Domač senzor vlažnosti peska. Senzor vlage v tleh: princip delovanja in montaža DIY

Povežite Arduino s senzorjem vlažnosti tal FC-28, da ugotovite, kdaj vaša zemlja pod vašimi rastlinami potrebuje vodo.

V tem članku bomo uporabili FC-28 senzor vlažnosti tal z Arduinom. Ta senzor meri volumetrično vsebnost vode v tleh in nam daje raven vlage. Senzor nam na izhodu daje analogne in digitalne podatke. Povezali ga bomo v obeh načinih.

Senzor vlažnosti tal je sestavljen iz dveh senzorjev, ki se uporabljata za merjenje volumetrične vsebnosti vode. Dve sondi omogočata prehod toka skozi tla, kar daje vrednost upora, ki na koncu izmeri vrednost vlage.

Ko je voda, bo tla prevajala več električne energije, kar pomeni, da bo manjši upor. Suha tla so slab prevodnik električne energije, zato, ko je manj vode, tla prevajajo manj električne energije, kar pomeni večji upor.

Senzor FC-28 je mogoče povezati v analognem in digitalnem načinu. Najprej ga bomo povezali v analognem in nato v digitalnem načinu.

Specifikacija

Specifikacije senzorja vlage v tleh FC-28:

vhodna napetost: 3,3–5 V
izhodna napetost: 0–4,2 V
vhodni tok: 35mA
izhodni signal: analogni in digitalni

Pinout

Senzor vlage v tleh FC-28 ima štiri zatiče:

VCC: moč
A0: analogni izhod
D0: digitalni izhod
GND: ozemljitev

Modul vsebuje tudi potenciometer, ki bo nastavil mejno vrednost. Ta mejna vrednost bo primerjana na primerjalniku LM393. LED nam bo signalizirala vrednost nad ali pod pragom.

Analogni način

Za priključitev senzorja v analognem načinu moramo uporabiti analogni izhod senzorja. Senzor vlage v tleh FC-28 sprejema analogne izhodne vrednosti od 0 do 1023.

Vlažnost se meri v odstotkih, zato bomo te vrednosti primerjali od 0 do 100 in jih nato prikazali na serijskem monitorju. Nastavite lahko različne vrednosti vlage in v skladu s temi vrednostmi vklopite/izklopite vodno črpalko.

Žični diagram

Priključite senzor vlage v tleh FC-28 na Arduino na naslednji način:

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

Koda za analogni izhod

Za analogni izhod napišemo naslednjo kodo:

int senzor_pin = A0; int izhodna_vrednost; void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Branje iz senzorja ..."); zamuda(2000); ) void loop() (izhodna_value= analognoRead(senzor_pin); output_value = map(output_value) ,550,0,0,100); Serial.print("Mositure: "); Serial.print(output_value); Serial.println("%"); zamuda (1000); )

Razlaga kode

Najprej smo definirali dve spremenljivki, eno za kontakt senzorja vlažnosti tal in drugo za shranjevanje izhoda senzorja.

int senzor_pin = A0; int izhodna_vrednost;

V funkciji nastavitve ukaz Serial.begin(9600) bo pomagal pri komunikaciji med Arduinom in serijskim monitorjem. Po tem bomo na običajnem zaslonu izpisali »Branje s senzorja ...«.

Void setup() ( Serial.begin(9600); Serial.println("Branje s senzorja ..."); zamuda (2000); )

V funkciji zanke bomo prebrali vrednost iz analognega izhoda senzorja in vrednost shranili v spremenljivko izhodna_vrednost. Nato bomo primerjali izhodne vrednosti od 0-100, ker se vlažnost meri v odstotkih. Ko smo vzeli odčitke iz suhe zemlje, je bila vrednost senzorja 550, v mokri zemlji pa je bila vrednost senzorja 10. Te vrednosti smo primerjali, da smo dobili vrednost vlage. Po tem smo te vrednosti natisnili na serijski monitor.

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("%") ;zakasnitev (1000); )

Digitalni način

Za priključitev senzorja vlage v tleh FC-28 v digitalnem načinu bomo digitalni izhod senzorja povezali z digitalnim zatičem Arduino.

Senzorski modul vsebuje potenciometer, ki se uporablja za nastavitev mejne vrednosti. Mejna vrednost se nato primerja z izhodno vrednostjo senzorja s pomočjo primerjalnika LM393, ki je nameščen na senzorskem modulu FC-28. Primerjalnik LM393 primerja izhodno vrednost senzorja in vrednost praga ter nam nato preko digitalnega izhoda poda izhodno vrednost.

