Датчики влажности почвы своими руками

Влажность почвы во многом определяет условия всхожести сельскохозяйственных культур. Количество воды, содержащейся в грунте, определяют специальные датчики влажности почвы. Они широко применяются в сельском хозяйстве, при орошении земель, ботаническом садоводстве (см. рис.1).

Устройство детекторов влажности грунта

Для измерения используется объёмный или гравиметрический принцип. Почва состоит из воды, воздуха, минералов, органических веществ, а иногда и льда.

Как компонент, вода составляет определённый процент от общего количества вещества. Чтобы напрямую измерить содержание воды в почве, можно рассчитать процентное отношение по массе (гравиметрическое содержание воды), сравнив количество воды как массы с общей массой всего остального. Однако, поскольку этот метод является трудоемким, большинство исследователей используют датчики влажности почвы. (см. рис. 2).

Наиболее простой по конструкции ёмкостной датчик влажности почвы оценивает диэлектрическую проницаемость окружающей среды, которая является функцией содержания воды в почве. В конструкцию такого устройства входят:

1. Детекторы объёма воды в грунте.
2. Контактные щупы.
3. Потенциометр.
4. Компаратор.
5. Источник питания — аккумуляторный блок.
6. Корпус.

Два электрода позволяют электрическому току проходить через почву и, в соответствии с фактическим значением сопротивления грунта, измеряют уровень его влажности. Третий контакт используется в качестве базы, устанавливающей значение критическое значение данного показателя. Когда воды больше, почва становится более электропроводной, следовательно, её сопротивление будет меньше. Сухая же почва снижает проводимость. Таким образом, выходное напряжение повышается вместе с увеличением уровня влажности почвы.

При объединении датчика влажности, контроллера и GSM-модема можно получить станцию мониторинга, которая не только измеряет необходимые параметры, но и отправляет результаты на сервер или с помощью СМС на телефон — в случае отклонений от нормы или периодически по времени (в зависимости от настроек). Пример такой установки приведен на рис.2.

Измеритель влажности почвы быстро может быть получен с помощью платы Arduino, преобразователя напряжения и щупа FC-28. Для изготовления такого устройства потребуются навыки программирования, так как такой комплект потребует написания программы и прошивки платы (см. рис. 3).

Принцип функционирования прибора

Исходный сигнал передаётся через токопроводящие щупы и усиливается. Потенциометр преобразует значение напряжения в диэлектрическую проницаемость, и усредняет полученные значения по длине щупов. Обычно детекторы имеют зону воздействия длиной 20…40 мм относительно нижней поверхности корпуса. С увеличением длины чувствительность (особенно на крайних участках) возрастает. Для обеспечения необходимой точности измерений датчики подвергают предварительной калибровке.

Датчик влажности почвы позволяет оценивать потери влаги с течением времени из-за её испарения и жизнедеятельности растений. Прибором можно контролировать содержание влаги в почве, управляя орошением в теплицах и других закрытых помещениях (см. рис. 4).

• Рабочее напряжение: 2…5 В;
• Рабочий ток: 20…40 мА;
• Тип интерфейса: аналоговый или цифровой;
• Рабочая температура использования: 10°C … 30°C.

Для работы цифрового детектора его перед применением потребуется оснастить необходимым программным обеспечением.

Порядок применения

В большинстве современных конструкций датчиков предусматриваются и аналоговый, и цифровой выводы, которые следует подключить к щупам. Если выход – аналоговый, то на приборной панели будет указано значение влажности в процентах или относительных единицах. Если вывод – цифровой, то фактическое значение будет соотнесено с заданным. Если оно больше фактического, то на индикаторе высвечивается «1», а, если меньше – то «0».

Для цифровой техники важно установить необходимое программное обеспечение. Программа генерирует значение влажности в качестве выходного сигнала. Для калибровки используют различные типы почвы (минимум две — влажную и сухую), устанавливают требуемые границы влажности, после чего вставляют датчик в почву (см. рис. 5). Для приборов комбинированного типа рекомендуется проводить измерения сначала в аналоговом режиме, а затем в цифровом.

В зависимости от способа измерения щупы подключаются следующим образом:

• К источнику питания;
• К аналоговому выходу;
• К цифровому выходу;
• К заземлению.

