Датчик влажности почвы: принцип работы и сборка своими руками. Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки Прибор для измерения влажности почвы своими руками

Нередко в продаже можно встретить такие приспособления, которые устанавливаются на цветочный горшок и следят за уровнем влажности почвы, включая при необходимости насос и поливая растение. Благодаря такому устройству можно будет спокойно уезжать в отпуск на недельку, не боясь, что любимый фикус завянет. Однако цена на такие приспособления неоправданно высока, ведь их устройство предельно простое. Так зачем покупать, если можно сделать самому?

Схема

Предлагаю к сборке схему простого и проверенного датчика влажности почвы, схема которого изображена ниже:

В почку горшка опускаются два металлических прутка, сделать которые можно, например, разогнув скрепку. Их нужно воткнуть в землю на расстоянии примерно 2-3 сантиметра друг от друга. Когда почва сухая, она плохо проводит электрический ток, сопротивление между прутками очень велико. Когда почва влажная – её электропроводность значительно повышается и сопротивление между прутками уменьшается, именно это явление лежит в основе работы схемы.
Резистор 10 кОм и участок почвы между прутками образуют делитель напряжения, выход которого соединён с инвертирующим входом операционного усилителя. Т.е. напряжение на нём зависит лишь от того, насколько увлажнена почва. Если поместить датчик во влажную почву, то напряжение на входе ОУ будет равно примерно 2-3 вольтам. По мере высыхания земли это напряжение будет увеличиваться и достигнет значения 9-10 вольт при совершенно сухой земле (конкретные значения напряжения зависят от типа почвы). Напряжение на неинвертирующем входе ОУ задаётся вручную переменным резистором (10 кОм на схеме, его номинал можно менять в пределах 10-100 кОм) в пределах от 0 до 12-ти вольт. С помощью этого переменного резистора задаётся порог срабатывания датчика. Операционный усилитель в этой схеме работает в качестве компаратора, т.е. он сравнивает напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах. Как только напряжение с инвертирующего входа превысит напряжение с неинвертирующего, на выходе ОУ появится минус питания, загорится светодиод и откроется транзистор. Транзистор, в свою очередь, активирует реле, управляющее водяным насосом или электрическим клапаном. Вода начнёт поступать в горшок, земля вновь станет влажной, её электропроводность увеличиться, и схема отключит подачу воды.
Печатная плата, предлагающаяся к статье, рассчитана на использования сдвоенного операционного усилителя, например, TL072, RC4558, NE5532 или других аналогов, одна его половинка при этом не используется. Транзистор в схеме используется малой или средней мощности и структуры PNP, можно применить, например, КТ814. Его задача – включение и выключение реле, также вместо реле можно применить ключ на полевом транзисторе, как это сделал я. Напряжение питания схемы – 12 вольт.
Скачайте плату:

(cкачиваний: 330)

Сборка датчика влажности почвы

Может случиться такое, что при высыхании почвы реле включается не чётко, а сначала начинает быстро щёлкать, и только после этого устанавливается в открытом состоянии. Это говорит о том, что провода от платы до горшка с растением улавливают сетевые наводки, пагубно влияющие на работу схемы. В таком случае, не помешает заменить провода на экранированные и поставить электролитический конденсатор ёмкостью 4.7 – 10 мкФ параллельно участку почвы, вдобавок к ёмкости 100 нФ, указанной на схеме.
Работа схемы мне очень понравилась, рекомендую к повторению. Фото собранного мной устройства:

Избавит от однообразной повторяющейся работы, а избежать избытка воды поможет датчик влажности почвы - своими руками такой прибор собрать не так уж сложно. На помощь садоводу приходят законы физики: влага в грунте становится проводником электрических импульсов, и чем ее больше, тем ниже сопротивление. При понижении влажности сопротивление увеличивается, и это помогает отследить оптимальное время полива.

