Stabilny czujnik wilgotności gleby do samodzielnego montażu. Czujniki wilgotności – jak są rozmieszczone i działają

Pozbędzie się monotonnej, powtarzalnej pracy, a czujnik wilgotności gleby pomoże uniknąć nadmiaru wody - montaż takiego urządzenia własnymi rękami nie jest taki trudny. Z pomocą ogrodnikowi przychodzą prawa fizyki: wilgoć w glebie staje się przewodnikiem impulsów elektrycznych, a im więcej, tym mniejszy opór. Gdy wilgotność spada, opór wzrasta, co pomaga śledzić optymalny czas podlewania.

Konstrukcja czujnika wilgotności gleby składa się z dwóch przewodów, które są podłączone do słabego źródła zasilania, w obwodzie musi być obecny rezystor. Gdy tylko ilość wilgoci w przestrzeni między elektrodami wzrasta, rezystancja maleje, a prąd wzrasta.

Wilgoć wysycha - opór wzrasta, siła prądu maleje.

Ponieważ elektrody będą znajdować się w wilgotnym środowisku, zaleca się ich włączanie kluczem, aby zmniejszyć szkodliwe skutki korozji. W normalnych czasach system jest wyłączony i zaczyna sprawdzać wilgotność dopiero po naciśnięciu przycisku.

Tego typu czujniki wilgotności gleby mogą być instalowane w szklarniach – zapewniają one automatyczne sterowanie nawadnianiem, dzięki czemu system może w ogóle funkcjonować bez ingerencji człowieka. W takim przypadku system zawsze będzie sprawny, ale stan elektrod będzie musiał być monitorowany, aby nie stały się bezużyteczne z powodu korozji. Podobne urządzenia można zainstalować na łóżkach i trawnikach na świeżym powietrzu – pozwolą one błyskawicznie otrzymać potrzebne informacje.

W tym przypadku system jest znacznie dokładniejszy niż zwykłe wrażenia dotykowe. Jeśli osoba uważa, że ​​grunt jest całkowicie suchy, czujnik pokaże do 100 jednostek wilgotności gleby (w systemie dziesiętnym), natychmiast po podlewaniu wartość ta wzrasta do 600-700 jednostek.

Następnie czujnik pozwoli Ci kontrolować zmianę zawartości wilgoci w glebie.

Jeśli czujnik ma być używany na zewnątrz, warto dokładnie uszczelnić jego górną część, aby nie dopuścić do zniekształcenia informacji. W tym celu można go pokryć wodoodporną żywicą epoksydową.

Konstrukcja czujnika jest zmontowana w następujący sposób:

• Główną częścią są dwie elektrody, których średnica wynosi 3-4 mm, są one przymocowane do podstawy wykonanej z tekstolitu lub innego materiału zabezpieczonego przed korozją.
• Na jednym końcu elektrod trzeba naciąć nić, z drugiej strony są one zaostrzone, aby wygodniej było zanurzyć się w ziemi.
• W płytce tekstolitu wiercone są otwory, w które wkręcane są elektrody, należy je przymocować za pomocą nakrętek i podkładek.
• Przewody wychodzące należy wprowadzić pod podkładki, po czym elektrody są izolowane. Długość elektrod, które zostaną zanurzone w ziemi to około 4-10 cm, w zależności od użytego pojemnika lub otwartego łoża.
• Do pracy czujnika wymagane jest źródło prądu 35 mA, układ wymaga napięcia 5V. W zależności od ilości wilgoci w glebie, zasięg sygnału zwrotnego wyniesie 0-4,2 V. Strata rezystancji pokaże ilość wody w glebie.
• Czujnik wilgotności gleby jest podłączony 3 przewodami do mikroprocesora, w tym celu można dokupić np. Arduino. Sterownik pozwoli na podłączenie systemu do brzęczyka, który uruchomi alarm, gdy wilgotność gleby jest zbyt niska, lub do diody LED, jasność oświetlenia zmieni się wraz ze zmianą czujnika.

Takie domowe urządzenie może stać się częścią automatycznego nawadniania w systemie Smart Home np. za pomocą sterownika Ethernet MegD-328. Interfejs sieciowy pokazuje poziom wilgotności w systemie 10-bitowym: zakres od 0 do 300 wskazuje, że grunt jest całkowicie suchy, 300-700 - gleba ma wystarczającą wilgotność, ponad 700 - grunt jest mokry i nie ma podlewania wymagany.

Konstrukcja składająca się z kontrolera, przekaźnika i baterii jest schowana w dowolnej odpowiedniej obudowie, do której można dostosować dowolne plastikowe pudełko.