Ko je vrednost senzorja večja od mejne vrednosti, nam bo digitalni izhod dal 5V in LED senzorja bo zasvetila. V nasprotnem primeru, ko je vrednost senzorja nižja od te mejne vrednosti, se 0V prenese na digitalni izhod in LED ne bo zasvetila.

Žični diagram

Priključki za senzor vlažnosti tal FC-28 in Arduino v digitalnem načinu so naslednji:

VCC FC-28 → 5V Arduino
GND FC-28 → GND Arduino
D0 FC-28 → Pin 12 Arduino
LED pozitivna → Pin 13 Arduino
LED minus → GND Arduino

Koda za digitalni način

Koda za digitalni način je spodaj:

intled_pin=13; int senzor_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); zamuda (1000); ) )

Razlaga kode

Najprej smo inicializirali 2 spremenljivki za povezavo LED izhoda in digitalnega izhoda senzorja.

int led_pin = 13; int senzor_pin = 8;

V funkciji nastavitve označimo LED pin kot izhodni pin, ker bomo preko njega vklopili LED. Senzorski pin smo deklarirali kot vhodni pin, ker bo Arduino prek tega zatiča prejemal vrednosti od senzorja.

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

V funkciji zanke beremo iz izhoda senzorja. Če je vrednost višja od mejne vrednosti, se prižge LED. Če je vrednost senzorja pod mejno vrednostjo, se indikator ugasne.

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

S tem je zaključena uvodna lekcija o delu s senzorjem FC-28 za Arduino. Vso srečo pri vaših projektih.

Pozdravljeni vsi, danes si bomo v našem članku ogledali, kako narediti senzor vlažnosti tal z lastnimi rokami. Razlog za samoproizvodnjo je lahko obraba senzorja (korozija, oksidacija) ali preprosto nezmožnost nakupa, dolgo čakanje in želja, da nekaj naredite z lastnimi rokami. V mojem primeru je bila želja, da bi senzor izdelal sam, obraba, dejstvo je, da sonda senzorja s stalnim dovodom napetosti deluje s tlemi in vlago, zaradi česar oksidira. Senzorji SparkFun ga na primer prekrijejo s posebno sestavo (Electroless Nickel Immersion Gold), da povečajo vir dela. Prav tako je za podaljšanje življenjske dobe senzorja bolje napajati senzor samo v času meritev.
Nekega "lepega" dne sem opazil, da moj namakalni sistem po nepotrebnem vlaži zemljo, med preverjanjem senzorja sem odstranil sondo iz zemlje in videl sem tole:

Zaradi korozije med sondami se pojavi dodaten upor, zaradi česar postane signal manjši in arduino meni, da je zemlja suha. Ker uporabljam analogni signal, ne bom naredil vezja z digitalnim izhodom na primerjalniku, da bi poenostavil vezje.

Na diagramu je prikazan primerjalnik senzorja vlažnosti tal, del, ki pretvarja analogni signal v digitalni, je označen z rdečo. Neoznačeni del je del, ki ga potrebujemo za pretvorbo vlage v analogni signal in ga bomo uporabili. Malo nižje sem dal diagram za priključitev sond na arduino.

Levi del diagrama prikazuje, kako so sonde povezane z arduinom, desni del (z uporom R2) pa sem prinesel, da pokažem, kako se spreminjajo odčitki ADC. Ko so sonde spuščene v tla, se med njimi oblikuje upor (na diagramu sem ga prikazal pogojno R2), če je zemlja suha, je upor neskončno velik, in če je moker, se nagiba k 0. Ker dva upora R1 in R2 tvorita napetostni delilnik, srednja točka pa je izhod (out a0), je izhodna napetost odvisna od vrednosti upora R2. Na primer, če je upor R2 \u003d 10Kom, bo napetost 2,5 V. Upornost na žicah lahko spajkate, da ne naredite dodatnega ločevanja, za stabilnost odčitkov lahko med - dovodom in izhodom dodate kondenzator 0,01 μF. povezovalni diagram je naslednji:

Ker smo se ukvarjali z električnim delom, lahko preidemo na mehanski del. Za izdelavo sond je bolje uporabiti material, ki je najmanj občutljiv na korozijo, da bi podaljšali življenjsko dobo senzorja. Uporabite lahko "nerjaveče jeklo" ali pocinkano kovino, lahko izberete poljubno obliko, lahko uporabite celo dva kosa žice. Za sonde sem izbral "galvanizacijo", kot pritrdilni material sem uporabil majhen kos getinaksa. Upoštevati je treba tudi, da mora biti vztrajanje med sondami 5 mm-10 mm, vendar ne smete storiti več. Žice senzorjev sem spajkal na konce galvanizacije. Evo, kaj se je na koncu zgodilo:

Nisem naredil podrobnega foto poročila, vse je tako preprosto. In tukaj je fotografija v akciji:

Kot sem že poudaril, je bolje uporabiti senzor samo v času merjenja. Najboljša možnost je vklop preko tranzistorskega stikala, a ker je bila moja trenutna poraba 0,4 mA, ga lahko vklopim direktno. Za dovajanje napetosti med meritvami lahko priključite kontakt senzorja VCC na pin PWM ali uporabite digitalni izhod za dobavo visoke (HIGH) nivoja v času meritve in jo nato nastavite na nizko. Prav tako je vredno razmisliti, da je po nanosu napetosti na senzor treba počakati nekaj časa, da se odčitki stabilizirajo. Primer prek PWM:

Int senzor = A0; int power_sensor = 3;

void setup()(
// vstavite svojo nastavitveno kodo, da se enkrat zažene:
Serial.begin(9600);
analognoPisanje(moč_senzor, 0);
}

void loop() (

zamuda (10000);
Serial.print("Suhost" : ");
Serial.println(analogno branje(senzor));
analognoPisanje(moč_senzor, 255);
zamuda (10000);
}

Hvala vsem za vašo pozornost!

Številni vrtnarji in vrtnarji so zaradi obremenitve ali med dopustom prikrajšani za vsakodnevno skrb za posajeno zelenjavo, jagodičevje, sadno drevje. Vendar pa rastline potrebujejo redno zalivanje. S pomočjo preprostih avtomatiziranih sistemov lahko zagotovite, da bodo tla na vaši lokaciji ohranila potrebno in stabilno vlago v času vaše odsotnosti. Za izgradnjo vrtnega namakalnega sistema boste potrebovali glavni krmilni element - senzor vlage v tleh.

Senzor vlažnosti

Senzorji vlažnosti se včasih imenujejo tudi merilniki vlage ali senzorji vlažnosti. Skoraj vsi merilniki vlage v tleh na trgu merijo vlago na uporovni način. To ni povsem natančna metoda, ker ne upošteva elektrolitskih lastnosti merjenega predmeta. Odčitki naprave so lahko različni pri enaki vlažnosti tal, vendar z različno kislostjo ali vsebnostjo soli. Toda za vrtnarje-eksperimentatorje absolutni odčitki instrumentov niso tako pomembni kot relativni, ki jih je mogoče konfigurirati za aktuator oskrbe z vodo pod določenimi pogoji.

Bistvo uporovne metode je, da naprava meri upor med dvema prevodnikoma, nameščenima v tleh na razdalji 2-3 cm drug od drugega. To je običajno ohmmeter, ki je vključen v kateri koli digitalni ali analogni tester. Prej so se ta orodja imenovala avometri.

Obstajajo tudi naprave z vgrajenim ali daljinskim indikatorjem za operativni nadzor nad stanjem tal.

Razliko v električni prevodnosti pred zalivanjem in po zalivanju je enostavno izmeriti na primeru lonca z rastlino aloje. Odčitavanje pred zalivanjem 101,0 kOhm.

Odčitavanje po zalivanju po 5 minutah 12,65 kOhm.

Toda navaden tester bo pokazal le odpornost območja tal med elektrodami, vendar ne bo mogel pomagati pri samodejnem zalivanju.

Načelo delovanja avtomatizacije

V avtomatskih zalivalnih sistemih običajno velja pravilo "zalivaj ali ne zalivaj". Praviloma nikomur ni treba regulirati sile vodnega tlaka. To je posledica uporabe dragih krmiljenih ventilov in drugih nepotrebnih, tehnološko zapletenih naprav.

Skoraj vsi senzorji vlažnosti na trgu imajo poleg dveh elektrod v svoji zasnovi tudi primerjalnik. To je najpreprostejša analogno-digitalna naprava, ki pretvarja dohodni signal v digitalno obliko. To pomeni, da boste pri nastavljeni ravni vlažnosti na njegovem izhodu dobili eno ali nič (0 ali 5 voltov). Ta signal bo postal vir za naslednji aktuator.