Управляющий модуль, в который входит потенциометр, устанавливает пороговое значение, оно потом будет сравниваться компаратором. При достижении порогового значения влажности загорается выходной светодиод. Пользователь может устанавливать различные диапазоны значений влажности.

Как выбрать типоразмер детектора влаги

Прежде всего, устанавливают, какие из нижеследующих характеристик требуется получить:

• Объемное содержание воды в грунте.
• Водный потенциал почвы.
• Кривые выделения влаги.

Для выбора датчика важно верно принять тип почвы и её текстуру. Кроме того, точность показаний устройства ограничивается определённой площадью участка. Например, применительно к датчику влажности почвы для комнатных растений этот показатель несущественен, в то же время фермеру или агроному он весьма важен. Первичные сведения о типе грунта включают степень его засолённости (не более 10 дСм/м) и текстуру — форму и размеры составляющих его частиц, наличие слоёв, трещин и т.п. Точность работы возрастает, если прибор характеризуется минимальной чувствительностью к солям.

Тестирование детектора производят в следующей последовательности:

1. Включают влагомер.
2. Настраивают его на тот тип грунта, который предполагается исследовать на влажность.
3. Щупы вставляют в грунт на рекомендуемую глубину перпендикулярно поверхности до упора нижней плоскости корпуса в почву.
4. Снимают показания дисплея и сравнивают значения с эталонными для данных условий измерения.
5. Повторяют замер для участков почвы, которые располагаются на расстоянии 1,0…1,5 м. Разброс данных не должен превышать 0,5 %. Для неоднородных грунтов расстояния между точками замеров следует уменьшать.

Если грунт – сухой, то для улучшения ввода щупов почву допускается использовать деревянный молоточек, но при этом удары не должны восприниматься корпусом прибора.

Бесконтактные влагомеры: особенности применения

Такие измерители используют для работы электромагнитные колебания. Чувствительные элементы располагаются на задней панели прибора, поэтому для применения эту панель необходимо разместить параллельно поверхности грунта на расстоянии 3…5 мм от неё. Интенсивность создающегося при этом электромагнитного поля пропорционально удельной электропроводности среды, которая, в свою очередь, зависит от её влажности.

Преимущества такого рода измерительной техники заключаются в том, что глубина проникновения электромагнитных воле не зависит от плотности ввода щупов почву, а зона измерения не носит точечного характера (см. рис. 6). За одно измерение влажность определяется для участка объёмом до 100 см3, поэтому потребное количество замеров снижается. Поскольку следов от применения бесконтактного влагомера не остаётся, он может использоваться для определения влажности грунта контролирующей организацией.

Как самостоятельно изготовить датчик влажности

Датчик влажности почвы своими руками может стать экономичной альтернативой аналогичным гаджетам, доступным на рынке.

Его можно собрать из металлических зондов, которые вставляются в блок из гипса. Сопротивление между этими материалами даст уровни влажности, которые будут считываться с помощью аналогового измерительного прибора. Процесс изготовления устройства несложен:

1. В качестве зондов-штырей используются металлические гвозди, вставляемые в соломинки. Верхний конец следует скрепить клеем. Глубина свободного конца должна быть не менее 15 мм.
2. Для изготовления формы разводят гипсовую штукатурку, и при помощи отвёртки вставляют штыри в гипс. При этом рекомендуется слегка простучать по соломинкам, чтобы удалить оттуда воздух.
3. Краем отвёртки на торце штырей выполняется конус, после чего конструкции дают полностью высохнуть (это занимает не менее суток).
4. Форма прикрепляется к любой плоской поверхности, а лишняя часть соломинок обрезается. Ваш детектор влажности готов к тестированию.
5. Для проверки к выступающим гвоздям подключаются провода любого аналогового измерительного устройства. Это даст показания, которые будут стандартными для устройства в сухом состоянии.
6. Вставляют датчик влажности в почву так, чтобы полностью погрузить его верхнюю часть в почву. Разность показаний даст сравнительную оценку относительной влажности грунта.

Все работы необходимо производить в тонких резиновых перчатках (так как кожа человека проводит электричество). Это исключает влияние посторонних факторов на итоговый результат.