W domu zastosowanie takiego czujnika wilgotności będzie bardzo proste, a jednocześnie niezawodne.

Zastosowanie czujnika wilgotności gleby może być bardzo różnorodne. Najczęściej stosowane są w systemach automatycznego podlewania i ręcznego podlewania roślin:

1. Mogą być instalowane w donicach, jeśli rośliny są wrażliwe na poziom wody w glebie. W przypadku sukulentów, takich jak kaktusy, konieczne jest zastosowanie długich elektrod, które będą reagowały na zmiany poziomu wilgotności bezpośrednio przy korzeniach. Mogą być również używane do innych kruchych roślin. Podłączenie do diody LED pozwoli ci dokładnie określić, kiedy nadszedł czas na prowadzenie.
2. Są niezbędne do organizacji podlewania roślin. Na podobnej zasadzie montowane są również czujniki wilgotności powietrza, które są potrzebne do uruchomienia systemu oprysku roślin. Wszystko to automatycznie zapewni podlewanie roślin i normalny poziom wilgotności powietrza.
3. Na wsi zastosowanie czujników pozwoli Ci nie pamiętać o czasie nawadniania każdego łóżka, sama elektrotechnika poinformuje Cię o ilości wody w glebie. Zapobiegnie to nadmiernemu podlewaniu, jeśli ostatnio padało.
4. W niektórych innych przypadkach użycie czujników jest bardzo wygodne. Na przykład pozwolą kontrolować wilgotność gleby w piwnicy i pod domem w pobliżu fundamentu. W mieszkaniu można go zainstalować pod zlewem: jeśli rura zacznie kapać, automatyka natychmiast to zgłosi i będzie można uniknąć zalania sąsiadów i późniejszych napraw.
5. Proste urządzenie czujnikowe pozwoli w ciągu zaledwie kilku dni w pełni wyposażyć wszystkie problematyczne obszary domu i ogrodu w system ostrzegawczy. Jeśli elektrody są wystarczająco długie, można je wykorzystać do kontroli poziomu wody np. w sztucznym oczku wodnym.

Własna produkcja czujnika pomoże wyposażyć dom w automatyczny system sterowania przy minimalnych kosztach.

Fabryczne komponenty można łatwo kupić przez Internet lub w specjalistycznym sklepie, większość urządzeń można zmontować z materiałów, które zawsze znajdą się w domu miłośnika elektryki.

Więcej informacji można znaleźć w filmie.

Nie wszyscy właściciele ogrodów i sadów mają okazję codziennie dbać o swoje nasadzenia. Niemniej jednak bez terminowego podlewania nie można liczyć na dobre zbiory.

Rozwiązaniem problemu będzie automatyczny system, który pozwoli Ci zadbać o to, aby gleba w Twojej okolicy utrzymywała wymagany stopień nawilżenia przez całą Twoją nieobecność. Głównym elementem każdego automatycznego nawadniania jest czujnik wilgotności gleby.

Koncepcja czujnika wilgotności

Czujnik wilgotności ma też inne nazwy. Nazywa się to miernikiem wilgotności lub czujnikiem wilgotności.

Jak widać na zdjęciu czujników wilgotności gleby, takie urządzenie to urządzenie składające się z dwóch przewodów podłączonych do słabego źródła energii elektrycznej.

Wraz ze wzrostem wilgotności między elektrodami zmniejsza się natężenie prądu i rezystancja i odwrotnie, jeśli w glebie nie ma wystarczającej ilości wody, wskaźniki te rosną. Urządzenie włącza się jednym naciśnięciem przycisku.

Należy pamiętać, że elektrody będą znajdować się w wilgotnej glebie. Dlatego zaleca się włączenie urządzenia za pomocą kluczyka. Ta technika zmniejszy negatywne skutki korozji.

Dlaczego to urządzenie jest potrzebne?

Wilgotnościomierze instalowane są nie tylko na otwartym terenie, ale także w szklarniach. Czujniki wilgotności gleby służą do kontrolowania czasu nawadniania. Nie musisz nic robić, wystarczy włączyć urządzenie. Po tym będzie działać bez twojego udziału.

Jednak ogrodnicy i ogrodnicy powinni monitorować stan elektrod, ponieważ mogą one ulec zniszczeniu korozyjnemu i w rezultacie ulec awarii.

Rodzaje czujników wilgotności gleby

Zastanów się, jakie są czujniki wilgotności gleby. Zazwyczaj dzieli się je na:

Pojemnościowy. Ich konstrukcja jest podobna do skraplacza powietrza. Praca polega na zmianie właściwości dielektrycznych powietrza w zależności od jego wilgotności, co powoduje wzrost lub spadek wydajności.