Za samodejno zalivanje bi bila najbolj racionalna uporaba elektromagnetnega ventila kot aktuatorja. Vključen je v prelome cevi in se lahko uporablja tudi v sistemih mikro-kapljičnega namakanja. Vklopi se z uporabo 12 V.

Za preproste sisteme, ki delujejo po principu "senzor je deloval - voda je šla", je dovolj, da uporabite primerjalnik LM393. Mikrovezje je dvojni operacijski ojačevalnik z možnostjo sprejemanja ukaznega signala na izhodu z nastavljivo vhodno stopnjo. Čip ima dodaten analogni izhod, ki ga je mogoče povezati s programirljivim krmilnikom ali testerjem. Približni sovjetski analog dvojnega primerjalnika LM393 je mikrovezje 521CA3.

Na sliki je prikazano dokončano stikalo za vlažnost skupaj s senzorjem kitajske izdelave za samo 1 dolar.

Spodaj je ojačana različica z izhodnim tokom 10A pri izmenični napetosti do 250 V za 3-4 $.

Sistemi za avtomatizacijo namakanja

Če vas zanima popoln avtomatski namakalni sistem, potem morate razmišljati o nakupu programabilnega krmilnika. Če je površina majhna, je dovolj, da namestite 3-4 senzorje vlažnosti za različne vrste namakanja. Na primer, vrt potrebuje manj zalivanja, maline imajo radi vlago, melone pa potrebujejo dovolj vode iz zemlje, razen v izredno sušnih obdobjih.

Na podlagi lastnih opazovanj in meritev senzorjev vlažnosti lahko približno izračunate učinkovitost in uspešnost oskrbe z vodo na območjih. Procesorji vam omogočajo sezonske prilagoditve, lahko uporabljajo odčitke merilnikov vlažnosti, upoštevajo padavine, letne čase.

Nekateri senzorji vlažnosti tal so opremljeni z vmesnikom RJ-45 za povezavo z omrežjem. Vdelana programska oprema procesorja vam omogoča, da konfigurirate sistem tako, da vas bo obvestil o potrebi po zalivanju prek družbenih omrežij ali SMS-a. To je uporabno v primerih, ko ni mogoče priključiti avtomatiziranega sistema za zalivanje, na primer za sobne rastline.

Za sistem avtomatizacije namakanja je primeren za uporabo krmilniki z analognimi in kontaktnimi vhodi, ki povezujejo vse senzorje in prenašajo njihove odčitke preko enega vodila na računalnik, tablico ali mobilni telefon. Izvršne naprave se upravljajo preko WEB-vmesnika. Najpogostejši univerzalni krmilniki so:

MegaD-328;
Arduino;
lovec;
Toro.

To so prilagodljive naprave, ki vam omogočajo natančno nastavitev avtomatskega zalivalnega sistema in mu zaupate popoln nadzor nad vrtom.

Preprosta shema avtomatizacije namakanja

Najpreprostejši sistem za avtomatizacijo namakanja je sestavljen iz senzorja vlage in krmilne naprave. Senzor vlažnosti tal lahko izdelate z lastnimi rokami. Potrebovali boste dva žeblja, 10 kΩ upor in napajalnik z izhodno napetostjo 5 V. Primerno iz mobilnega telefona.

Kot napravo, ki bo izdala ukaz za zalivanje, lahko uporabite mikrovezje LM393. Lahko kupite že pripravljeno vozlišče ali ga sestavite sami, potem boste potrebovali:

upori 10 kOhm - 2 kos;
upori 1 kOhm - 2 kos;
upori 2 kOhm - 3 kos;
spremenljivi upor 51-100 kOhm - 1 kos;
LED diode - 2 kos;
katera koli dioda, ni močna - 1 kos;
tranzistor, kateri koli PNP srednje moči (na primer KT3107G) - 1 kos;
kondenzatorji 0,1 mikrona - 2 kos;
čip LM393 - 1 kos;
rele s pragom 4 V;
vezje.

Shema montaže je prikazana spodaj.

Po montaži priključite modul na napajalnik in senzor nivoja vlage v tleh. Na izhod primerjalnika LM393 priključite tester. Nastavite prag izklopa s pomočjo trim upora. Sčasoma ga bo treba popraviti, morda večkrat.

Spodaj je prikazana shema vezja in razporeditev zatičev primerjalnika LM393.