Конструкция датчика влажности почвы представляет собой два проводника, которые подключаются к слабому источнику энергии, в схеме должен присутствовать резистор. Как только количество влаги в пространстве между электродами растет, сопротивление снижается, и сила тока увеличивается.

Влага высыхает – сопротивление растет, сила тока снижается.

Поскольку электроды будут находиться во влажной среде, их рекомендуется включать через ключ, чтобы уменьшить разрушительное влияние коррозии. В обычное время система стоит выключенной и запускается только для проверки влажности нажатием кнопки.

Датчики влажности почвы такого типа можно устанавливать в теплицах – они обеспечивают контроль за автоматическим поливом , поэтому система может функционировать вообще без участия человека. В этом случае система постоянно будет находиться в рабочем состоянии, но состояние электродов придется контролировать, чтобы они не пришли в негодность под воздействием коррозии. Аналогичные устройства можно устанавливать на грядках и газонах на открытом воздухе – они позволят мгновенно получить нужную информацию.

При этом система оказывается намного точнее простого тактильного ощущения. Если человек будет считать землю полностью сухой, датчик покажет до 100 единиц влажности грунта (при оценке в десятеричной системе), сразу после полива это значение вырастает до 600-700 единиц.

После этого датчик позволит контролировать изменение содержания влажности в грунте.

Если датчик предполагается использовать на улице, его верхнюю часть желательно тщательно загерметизировать, чтобы не допустить искажения информации. Для этого ее можно покрыть водонепроницаемой эпоксидной смолой.

Конструкция датчика собирается следующим образом:

• Основная часть – два электрода, диаметр которых составляет 3-4 мм, они прикрепляются к основанию, изготовленному из текстолита или другого материала, защищенного от коррозии.
• На одном конце электродов нужно нарезать резьбу, с другой стороны они делаются заостренными для более удобного погружения в грунт.
• В пластине из текстолита просверливаются отверстия, в которые вкручиваются электроды, их нужно закрепить гайками с шайбами.
• Под шайбы нужно завести исходящие провода, после чего электроды изолируются. Длина электродов, которые будут погружаться в грунт, составляет около 4-10 см. в зависимости от используемой емкости или открытой грядки.
• Для работы датчика потребуется источник тока силой 35 мА, система требует напряжения 5В. В зависимости от количества влаги в почве диапазон возвращаемого сигнала составит 0-4,2 В. Потери на сопротивление продемонстрируют количество воды в грунте.
• Подключение датчика влажности почвы проводится через 3 провода к микропроцессору, для этой цели можно приобрести, например, Arduino. Контроллер позволит соединить систему с зуммером для подачи звукового сигнала при чрезмерном уменьшении влажности почвы, или к светодиоду, яркость освещения будет меняться при изменениях в работе датчика.

Такое самодельное устройство может стать частью автополива в системе "Умный дом", например, с использованием Ethernet-контроллера MegD-328. Web-интерфейс показывает уровень влажности в 10-битной системе: диапазон от 0 до 300 говорит о том, что земля совершенно сухая, 300-700 – в почве достаточно влаги, более 700 – земля мокрая, и полив не требуется.

Конструкция, состоящая из контроллера, реле и элемента питания убирается в любой подходящий корпус, для которого можно приспособить любую пластиковую коробочку.

В домашних условиях использование такого датчика влажности будет очень простым и вместе с тем надежным.