Видео по теме

Чем можно измерить влажность почвы: ТОП-10 лучших электронных измерителей влаги

Гигрометр – это прибор, созданный для измерения влажности воздуха или почвы. Если человеку нужно понять состояние некоторой среды, то очень важным показателем будет являться влажность. В таком случае и выручит гигрометр. Однако, к выбору данного механизма стоит подойти очень серьёзно. Нередко на рынке продают некачественный товар, который неверно отображает характеристики. В данной статье мы разберём все нюансы, касающиеся гигрометра: лучшие модели данного механизма, его предназначение, виды приборов и советы при покупке.

Виды измерителей

По способу измерения гигрометры делятся на два типа: игольчатые или бесконтактные:

игольчатые представляют собой механизм, из которого торчат два электрода – иголки. Они погружаются в измеряемый материал. Далее через него проводится электрический ток, после чего происходит само измерение. Такой вариант имеет серьёзный недостаток – невозможно произвести измерение без вмешательства в почву;

Игольчатый измеритель почвы
бесконтактные несмотря на своё название всё равно требуют прикосновение к материалу. Механизмы имеют специальные щупы. При контакте с поверхностью почвы прибор автоматически сам вычисляет влажность среды.

Бесконтактный измеритель почвы

По строению инструменты делятся также на два вида:

1. Электронные. Такие механизмы работают от аккумулятора. Электронные модели имеют обычно больше функций, но и более высокую цену;
2. Механические. Эти приборы обладают более доступной ценой и автономностью работы (не зависят от АКБ). Однако, в отличие от электронных моделей они менее чувствительны, а также имеют более высокую погрешность измерения.

Зачем нужен измеритель

Измерители влажности помогают для фиксации состояния окружающей среды. Благодаря измерению влажности возможно судить о её особенностях почвы.

Гигрометры применяются во многих сферах деятельности. Они могут использоваться для профессиональной работы: экологами или географами. Также приборы применяются и в садоводчестве (очень часто для посадки растения необходимо знать состояние земли).

Измерители влажности помогают для фиксации состояния окружающей среды

Как пользоваться измерителем

Гигрометр сам по себе лёгок в применении. В любом случае при покупке к механизму также обычно прилагается и инструкция по эксплуатации. Однако, для более точного измерения показателя влажности необходимо учитывать некоторые нюансы. Разберём их:

• если почва была удобрена, то проводить измерения можно не ранее, чем через три дня;
• перед проведением процедуры необходимо обязательно пролить участок (но не перелить);
• участок земли, где будет происходить замер, должен быть предварительно уплотнён;
• если вы хотите получить точный результат, то следует провести хотя бы три измерения. А после этого вычислить средний результат;
• после измерения обязательно вытрите иглу (щуп).

Видео — Как определить кислотность почвы, калибровка pH-метра

ТОП-10 лучших электронных измерителей влаги

Сейчас рассмотрим лучшие модели гигрометров для измерения влажности. Все приборы мы расположили в статье в порядке увеличения их стоимости (а соответственно и функциональности).