Najenostavnejša avtomatizacija je pripravljena. Dovolj je, da na zapiralne sponke priključite aktuator, na primer elektromagnetni ventil, ki vklopi in izklopi dovod vode.

Aktuatorji za avtomatizacijo namakanja

Glavna prožilna naprava za avtomatizacijo namakanja je elektronski ventil z in brez regulacije pretoka vode. Slednji so cenejši, enostavnejši za vzdrževanje in upravljanje.

Obstaja veliko nadzorovanih žerjavov in drugih proizvajalcev.

Če ima vaše spletno mesto težave z oskrbo z vodo, kupite elektromagnetne ventile s senzorjem pretoka. To bo preprečilo, da bi solenoid izgorel, če vodni tlak pade ali dovod vode izpade.

Slabosti avtomatskih namakalnih sistemov

Tla so heterogena in se razlikujejo po svoji sestavi, zato lahko en senzor vlage prikazuje različne podatke na sosednjih območjih. Poleg tega so nekatera območja zasenčena z drevesi in so bolj vlažna od tistih na sončnih legah. Pomemben vpliv ima tudi bližina podzemne vode, njihova raven glede na obzorje.

Pri uporabi avtomatiziranega namakalnega sistema je treba upoštevati krajino območja. Spletno mesto lahko razdelimo na sektorje. V vsakem sektorju namestite enega ali več senzorjev vlažnosti in za vsakega izračunajte svoj algoritem delovanja. To bo močno zapletlo sistem in malo verjetno je, da ne bo mogoče brez krmilnika, vendar vas bo kasneje skoraj popolnoma prihranilo pred izgubljanjem časa za smešno stojanje s cevjo v rokah pod vročim soncem. Tla bodo brez vašega sodelovanja napolnjena z vlago.

Izgradnja učinkovitega avtomatiziranega namakalnega sistema ne more temeljiti samo na odčitkih senzorjev vlažnosti tal. Nujno je treba dodatno uporabiti temperaturne in svetlobne senzorje, upoštevati fiziološke potrebe po vodi rastlin različnih vrst. Upoštevati je treba tudi sezonske spremembe. Številna podjetja, ki proizvajajo sisteme za avtomatizacijo namakanja, ponujajo prilagodljivo programsko opremo za različne regije, območja in pridelke.

Pri nakupu sistema s senzorjem vlažnosti ne nasedajte neumnim marketinškim sloganom: naše elektrode so pozlačene. Tudi če je tako, potem boste v procesu elektrolize plošč in denarnic ne preveč poštenih poslovnežev zemljo obogatili s plemenito kovino.

Zaključek

Ta članek je govoril o senzorjih vlažnosti tal, ki so glavni krmilni element samodejnega zalivanja. Upoštevano je bilo tudi načelo delovanja sistema za avtomatizacijo namakanja, ki ga lahko kupite že pripravljenega ali sestavite sami. Najpreprostejši sistem je sestavljen iz senzorja vlažnosti in krmilne naprave, katerega shema za montažo naredi sam je bila predstavljena tudi v tem članku.

Instrument, ki se uporablja za merjenje ravni vlažnosti, se imenuje higrometer ali preprosto senzor vlažnosti. V vsakdanjem življenju je vlažnost pomemben parameter in pogosto ne le za najbolj običajno življenje, temveč tudi za različno opremo, za kmetijstvo (vlaga tal) in še veliko več.

Predvsem naše počutje je zelo odvisno od stopnje vlažnosti v zraku. Posebno občutljivi na vlago so vremenski odvisni ljudje, pa tudi ljudje, ki trpijo za hipertenzijo, bronhialno astmo, boleznimi srčno-žilnega sistema.

Z visoko suhostjo zraka tudi zdravi ljudje občutijo nelagodje, zaspanost, srbenje in draženje kože. Pogosto lahko suh zrak izzove bolezni dihal, začenši z akutnimi okužbami dihal in akutnimi respiratornimi virusnimi okužbami in celo s pljučnico.

V podjetjih lahko zračna vlaga vpliva na varnost izdelkov in opreme, v kmetijstvu pa je nedvoumen vpliv vlage v tleh na rodovitnost itd. senzorji vlažnosti - higrometri.

Nekatere tehnične naprave so sprva kalibrirane na strogo zahtevano pomembnost, včasih pa je za natančno nastavitev naprave pomembno imeti natančno vrednost vlažnosti v okolju.

