Виготовлення датчика вологості грунту

Що для Вас Розумний Дім?

У сучасному сільському господарстві при вирощуванні рослин з використанням автоматизованих систем поливу, де кількість поливу рослин дуже важливо і впливає на врожайність використовують датчики вологості грунту. Ці датчики дають найбільш точну інформацію про кількість вологи у кореневої системи рослин. Газон на дачі звичайно не заслуговує такої пильної уваги, тим більше що в різних місцях ділянки в залежності від освітленості сонцем протягом дня, а також рельєфу можуть бути різна вологість. Однак, чому б не спробувати застосувати датчики вологості для визначення вологості грунту, щоб мати додаткову інформацію при включенні автополива.
Можна також використовувати дану технологію і для інших витончених завдань, типу моніторинг вологості грунту біля стін підвалу або грунтового статі в погребі.
Опис недорогого способу виготовлення системи вимірювання вологості грунту для 1-wire мереж описано в книзі «Weather Toys». Один із способів визначення вологості середовища - це вимір її електричного опору. Тобто в найпростішому варіанті для визначення вологості грунту нам досить увіткнути в грунт два електроди і заміряти опір між ними. Однак, отримані дані будуть сильно відрізнятися в залежності від наявності солей і мінералів в грунті. В якості найпростішого рішення використовується гіпсовий датчик вологості грунту, який вдає із себе гіпсовий циліндр з двома електродами всередині. Гіпсовий датчик дає стабільні показники опору залежать від вологості серед та незалежні від наявності в ній солей.

виготовлення датчика

Для виготовлення датчика знадобиться гіпс, кабель мідний ВВГ 2х1,5 і сердечник від туалетного паперу. Провід в кабелі зачищаємо від ізоляції на 2 см і маємо в своєму розпорядженні між собою на відстань 1,5 -2,0 см. Сердечник від туалетного паперу обрізаємо на 5 см по висоті, вставляємо всередину зачищені кінці кабелю, так щоб вони розташувалися посередині і заливаємо гіпс. Поки гіпс сохне, треба жорстко зафіксувати кабель.
Якщо ви хочете зробити кілька датчиків, то бажано щоб довжина зачищених кінців і відстань між ними були однаковими, щоб вони видавали однакові показники в однакових умовах. Для цього можна зробити пластикові фіксатори по 2 см з допомогою яких можна зафіксувати відстань між проводами.

паяємо електроніку

Виміряти опір в гіпсовому блоці насправді не так просто, як здається. Якщо подати постійний струм на електроди в солоній воді, то як відомо почнеться хімічна реакція. Теж відбувається в гіпсовому датчику і він через деякий час починає показувати неправильні результати. Тому потрібен змінний струм. Схема нижче являє собою перетворювач частоти в вольти де частота залежить від рівня вологості.
U1 - простий осцилятор. Опір гіпсового датчика визначає частоту осцилятора. Більше вологи в датчику - менше опір. Менший опір дозволяє С4 заряджатися швидше підвищуючи частоту. І навпаки. Чим менше вологи в датчику, тим більше опір і частота менше. Гіпсовий датчик захищений від будь-якого постійного струму конденсаторами С5 і С6.
Для перетворення частоти в вольтаж, який може бути визначений в мережі 1-wire вимірюється струм осцилятора. Як і в багатьох CMOS ток пропорційний «активності» в ланцюзі, яка в даному випадку виражається в частоті. Велика частота - більший струм. Струм перетвориться в вольтаж через резистор R2.
U2 - це мікросхема моніторингу заряду батареї DS2760. У нашому випадку він використовується тільки як АЦП. Перепади вольтажа вимірюються через резистор R2 і перетворюються в мікросхемі в значення, які можна прочитати по мережі 1-wire.
Дана схема не працює на паразитному харчуванні, і на неї потрібно подавати окремо від 7V до 18V.

Підключення датчика до системи, калібрування

Тут треба вже вам написати, як все це підключити до OWS.
Основні думки:
Новомосковський показники з DS2706. У даній реалізації вони завжди будуть негативними в діапазоні від -2,56 вольт до 0. Тобто для перетворення в відсотки використовуємо вираз
dblMoisture = ((dblMoisure - MOIS_OFFSET) * MOIS_COEFF) / (- 2.56) * 100
Дві константи використовуємо при калібрування.
Рекомендується калібрування:
1. Знімаємо гіпсовий датчик. Це емулює стан «0% -сухі». Знімаємо свідчення вольт, перетворимо в відсотки і присвоюємо константі MOIS_OFFSET
2. Замикаємо виведення на датчик перемичкою. Це емулює стан «100% -влажно». Ділимо 2,56 на отримане значення (по модулю) і записуємо в константу MOIS_COEFF.

Установка датчика.

Зазвичай датчик вологості грунту встановлюється на глибині від 5 до 40 см від рівня землі в залежності від рослин, які ми поливаємо. У разі газону, глибше 5-10 см закопувати його не має сенсу.
Перед закапуванням в землю необхідно «замочувати» датчик. Для цього на ніч його занурюють в чашку зі звичайною водою.
При приміщенні датчика в землю також рекомендується рясно полити грунт навколо, щоб вона була кашоподібною і щільно утрамбувати навколо датчика. Мета даних маніпуляцій - забезпечити повний контакт датчика з грунтом і виключити порожнечі.
Через кілька 2-3 дня датчик почне видавати правильні стабільні дані про вологість грунту на вашій ділянці.
деякі зауваження
Гіпс - досить ніжний матеріал, і досить швидко руйнується. Потрібно пам'ятати що гіпсовий датчик вологості, якщо його не викопувати на зиму прослужить не більше 2-х років. Тому необхідно періодично їх міняти.
Також дуже не рекомендується закапувати датчик вологості близько до контурів заземлення вашого будинку і контурам блискавковідводів.

Що за нісенітниця? Вийде розрив ланцюга і проводити вимірювання буде неможливо!