Применение датчика влажности грунта может быть самым разнообразным. Наиболее часто они используются в системах автополива и ручного полива растений:

1. Их можно установить в цветочных горшках, если растения чувствительны к уровню воды в грунте. Если речь идет о суккулентах, например, о кактусах, необходимо вбирать длинные электроды, которые будут реагировать на изменение уровня влажности непосредственно у корней. Их также можно использовать для и других растений с хрупкой . Подключение к светодиоду позволит точно определить, когда пора проводить .
2. Они незаменимы для организации полива растений . По аналогичному принципу также собираются датчики влажности воздуха, которые нужны для запуска в работу системы опрыскивания растений. Все это позволит автоматическим образом обеспечить полив растений и нормальный уровень атмосферной влажности.
3. На даче использование датчиков позволит не держать в памяти время полива каждой грядки, электротехника сама расскажет о количестве воды в грунте. Это позволит не допустить избыточного полива, если недавно прошел дождь.
4. Применение датчиков очень удобно и в некоторых других случаях. К примеру, они позволят контролировать влажность грунта в подвале и под домом вблизи фундамента. В квартире его можно установить под мойкой: если труба начнет капать, об этом тут же сообщит автоматика, и можно будет избежать затопления соседей и последующего ремонта.
5. Простое устройство датчика позволит всего за несколько дней полностью оборудовать системой оповещения все проблемные участки дома и сада. Если электроды достаточно длинные, с их помощью можно будет контролировать уровень воды, к примеру, в искусственном небольшом водоеме.

Самостоятельное изготовление датчика поможет оборудовать дом автоматической системой контроля с минимальными затратами.

Комплектующие фабричного производства легко приобрести через интернет или в специализированном магазине, большую часть устройств можно собрать из материалов, которые всегда найдутся в доме любителя электротехники.

Больше информации можно узнать из видео.

Свтодиод включается при необходимости полива растений
Очень низкий ток потребления от батареи 3 В

Принципиальная схема:

Перечень компонентов:

	Резисторы 470 кОм ¼ Вт
	Керметный или угольный подстроечный резистор 47 кОм ½ Вт
	Резистор 100 кОм ¼ Вт
	Резистор 3.3 кОм ¼ Вт
	Резистор 15 кОм ¼ Вт
	Резистор 100 Ом ¼ Вт
	Лавсановый конденсатор 1 нФ 63 В
	Лавсановый конденсатор 330 нФ 63 В
	Электролитические конденсаторы 10 мкФ 25 В
	Красный светодиод диаметром 5 мм
	Электроды (См. замечания)
	Батарея 3 В (2 батареи типоразмера AA, N или AAA, соединенные последовательно)

Назначение устройства:

Схема предназначена для того, чтобы подавать сигнал, если растения нуждаются в поливе. Светодиод начинает мигать, если почва в цветочном горшке слишком пересохла, и гаснет при увеличении влажности. Подстроечный резистор R2 позволяет адаптировать чувствительность схемы под различные типы грунта, размеры цветочного горшка и виды электродов.

Развитие схемы:

Это небольшое устройство пользовалось большим успехом у любителей электроники на протяжении многих лет, начиная с 1999 г. Тем не менее, переписываясь все эти годы со многими радиолюбителями, я понял, что некоторые критические замечания и предложения должны быть учтены. Схема была усовершенствована за счет добавления в нее четырех резисторов, двух конденсаторов и одного транзистора. В результате устройство стало проще в настройке и устойчивее в работе, а яркость свечения удалось увеличить, не используя сверхярких светодиодов.
Было проведено много опытов с различными цветочными горшками и различными датчиками. И хотя, как несложно себе представить, цветочные горшки и электроды сильно отличались друг от друга, сопротивление между двумя электродами, погруженными в почву на 60 мм на расстоянии порядка 50 мм, всегда находилось в пределах 500…1000 Ом при сухой почве, и 3000…5000 Ом при влажной

Работа схемы:

Микросхема IC1A и связанные с ней R1 и C1 образуют генератор прямоугольных импульсов с частотой 2 кГц. Через подстраиваемый делитель R2/R3 импульсы поступают на вход вентиля IC1B. При низком сопротивлении между электродами (т.е., если влаги в цветочном горшке достаточно) конденсатор C2 шунтирует вход IC1B на землю, и на выходе IC1B постоянно присутствует высокий уровень напряжения. Вентиль IC1C инвертирует выходной сигнал IC1B. Таким образом, вход IC1D оказывается блокированным низким уровнем напряжения, и светодиод, соответственно, выключен.
При высыхании почвы в горшке, сопротивление между электродами возрастает, и C2 перестает препятствовать поступлению импульсов на вход IC1B. Пройдя через IC1C, импульсы 2 кГц попадают на вход блокировки генератора, собранного на микросхеме IC1D и окружающих его компонентах. IC1D начинает генерировать короткие импульсы, включающие светодиод через транзистор Q1. Вспышки светодиода указывают на необходимость полива растения.
На базу транзистора Q1 подаются редкие пачки коротких отрицательных импульсов частотой 2 кГц, вырезанные из входных импульсов. Следовательно, и светодиод вспыхивает 2000 раз в секунду, однако человеческий глаз воспринимает такие частые вспышки как постоянное свечение.

Замечания:

• Для предотвращения окисления электродов используется их питание прямоугольными импульсами.
• Электроды изготавливаются из двух отрезков зачищенного одножильного провода, диаметром 1 мм и длиной 60 мм. Можно использовать провод, применяемый для прокладки электропроводки.
• Электроды необходимо полностью погрузить в землю на расстоянии 30…50 мм друг от друга. Материал электродов, размеры и расстояние между ними, в целом, не имеют большого значения.
• Потребление тока порядка 150 мкА при выключенном светодиоде, и 3 мА при включении светодиода на 0.1 секунду каждые 2 секунды, позволяет устройству работать годами от одного комплекта батарей.
• При таком небольшом токе потребления в выключателе питания просто нет необходимости. Если, все же, возникнет желание выключить схему, достаточно закоротить электроды.