Vlažnost se lahko izmeri z več možnimi količinami:

Za določitev vlažnosti zraka in drugih plinov se meritve merijo v gramih na kubični meter, če govorimo o absolutni vrednosti vlažnosti, ali v enotah RH, ko govorimo o relativni vlažnosti.

Za meritve vlage v trdnih snoveh ali tekočinah so primerne meritve v odstotkih mase preskusnih vzorcev.

Za določitev vsebnosti vlage v tekočinah, ki se slabo mešajo, bodo merske enote ppm (koliko delov vode je na 1.000.000 delov teže vzorca).

Po principu delovanja so higrometri razdeljeni na:

kapacitivni;

uporni;

termistor;

optični;

elektronski.

Kapacitivni higrometri so v svoji najpreprostejši obliki kondenzatorji z zrakom kot dielektrikom v reži. Znano je, da je dielektrična konstanta zraka neposredno povezana z vlažnostjo, spremembe vlažnosti dielektrika pa vodijo do sprememb v kapacitivnosti zračnega kondenzatorja.

Kompleksnejša različica kapacitivnega senzorja vlažnosti zračne reže vsebuje dielektrik z dielektrično konstanto, ki se lahko močno spremeni pod vplivom vlage. S tem pristopom je kakovost senzorja boljša kot samo z zrakom med kondenzatorskimi ploščami.

Druga možnost je zelo primerna za merjenje vsebnosti vode v trdnih delih. Preučevani predmet je nameščen med plošče takšnega kondenzatorja, na primer predmet je lahko tablica, sam kondenzator pa je povezan z nihajnim krogom in elektronskim generatorjem, medtem ko se meri naravna frekvenca nastalega vezja. , kapacitivnost, pridobljena z vnosom preučevanega vzorca, pa se »izračuna« iz izmerjene frekvence.

Seveda ima ta metoda tudi nekaj pomanjkljivosti, na primer, če je vlažnost vzorca pod 0,5 %, bo netočna, poleg tega je treba med študijo izmerjeni vzorec očistiti delcev z visoko dielektrično spremembo.

Tretja vrsta kapacitivnega senzorja vlažnosti je kapacitivni tankoslojni higrometer. Vključuje substrat, na katerega sta naneseni dve glavnikasti elektrodi. Glavne elektrode v tem primeru igrajo vlogo plošč. Za namen toplotne kompenzacije sta v senzor dodatno vgrajena dva dodatna temperaturna senzorja.

Tak senzor vključuje dve elektrodi, ki sta naneseni na substrat, na same elektrode pa je nanešen sloj materiala, ki ga odlikuje precej nizka upornost, ki pa se močno razlikuje glede na vlažnost.

Primeren material v napravi je lahko aluminijev oksid. Ta oksid dobro absorbira vodo iz zunanjega okolja, njegova upornost pa se izrazito spremeni. Posledično bo skupna upornost merilnega vezja takšnega senzorja bistveno odvisna od vlažnosti. Torej bo velikost tekočega toka pokazala stopnjo vlažnosti. Prednost senzorjev te vrste je njihova nizka cena.

Termistorski higrometer je sestavljen iz para enakih termistorjev. Mimogrede, spomnimo se, da je to nelinearna elektronska komponenta, katere upor je močno odvisen od njene temperature.

Eden od termistorjev, vključenih v vezje, je nameščen v zaprti komori s suhim zrakom. Drugi pa je v komori z luknjami, skozi katere vanj vstopa zrak z značilno vlažnostjo, katere vrednost je treba izmeriti. Termistorji so povezani v premostitveno vezje, napetost se dovaja na eno od diagonal mostu, odčitki pa se vzamejo iz druge diagonale.

V primeru, ko je napetost na izhodnih sponkah nič, sta temperaturi obeh komponent enaki, zato je vlažnost enaka. V primeru, ko se na izhodu dobi napetost, ki ni nič, to kaže na prisotnost razlike v vlažnosti v komorah. Torej, glede na vrednost napetosti, pridobljene med meritvami, se določi vlažnost.

Neizkušen raziskovalec ima lahko pošteno vprašanje, zakaj se temperatura termistorja spremeni, ko deluje z vlažnim zrakom? Toda stvar je v tem, da s povečanjem vlažnosti voda začne izhlapevati iz ohišja termistorja, medtem ko se temperatura ohišja zmanjša, in višja kot je vlažnost, intenzivnejše je izhlapevanje in hitreje se termistor ohladi.

