izvairīties no kaimiņu appludināšanas un turpmākiem remontdarbiem.
5. Vienkārša sensora ierīce ļaus vien dažu dienu laikā pilnībā aprīkot visas mājas un dārza problēmzonas ar brīdinājuma sistēmu. Ja elektrodi ir pietiekami gari, tos var izmantot ūdens līmeņa regulēšanai, piemēram, mākslīgā nelielā rezervuārā.

Sensora pašražošana palīdzēs aprīkot māju ar automātisko vadības sistēmu ar minimālām izmaksām.

Rūpnīcā ražotas detaļas ir viegli iegādāties tiešsaistē vai specializētā veikalā, lielāko daļu ierīču var salikt no materiāliem, kas vienmēr būs atrodami elektromīļa mājās.

Vairāk informācijas var atrast video.

Ne visiem dārzu un augļu dārzu īpašniekiem ir iespēja katru dienu rūpēties par saviem stādījumiem. Tomēr bez savlaicīgas laistīšanas nevar paļauties uz labu ražu.

Problēmas risinājums būs automātiska sistēma, kas ļauj nodrošināt, ka augsne jūsu teritorijā uztur nepieciešamo mitruma pakāpi visu jūsu prombūtnes laiku. Jebkuras automātiskās laistīšanas galvenā sastāvdaļa ir augsnes mitruma sensors.

Mitruma sensora jēdziens

Mitruma sensoram ir arī citi nosaukumi. To sauc par mitruma mērītāju vai mitruma sensoru.

Kā redzams augsnes mitruma sensoru fotoattēlā, šāda ierīce ir ierīce, kas sastāv no diviem vadiem, kas savienoti ar vāju elektroenerģijas avotu.

Palielinoties mitrumam starp elektrodiem, strāvas stiprums un pretestība samazinās, un otrādi, ja augsnē nav pietiekami daudz ūdens, šie rādītāji palielinās. Ierīce ieslēdzas, vienkārši nospiežot pogu.

Ņemiet vērā, ka elektrodi atradīsies mitrā augsnē. Tāpēc ieteicams ierīci ieslēgt, izmantojot taustiņu. Šis paņēmiens samazinās korozijas negatīvo ietekmi.

Kāpēc šī ierīce ir nepieciešama?

Mitruma mērītāji tiek uzstādīti ne tikai atklātā zemē, bet arī siltumnīcās. Laistīšanas laika kontrole ir tas, kam tiek izmantoti augsnes mitruma sensori. Jums nekas nav jādara, vienkārši ieslēdziet ierīci. Pēc tam tas darbosies bez jūsu līdzdalības.

Tomēr dārzniekiem un dārzniekiem jāuzrauga elektrodu stāvoklis, jo tie var tikt pakļauti kodīgai iznīcināšanai un rezultātā sabojāties.

Augsnes mitruma sensoru veidi

Apsveriet, kas ir augsnes mitruma sensori. Tos parasti iedala:

Kapacitatīvs. To dizains ir līdzīgs gaisa kondensatoram. Darba pamatā ir gaisa dielektrisko īpašību maiņa atkarībā no tā mitruma, kas izraisa jaudas palielināšanos vai samazināšanos.

Pretestības. To darbības princips ir mainīt higroskopiska materiāla pretestību atkarībā no tā, cik daudz mitruma tas satur.

Psihometriskā. Šādu sensoru darbības princips un ierīces shēma būs sarežģītāka. Tas ir balstīts uz siltuma zudumu fizikālo īpašību iztvaikošanas laikā. Instruments sastāv no sausā un mitrā detektora. Temperatūras starpība starp tām tiek izmantota, lai spriestu par ūdens tvaiku daudzumu gaisā.

Tiekšanās. Šis veids daudzējādā ziņā ir līdzīgs iepriekšējam, atšķirība ir ventilatorā, kas kalpo gaisa maisījuma sūknēšanai. Aspirācijas ierīces mitruma noteikšanai tiek izmantotas vietās ar vāju vai periodisku gaisa kustību.

Kuru mitruma sensoru izvēlēties, ir atkarīgs no katra konkrētā gadījuma. Ierīces izvēli ietekmē arī Jūsu uzstādītās automātiskās laistīšanas sistēmas īpašības un Jūsu finansiālās iespējas.

Materiāli, kas nepieciešami sensora izveidošanai ar savām rokām

Ja jūs nolemjat pats sākt izgatavot mitruma mērītāju, jums ir jāsagatavo:

• elektrodi ar diametru 3-4 mm - 2 gab .;
• tekstolīta bāze;
• uzgriežņi un paplāksnes.

Ražošanas instrukcijas

Kā ar savām rokām izveidot augsnes mitruma sensoru? Šeit ir īsa apmācība:

• 1. solis. Pievienojiet elektrodus pie pamatnes.
• Solis 2. Mēs nogriežam vītnes elektrodu galos un asinām tos otrā pusē, lai atvieglotu iegremdēšanu augsnē.
• Step.3. Pamatnē izveidojam caurumus un ieskrūvējam tajos elektrodus. Kā stiprinājumus izmantojam uzgriežņus un paplāksnes.
• Solis 4. Mēs izvēlamies nepieciešamos vadus, kas atbilst paplāksnēm.
• 5. solis. Izolējiet elektrodus. Mēs tos padziļinām zemē par 5 - 10 cm.

Piezīme!

Sensoram nepieciešams: strāva 35 mA un spriegums 5 V. Beigās mēs savienojam ierīci, izmantojot trīs vadus, kurus savienojam ar mikroprocesoru.

Kontrolieris ļauj apvienot sensoru ar skaņas signālu. Pēc tam tiek dots signāls, ja mitruma daudzums augsnē strauji samazinās. Alternatīva skaņas signālam var būt spuldze.

Augsnes mitruma sensors, bez šaubām, ir nepieciešama lieta mājsaimniecībā. Ja jums ir māja vai dārzs, tad noteikti parūpējieties par tā iegādi. Turklāt ierīce nemaz nav jāpērk, jo to var viegli izdarīt pats.

Augsnes mitruma sensoru foto

Piezīme!

Piezīme!

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 vides mitruma vērtība.

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 gaisa kondensatora kapacitātes izmaiņas.

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 LED, 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.