• 2 кГц с выхода первого генератора можно проверить без пробника или осциллографа. Их можно просто услышать, если подсоединить электрод Р2 ко входу усилителя низкой частоты с динамиком, а если есть древний высокоомный наушник ТОН-2, то можно обойтись и без усилителя.
• Схема собрана четко по мануалу и рабочая на 100%!!! ...так что если вдруг "НЕ работает", то это просто неправильная сборка или детали. Честно говоря, до последнего не верил, что "рабочая".
• Вопрос к спецам!!! Как можно приладить в качестве исполнительного устр-ва помпу на 12В постоянки с потреблением 0.6А и пусковым 1.4А?!
• Sobos КУДА приладить? Чем управлять?.... Формулируйте вопрос ЧЁТКО.
• В данной схеме (полное описание http://www..html?di=59789) индикатором ее работы является светодиод, который загорается при "сухом грунте". Есть большое желание автоматически включать помпу полива (12В постоянки с потреблением 0.6А и пусковым 1.4А) вместе с включением этого светодиода, каким образом изменить или "достроить" схему, чтобы это реализовать.
• ...может хоть какие-нибудь мысли у кого-то есть?!
• Установите вместо светодиода оптореле или оптосимистор. Дозу воды можно регулировать таймером или расположением датчик/точка полива.
• Странно, схему собрал и она прекрасно работает но только светодиод "при необходимости полива" полноценно мерцает с частотой приблизительно 2кГц, а не горит постоянно как говорят некоторые форумчане. Что в свою очередь обеспечивает эконимию при использовании батареек. А также немаловажно, что при таком низком питании электроды в земле мало подвергаются коррозии особенно анод. И ещё один момент при определенном уровне влажности светодиод начинает еле еле светиться и так может продолжаться длительное время, что не позволило мне использовать эту схему для включения помпы. Думаю, что для надёжного включения помпы нужен какой-то определитель импульсов указанной частоты поступающих с этой схемы и дающий "команду" на управление нагрузкой. Прошу СПЕЦОВ подсказать схему реализации такого девайса. Хочу на основе этой схемы осуществить автополив на даче.
• Очень перспективная по своей "экономике" схема которую необходимо доработать и использовать на садовых участках или например на работе, что очень актуально когда выходные или отпуск, а также дома для автоматического полива цветов.
• всегда находилось в пределах 500…1000 Ом при сухой почве, и 3000…5000 Ом при влажной - в смысле - наоборот!!??
• Помойму фигня это. Со временем на электродах откладываются соли и система срабатывает не вовремя. Пару лет назад занимался этим, только делал на двух транзисторах по схеме из журнала МК. На неделю хватало, а дальше смещалось. Срабатывал насос и не отключался, заливая цветок. В сети встречал схемы на переменном токе, вот их думаю следует попробовать.
• Доброго времени суток!!! Как по мне любая затея что-то создать это уже неплохо. - Что касается установки системы на даче - я бы посоветовал включить насос через реле времени (стоит копейки во многих магазинах электроабарудования) настроить его на выключение через время от включения. Таким образом когда ваша система заклинит (ну всякое бывает) то насос отключится через время гарантировано достаточное для полива (подберете опытным путем). - http://tuxgraphics.org/electronics/2...ering-II.shtml Вот неплохая вещ, конкретно этую схему не собирал, юзал только связь с интернетом. Немного глюкавое (не факт что мои ручки очень прямые), но все работает.
• Я собрал схемы для полива но не для этой которая обсуждается в этой теме. Собранные работают одна как и говорилось выше по времени включения помпы, другая, что очень перспективно по уровню в поддоне где закачивается вода непосредственно в поддон. Для растений это самый оптимальный вариант. Но суть вопроса в том, чтобы адаптировать указанную схему. Лишь только по причине даже того, что анод в земле почти не разрушается как при реализации других схем. Так, что прошу подсказать как отследить по частоте импульсов, чтобы включить исполнительное устройство. Проблема ещё усугубляется тем, что светодиод может "тлеть" еле-еле определённое время, а потом только включиться в импульсный режим.
• Ответ на заданный ранее вопрос, по доработке схемы контроля влажности почвы, получен на другом форуме и проверен на 100% работоспособность:) Если кого интересует пишите в личку.
• К чему такая конфиденциальность и не указать сразу ссылку на форум. Вот, например, на этом форуме http://forum.homecitrus.ru/index.php...ic=8535&st=100 практически задача решена на МК, а на логике решена и мной опробована. Только для того чтоб понять читать надо с начала «книги», а не с конца. Это я пишу заранее для тех, кто прочтет кусок текста и начинает заваливать вопросами. :eek:
• Ссылка http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=1&t=63260 не была сразу дана по причине того, что бы это не рассматривалось как реклама.
• для Vell65
• http://oldoctober.com/ru/automatic_watering/#5
• Это уже пройденный этап. Задача решена другой схемой. В качестве инфрмации. Нижняя улучшенная схема имеет ошибки, горят сопротивления. Печатка на томже сайте выполнена без ошибок. При тестировании схемы были выявлены следующие недостатки: 1. Включается только один раз в сутки, когда уже завяли помидоры, а про огурцы лучше вообще промолчать. А им как раз кода пекло солнышко необходим был капельный полив под корень ведь растения в сильную жару испаряет большое количество влаги особенно огурцы. 2. Не предусмотрена защита от ложного включения когда например ночью фотоэлемент освещается фарами или молнией и происходит срабатывание насоса тогда когда растения спят и им полив не нужен да и ночные включения насоса не способствует здоровому сну домочадцев.
• Убираем фотодатчик, смотрите первый вариант схемы где он отсутствует, элементы временной цепи генератора импульсов подбираем как вам удобно. У меня R1=3,9 Мом. R8 которое 22м нет. R7=5,1 Мом. Тогда насос включается при сухой почве, на время пока не намокнет датчик. Я взял устройство как пример автомата полива. Огромное спасибо автору.