4) Optični (kondenzacijski) senzor vlažnosti

Ta tip senzorja je najbolj natančen. Delovanje optičnega senzorja vlažnosti temelji na pojavu, povezanem s konceptom "rosišča". V trenutku, ko temperatura doseže točko rosišča, sta plinasta in tekoča faza v termodinamičnem ravnovesju.

Torej, če vzamete steklo in ga namestite v plinasti medij, kjer je temperatura v času študije nad rosiščem, in nato začnete postopek hlajenja tega stekla, se bo pri določeni temperaturni vrednosti začel kondenzat vode. da bi nastala na površini stekla, bo ta vodna para začela prehajati v tekočo fazo. Ta temperatura bo samo rosišče.

Torej je temperatura rosišča neločljivo povezana in je odvisna od parametrov, kot sta vlažnost in tlak v okolju. Kot rezultat, bo z možnostjo merjenja tlaka in temperature rosišča enostavno določiti vlažnost. To načelo je osnova za delovanje optičnih senzorjev vlažnosti.

Najpreprostejše vezje takšnega senzorja je sestavljeno iz LED, ki sveti na zrcalni površini. Ogledalo odbije svetlobo, spremeni njeno smer in jo usmeri v fotodetektor. V tem primeru lahko ogledalo ogrevamo ali ohladimo s pomočjo posebne naprave za nadzor temperature visoke natančnosti. Pogosto je taka naprava termoelektrična črpalka. Seveda je na ogledalu nameščen temperaturni senzor.

Pred začetkom meritev se temperatura ogledala nastavi na vrednost, za katero je znano, da je višja od temperature rosišča. Nato se izvede postopno hlajenje ogledala. V trenutku, ko temperatura začne prečkati rosišče, se bodo vodne kapljice takoj začele kondenzirati na površini zrcala, svetlobni žarek diode pa se bo zaradi njih zlomil, razpršil, kar bo povzročilo zmanjšanje tok v vezju fotodetektorja. Preko povratnih informacij fotodetektor komunicira z zrcalnim temperaturnim regulatorjem.

Torej, na podlagi informacij, prejetih v obliki signalov iz fotodetektorja, bo temperaturni regulator vzdrževal temperaturo na površini zrcala natančno enako rosišču, temperaturni senzor pa bo temu ustrezno pokazal temperaturo. Torej, z znanim tlakom in temperaturo lahko natančno določite glavne kazalnike vlažnosti.

Optični senzor vlažnosti ima najvišjo natančnost, ki jo druge vrste senzorjev ne dosegajo, poleg tega pa ni histereze. Pomanjkljivost je najvišja cena od vseh, plus visoka poraba energije. Poleg tega je treba zagotoviti, da je ogledalo čisto.

Načelo delovanja elektronskega senzorja vlažnosti zraka temelji na spremembi koncentracije elektrolita, ki pokriva kateri koli električni izolacijski material. Obstajajo takšne naprave z avtomatskim ogrevanjem glede na rosišče.

Pogosto se rosišče meri nad koncentrirano raztopino litijevega klorida, ki je zelo občutljiv na minimalne spremembe vlažnosti. Za maksimalno udobje je tak higrometer pogosto dodatno opremljen s termometrom. Ta naprava ima visoko natančnost in nizko napako. Zmožen je meriti vlažnost ne glede na temperaturo okolice.

Priljubljeni so tudi preprosti elektronski higrometri v obliki dveh elektrod, ki se preprosto zatakneta v zemljo in nadzorujeta njeno vlažnost glede na stopnjo prevodnosti, odvisno od prav te vsebnosti vlage. Takšni senzorji so priljubljeni pri ljubiteljih, saj lahko preprosto nastavite samodejno zalivanje gredice ali rože v loncu, če ni časa ali ni priročno zalivanje ročno.

Pred nakupom senzorja razmislite, kaj boste morali izmeriti, relativno ali absolutno vlažnost, zrak ali tla, kakšno naj bi bilo merilno območje, ali je histereza pomembna in kakšna natančnost je potrebna. Najbolj natančen senzor je optični. Bodite pozorni na razred zaščite IP, temperaturno območje delovanja, odvisno od specifičnih pogojev, kjer se bo senzor uporabljal, ali so parametri pravi za vas.