Rezystancyjny. Zasada ich działania polega na zmianie odporności materiału higroskopijnego w zależności od ilości zawartej w nim wilgoci.

Psychometryczny. Zasada działania i schemat urządzenia takich czujników będą bardziej skomplikowane. Opiera się na fizycznej właściwości utraty ciepła podczas parowania. Przyrząd składa się z detektora suchego i mokrego. Różnica temperatur między nimi służy do oceny ilości pary wodnej w powietrzu.

Dążenie. Ten typ jest pod wieloma względami podobny do poprzedniego, różnica polega na wentylatorze, który służy do pompowania mieszanki powietrza. Urządzenia aspiracyjne do określania wilgotności są stosowane w miejscach o słabym lub przerywanym ruchu powietrza.

Wybór czujnika wilgotności zależy od konkretnego przypadku. Na wybór urządzenia mają również wpływ cechy zainstalowanego systemu automatycznego nawadniania oraz możliwości finansowe.

Materiały potrzebne do stworzenia czujnika własnymi rękami

Jeśli zdecydujesz się sam zacząć robić miernik wilgotności, musisz przygotować:

• elektrody o średnicy 3-4 mm - 2 szt.;
• baza tekstolitowa;
• nakrętki i podkładki.

Instrukcje produkcyjne

Jak zrobić czujnik wilgotności gleby własnymi rękami? Oto krótki samouczek:

• Krok 1. Przymocuj elektrody do podstawy.
• Krok 2. Przecinamy nitki na końcach elektrod i ostrzymy je na odwrotnej stronie, aby ułatwić zanurzenie w glebie.
• Krok 3. Wykonujemy otwory w podstawie i wkręcamy w nie elektrody. Jako łączniki używamy nakrętek i podkładek.
• Krok 4. Dobieramy niezbędne przewody pasujące do podkładek.
• Krok 5. Odizoluj elektrody. Zagłębiamy je w ziemię o 5 - 10 cm.

Notatka!

Czujnik wymaga: prądu 35 mA i napięcia 5 V. Na koniec podłączamy urządzenie trzema przewodami, które łączymy z mikroprocesorem.

Sterownik umożliwia połączenie czujnika z brzęczykiem. Następnie wysyłany jest sygnał, jeśli ilość wilgoci w glebie gwałtownie spada. Alternatywą dla sygnału dźwiękowego może być żarówka.

Czujnik wilgotności gleby to bez wątpienia niezbędna rzecz w gospodarstwie domowym. Jeśli masz domek lub ogród, to na wszelki wypadek zadbaj o to. Co więcej, urządzenie wcale nie jest konieczne, ponieważ możesz to zrobić samodzielnie.

Zdjęcie czujników wilgotności gleby

Notatka!

Notatka!

Przyrząd używany do pomiaru poziomu wilgotności nazywa się higrometrem lub po prostu czujnikiem wilgotności. W życiu codziennym wilgotność jest ważnym parametrem, często nie tylko w najzwyklejszym życiu, ale także w różnych urządzeniach, w rolnictwie (wilgotność gleby) i wielu innych.

W szczególności nasze samopoczucie w dużej mierze zależy od stopnia wilgotności powietrza. Szczególnie wrażliwe na wilgoć są osoby zależne od pogody, a także cierpiące na nadciśnienie, astmę oskrzelową, choroby układu krążenia.

Przy dużej suchości powietrza nawet zdrowi ludzie odczuwają dyskomfort, senność, swędzenie i podrażnienie skóry. Często suche powietrze może wywoływać choroby układu oddechowego, zaczynając od ostrych infekcji dróg oddechowych i ostrych infekcji wirusowych dróg oddechowych, a nawet kończąc na zapaleniu płuc.

W przedsiębiorstwach wilgotność powietrza może wpływać na bezpieczeństwo produktów i urządzeń, aw rolnictwie wpływ wilgotności gleby na żyzność itp. jest jednoznaczny. czujniki wilgotności - higrometry.

Niektóre urządzenia techniczne są wstępnie kalibrowane do ściśle wymaganej wagi, a czasami w celu dostrojenia urządzenia ważne jest, aby mieć dokładną wartość wilgotności w otoczeniu.

Wilgotność można zmierzyć kilkoma możliwymi wielkościami:

Aby określić wilgotność zarówno powietrza, jak i innych gazów, pomiary wykonuje się w gramach na metr sześcienny, gdy mówimy o wartości bezwzględnej wilgotności, lub w jednostkach RH, gdy mówimy o wilgotności względnej.