Самодельный, стабильный датчик влажности почвы для автоматической поливальной установки

Эта статья возникла в связи с постройкой автоматической поливальной машины для ухода за комнатными растениями. Думаю, что и сама поливальная машина может представлять интерес для самодельщика, но сейчас речь пойдёт о датчике влажности почвы. https://сайт/

Самые интересные ролики на Youtube

Пролог.

Конечно, прежде чем изобретать велосипед, я пробежался по Интернету.

Датчики влажности промышленного производства оказались слишком дороги, да и мне так и не удалось найти подробного описания хотя бы одного такого датчика. Мода на торговлю «котами в мешках», пришедшая к нам с Запада, уже похоже стала нормой.

Описания самодельных любительских датчиков в сети хотя и присутствуют, но все они работают по принципу измерения сопротивления почвы постоянному току. А первые же эксперименты показали полную несостоятельность подобных разработок.

Собственно, это меня не очень удивило, так как я до сих пор помню, как в детстве пытался измерять сопротивление почвы и обнаружил в ней... электрический ток. То есть стрелка микроамперметра фиксировала ток, протекающий между двумя электродами, воткнутыми в землю.

Эксперименты, на которые пришлось потратить целую неделю, показали, что сопротивление почвы может довольно быстро меняться, причём оно может периодически увеличиваться, а затем уменьшаться, и период этих колебаний может быть от нескольких часов до десятков секунд. Кроме этого, в разных цветочных горшках, сопротивление почвы меняется по-разному. Как потом выяснилось, жена подбирает для каждого растения индивидуальный состав почвы.

Вначале я и вовсе отказался от измерения сопротивления почвы и даже начал сооружать индукционный датчик, так как нашёл в сети промышленный датчик влажности, про который было написано, что он индукционный. Я собирался сравнивать частоту опорного генератора с частотой другого генератора, катушка которого одета на горшок с растением. Но, когда начал макетировать устройство, вдруг вспомнил, как однажды попал под «шаговое напряжение». Это и натолкнуло меня на очередной эксперимент.

И действительно, во всех, найденных в сети самодельных конструкциях, предлагалось замерять сопротивление почвы постоянному току. А что, если попытаться измерить сопротивление переменному току? Ведь по идее, тогда вазон не должен превращаться в "аккумулятор".

Собрал простейшую схему и сразу проверил на разных почвах. Результат обнадёжил. Никаких подозрительных поползновений в сторону увеличения или уменьшения сопротивления не обнаружилось даже в течение нескольких суток. Впоследствии, данное предположение удалось подтвердить на действующей поливальной машине, работа которой была основана на подобном принципе.

Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.

В результате изысканий появилась эта схема на одной единственной микросхеме. Подойдёт любая из перечисленных микросхем: К176ЛЕ5, К561ЛЕ5 или CD4001A. У нас эти микросхемы продают всего по 6 центов.

Датчик влажности почвы представляет собой пороговое устройство, реагирующее на изменение сопротивления переменному току (коротким импульсам).

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с интервалом около 10 секунд. https://сайт/

Конденсаторы C2 и C4 разделительные. Они не пропускают в измерительную цепь постоянный ток, которые генерирует почва.

Резистором R3 устанавливается порог срабатывания, а резистор R8 обеспечивает гистерезис усилителя. Подстроечным резистором R5 устанавливается начальное смещение на входе DD1.3.

Конденсатор C3 – помехозащищающий, а резистор R4 определяет максимальное входное сопротивление измерительной цепи. Оба эти элемента снижают чувствительность датчика, но их отсутствие может привести к ложным срабатываниям.

Не стоит также выбирать напряжение питания микросхемы ниже 12 Вольт, так как это снижает реальную чувствительность прибора из-за уменьшения соотношения сигнал/помеха.

Внимание!

Я не знаю, может ли длительное воздействие электрических импульсов оказать вредное воздействие на растения. Данная схема была использована только на стадии разработки поливальной машины.

В для полива растений я использовал другую схему, которая генерирует всего один короткий измерительный импульс в сутки, приуроченный ко времени полива растений.