Arduino senzor vlage v tleh zasnovan za določanje vsebnosti vlage v tleh, v katero je potopljen. Omogoča vam, da veste, ali so vaše hišne ali vrtne rastline premalo ali preveč zalite. Priključitev tega modula na krmilnik vam omogoča avtomatizacijo procesa zalivanja vaših rastlin, zelenjavnega vrta ali nasada (neke vrste "pametno zalivanje").

Modul je sestavljen iz dveh delov: kontaktne sonde YL-69 in senzorja YL-38, priložene so žice za priključitev.Med elektrodama sonde YL-69 se ustvari majhna napetost. Če je zemlja suha, je upor visok in tok bo manjši. Če so tla mokra, je upor manjši, tok je nekoliko večji. Glede na končni analogni signal je mogoče oceniti stopnjo vlažnosti. Sonda YL-69 je povezana s sondo YL-38 preko dveh žic. Senzor YL-38 ima poleg zatičev za priključitev na sondo še štiri zatiče za priklop na krmilnik.

Vcc – napajanje senzorja;
GND - ozemljitev;
A0 - analogna vrednost;
D0 je digitalna vrednost stopnje vlažnosti.

Senzor YL-38 je izdelan na osnovi primerjalnika LM393, ki oddaja napetost na izhod D0 po principu: mokra tla - nizka logična raven, suha tla - visoka logična raven. Nivo je določen z vrednostjo praga, ki jo je mogoče nastaviti s potenciometrom. Pin A0 je analogna vrednost, ki se lahko prenese v krmilnik za nadaljnjo obdelavo, analizo in odločanje. Senzor YL-38 ima dve LED diodi, ki signalizirata prisotnost napajalnika, ki prihaja do senzorja, in nivo digitalnega signala na izhodu D0. Prisotnost digitalnega izhoda D0 in nivoja LED D0 vam omogoča samostojno uporabo modula, brez povezave s krmilnikom.

Specifikacije modula

Napajalna napetost: 3,3-5 V;
Poraba toka 35 mA;
Izhod: digitalni in analogni;
Velikost modula: 16×30 mm;
Velikost sonde: 20×60 mm;
Skupna teža: 7,5 g

Primer uporabe

Razmislite o priključitvi senzorja vlažnosti tal na Arduino. Izdelajmo projekt indikatorja vlažnosti tal za sobno rastlino (vaš najljubši cvet, ki ga včasih pozabite zaliti). Za prikaz stopnje vlažnosti tal bomo uporabili 8 LED. Za projekt potrebujemo naslednje podrobnosti:

Plošča Arduino Uno
Senzor vlage v tleh
8 LED diod
Plošča za kruh
Povezovalne žice.

Sestavili bomo vezje, prikazano na spodnji sliki

Zaženimo Arduino IDE. Ustvarimo novo skico in ji dodamo naslednje vrstice: // Senzor vlažnosti tal // http: // stran // kontakt za priklop analognega izhoda senzorja int aPin=A0; // zatiči za povezovanje indikacijskih LED int ledPins=(4,5,6,7,8,9,10,11); // spremenljivka za shranjevanje vrednosti senzorja int avalue=0; // spremenljivo število svetlečih diod int countled=8; // polna vrednost zalivanja int minvalue=220; // kritična vrednost suhosti int maxvalue=600; void setup() ( // inicializacija serijskih vrat Serial.begin(9600); // nastavitev zatičev LED indikacije // v način OUTPUT 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(vrednost); // spremenimo vrednost za 8 LED diod countled=map(value,maxvalue,minvalue,0,7); // indikacija stopnje vlažnosti za(int i=0;i<8;i++) ( if(i<=countled) digitalWrite(ledPins[i],HIGH); //prižge LED drugače digitalWrite(ledPins[i],LOW ) ; // ugasni LED ) // pavza, preden prejme naslednjo vrednost 1000 ms delay(1000); ) Analogni izhod senzorja je povezan z analognim vhodom Arduino, ki je analogno-digitalni pretvornik (ADC) z ločljivostjo 10 bitov, ki omogoča, da izhod sprejema vrednosti od 0 do 1023. ) bomo dobili eksperimentalno. Večja suhost tal ustreza večji vrednosti analognega signala. S funkcijo zemljevida prilagodimo analogno vrednost senzorja na vrednost našega LED indikatorja. Večja kot je vlaga tal, večja je vrednost LED indikatorja (število prižganih LED diod). Če ta indikator povežemo s cvetom, lahko od daleč vidimo stopnjo vlažnosti na indikatorju in določimo potrebo po zalivanju.