W przypadku pomiarów wilgoci w ciałach stałych lub w cieczach odpowiednie są pomiary w procentach masy badanych próbek.

Aby określić zawartość wilgoci w słabo mieszalnych cieczach, jednostką miary będzie ppm (ile części wody znajduje się w 1 000 000 części masy próbki).

Zgodnie z zasadą działania higrometry dzielą się na:

pojemnościowy;

rezystancyjny;

termistor;

optyczny;

elektroniczny.

Higrometry pojemnościowe, w najprostszej postaci, to kondensatory, których dielektrykiem w szczelinie jest powietrze. Wiadomo, że stała dielektryczna powietrza jest bezpośrednio związana z wilgotnością, a zmiany wilgotności dielektryka prowadzą do zmian pojemności kondensatora powietrznego.

Bardziej złożona wersja pojemnościowego czujnika wilgotności w szczelinie powietrznej zawiera dielektryk o stałej dielektrycznej, która może się znacznie zmieniać pod wpływem wilgoci. Takie podejście sprawia, że ​​jakość czujnika jest lepsza niż tylko powietrze pomiędzy płytami kondensatora.

Druga opcja doskonale nadaje się do wykonywania pomiarów zawartości wody w ciałach stałych. Badany obiekt umieszcza się między płytkami takiego kondensatora, np. obiektem może być tablet, a sam kondensator jest podłączony do obwodu oscylacyjnego i generatora elektronicznego, przy czym mierzona jest częstotliwość drgań własnych powstałego obwodu , a pojemność uzyskana przez wprowadzenie badanej próbki jest „obliczana” z mierzonej częstotliwości.

Oczywiście ta metoda ma też pewne wady, np. gdy wilgotność próbki będzie poniżej 0,5% będzie niedokładna, dodatkowo mierzona próbka musi być w trakcie badania oczyszczona z cząstek o dużej zmianie dielektrycznej .

Trzeci typ pojemnościowego czujnika wilgotności to pojemnościowy higrometr cienkowarstwowy. Zawiera podłoże, na którym osadzone są dwie elektrody grzebieniowe. Elektrody grzebieniowe pełnią w tym przypadku rolę płytek. W celu kompensacji termicznej do czujnika wprowadzono dodatkowo dwa dodatkowe czujniki temperatury.

Taki czujnik zawiera dwie elektrody, które osadzane są na podłożu, a na same elektrody nakładana jest warstwa materiału, który wyróżnia się dość niską rezystancją, która jest bardzo zróżnicowana w zależności od wilgotności.

Odpowiednim materiałem w urządzeniu może być tlenek glinu. Tlenek ten dobrze wchłania wodę ze środowiska zewnętrznego, natomiast jego rezystywność ulega wyraźnym zmianom. W efekcie całkowita rezystancja obwodu pomiarowego takiego czujnika będzie znacząco zależeć od wilgotności. Tak więc wielkość przepływającego prądu wskaże poziom wilgotności. Zaletą czujników tego typu jest ich niska cena.

Higrometr termistorowy składa się z pary identycznych termistorów. Nawiasem mówiąc, przypominamy to - jest to nieliniowy element elektroniczny, którego rezystancja silnie zależy od jego temperatury.

Jeden z termistorów wchodzących w skład obwodu umieszczony jest w szczelnej komorze z suchym powietrzem. A druga znajduje się w komorze z otworami, przez które wpada do niej powietrze o charakterystycznej wilgotności, której wartość należy zmierzyć. Termistory są połączone w obwód mostkowy, napięcie jest podawane na jedną z przekątnych mostka, a odczyty pobierane są z drugiej przekątnej.

W przypadku, gdy napięcie na zaciskach wyjściowych wynosi zero, temperatury obu elementów są równe, a więc wilgotność jest taka sama. W przypadku uzyskania na wyjściu napięcia niezerowego świadczy to o występowaniu różnicy wilgotności w komorach. Tak więc, zgodnie z wartością napięcia uzyskanego podczas pomiarów, określa się wilgotność.

Niedoświadczony badacz może zadać słuszne pytanie, dlaczego temperatura termistora zmienia się, gdy wchodzi on w interakcję z wilgotnym powietrzem? Ale chodzi o to, że wraz ze wzrostem wilgotności woda zaczyna parować z obudowy termistora, podczas gdy temperatura obudowy spada, a im wyższa wilgotność, tym intensywniejsze jest parowanie i tym szybciej termistor się ochładza.

4) Optyczny (kondensacyjny) czujnik wilgotności

Ten typ czujnika jest najdokładniejszy. Działanie optycznego czujnika wilgotności opiera się na zjawisku związanym z pojęciem „punktu rosy”. W momencie, gdy temperatura osiąga punkt rosy, faza gazowa i ciekła znajdują się w równowadze termodynamicznej.

Jeśli więc weźmiesz szkło i zainstalujesz je w medium gazowym, gdzie temperatura w czasie badania jest wyższa od punktu rosy, a następnie rozpoczniesz proces chłodzenia tego szkła, to przy określonej wartości temperatury rozpocznie się kondensacja wody tworząc się na powierzchni szkła, ta para wodna zacznie przechodzić do fazy ciekłej. Ta temperatura będzie po prostu punktem rosy.

Tak więc temperatura punktu rosy jest ze sobą nierozerwalnie związana i zależy od takich parametrów jak wilgotność i ciśnienie w otoczeniu. Dzięki temu mając możliwość pomiaru ciśnienia i temperatury punktu rosy, łatwo będzie określić wilgotność. Ta zasada jest podstawą działania optycznych czujników wilgotności.

Najprostszy obwód takiego czujnika składa się z diody świecącej na lustrzanej powierzchni. Lustro odbija światło zmieniając jego kierunek i kierując je na fotodetektor. W takim przypadku lustro można podgrzewać lub chłodzić za pomocą specjalnego, bardzo precyzyjnego urządzenia do kontroli temperatury. Często takim urządzeniem jest pompa termoelektryczna. Oczywiście na lusterku zainstalowany jest czujnik temperatury.

Przed rozpoczęciem pomiarów temperatura lustra jest ustawiana na wartość, o której wiadomo, że jest wyższa niż temperatura punktu rosy. Następnie następuje stopniowe chłodzenie lustra. W momencie, gdy temperatura zacznie przekraczać punkt rosy, krople wody natychmiast zaczną się kondensować na powierzchni lustra, a wiązka światła z diody załamie się z ich powodu, rozproszy się, a to doprowadzi do zmniejszenia prąd w obwodzie fotodetektora. Poprzez sprzężenie zwrotne fotodetektor współdziała z regulatorem temperatury lustra.

Tak więc na podstawie informacji otrzymanych w postaci sygnałów z fotodetektora, regulator temperatury będzie utrzymywał na powierzchni lustra temperaturę dokładnie równą punktowi rosy, a czujnik temperatury będzie odpowiednio wskazywał temperaturę. Tak więc, przy znanym ciśnieniu i temperaturze, możesz dokładnie określić główne wskaźniki wilgotności.

Optyczny czujnik wilgotności ma najwyższą dokładność, nieosiągalną dla innych typów czujników, plus brak histerezy. Wadą jest najwyższa cena ze wszystkich plus wysoki pobór mocy. Ponadto należy zadbać o czystość lustra.

Zasada działania elektronicznego czujnika wilgotności powietrza opiera się na zmianie stężenia elektrolitu pokrywającego dowolny materiał elektroizolacyjny. Istnieją takie urządzenia z automatycznym ogrzewaniem w odniesieniu do punktu rosy.

Często punkt rosy mierzy się nad stężonym roztworem chlorku litu, który jest bardzo wrażliwy na minimalne zmiany wilgotności. Dla maksymalnej wygody taki higrometr jest często dodatkowo wyposażony w termometr. To urządzenie ma wysoką dokładność i niski błąd. Jest w stanie mierzyć wilgotność niezależnie od temperatury otoczenia.

Popularne są również proste higrometry elektroniczne w postaci dwóch elektrod, które po prostu wbija się w glebę, kontrolując jej wilgotność zgodnie ze stopniem przewodności, w zależności od tej właśnie wilgotności. Takie czujniki są popularne wśród fanów, ponieważ można łatwo ustawić automatyczne podlewanie grządki ogrodowej lub kwiatka w doniczce, na wypadek gdyby nie było czasu lub nie było wygodnie nawadniać ręcznie.

Przed zakupem czujnika zastanów się, co będziesz potrzebować do pomiaru, wilgotność względną lub bezwzględną, powietrze lub glebę, jaki będzie zakres pomiarowy, czy histereza jest ważna i jaka dokładność jest potrzebna. Najdokładniejszy czujnik jest optyczny. Zwróć uwagę na stopień ochrony IP, zakres temperatur pracy, w zależności od konkretnych warunków, w których czujnik będzie używany, czy parametry są dla Ciebie odpowiednie.