Фото	Название	Рейтинг	Цена
#1	MC-7828 SOIL	⭐ 99 / 100 1 — голос	Узнать цену
#3		Weihuameter TK100	⭐ 97 / 100 1 — голос	Узнать цену
#5		Luster Leaf Rapitest 1825	⭐ 92 / 100 1 — голос	Узнать цену
#10	Какой бы вы выбрали электронный измеритель влаги или посоветовали? 10. Грин Бэлт Данный прибор достаточно лёгок в использовании. Механизм питается от солнечной энергии, благодаря чему не нужно тратить деньги на закупку аккумуляторных батарей. Модель имеет несколько функций. Помимо измерения влажности инструмент способен также фиксировать освещённость места для посадки растения и кислотность грунта. Прибор универсален, так как может использоваться и в бытовой, и в профессиональной деятельности. Стоимость: 600–650 рублей. Грин Бэлт работа от солнечных батарей; универсальная модель; небольшая цена (подойдёт для бюджетного покупателя); многофункциональный механизм. высокая погрешность измерения. Видео — Прибор для замера кислотности почвы РН 9. Luster Leaf Rapitest 1825 Модель может работать как на улице, так и в помещении. Прибор способен замерять параметры грунта как в закрытых теплицах, так и в огороде. Помимо бытового измерения (для взращивания растений) механизм может также применяться и в профессиональной деятельности (экологами или гидрологами). В комплекте к инструменту идёт также и справка о поливе растений. В ней прописаны особенности измерений для 150 различных растений. Стоимость: 1.200–1.300 рублей. Luster Leaf Rapitest 1825 информативная инструкция по применения; модель универсальна в использовании; удобный, информативный дисплей; маленькая погрешность измерения. Видео — Обзор измерительных приборов для почвы серии Rapitest 8. Espada MPS-300 Этот прибор является многофункциональным механизмом. Модель может замерять сразу 4 показателя состояния грунта: кислотность почвы, показатель температуры, уровень освещённости места и, разумеется, саму влажность. Гигрометр может использоваться как на улице так и в помещении. Он с одинаковой точностью сможет фиксировать показатели грунта в оранжереях, теплице или даже на подоконнике. Можно универсальна в использовании. Стоимость: 1.500–1.700 рублей. Espada MPS-300 универсальность прибора; высокая точность измерения; многофункциональный механизм; прочный, надёжный корпус. данные долго обрабатываются. 7. КС-300 Данная модель помимо показателя влажности способна также измерять количество света, попадающего на растение. Механизм имеет достаточно высокую точность измерения. Гигрометр может работать с различными типами почв. Модель имеет небольшие габариты, маленькие вес, поэтому механизм очень удобен при использовании и транспортировке. Прибор способен на протяжение долгого времени исправно служить своему хозяину и не выходить из строя. Стоимость: 1.700–1.800 рублей. Анализатор почвы 4 в 1 KC-300 способен измерять освещённость места для посадки; высокий срок эксплуатации; маленькие габариты модели; низкая погрешность при измерении. недолговечные аккумуляторные батареи. Видео — Обзор анализатора почвы РН-300, сравниваем с КС-300 6. ADA ZHT 70 Модель этого влагометра произведена в Китае. Замеры в данной конструкции осуществляются благодаря двум электродам. Помимо измерения влажности прибор также фиксирует и показатели температуры. Точность замеров высока, но для лучшего результата желательно всё же провести измерения несколько раз. Удобный, информативный дисплей делает работу с моделью более производительной. Стоимость: 2.000–2.200 рублей. ADA ZHT 70 отличное соотношение цены и качества; информативный дисплей; лёгкое управление; низкая погрешность измерения. недостаточно прочная конструкция. Видео — Измеритель влажности и температуры контактный ADA ZHT 70 (2 in 1) 5. Мегеон 35280 Корпус данной модели выполнен из пластика. Несмотря на это механизм достаточно прочен, прибор устойчив к механическим повреждениям (в том числе и падениям). Для работы гигрометра не требуется замена батареек. Однако, у модели можно выделить один существенный недостаток – прибор имеет маленький радиус действия. Гигрометр также не может фиксировать освещённость в теплицах или парниках. Стоимость: 3.800–3.900 рублей. Мегеон 35280 функционирует от солнечного света; прочный корпус модели; высокий срок службы; универсальный инструмент. небольшой радиус действия гигрометра. 4. Weihuameter TK100 Тип этого устройства – игольчатый. Прибор способен работать с различными материалами. Механизм может использоваться с различными типами грунта. Произвести измерение возможно практически без ошибок – погрешность составляет лишь половину процента. Устройство имеет информативный дисплей. Экран имеет также подсветку, которая делает работу в тёмное время суток более удобной и продуктивной. Стоимость: 8.000–8.500 рублей. Weihuameter TK100 подсветка экрана; может работать с разными материалами (универсальный инструмент); небольшая погрешность измерения; качественная, надёжная конструкция. Видео — Влагомер TK100S 3. AMTAST AMF038 Данный прибор может применяться как в профессиональной деятельности, так и бытовой. Механизм обладает прочной конструкцией. Модель выполнена из высококачественного пластика. Прибор способен выдерживать высокие нагрузки. Он справляется отлично и механическими повреждениями. Инструмент также выдерживает и отрицательные температуры, и резкую смену климата. Стоимость: 10.000–11.000 рублей. AMTAST AMF038 высококачественный материал конструкции; механизм выдерживает высокие нагрузки; справляется с перепадами температур; высокая точность измерения. приходится часто менять батарейки. 2. MC-7828 SOIL Модель выполнена в корпусе стандартной формы. Прибор применяется в профессиональной деятельности, имеет достаточно высокую стоимость. Механизм произведён в Китае, однако это никак не влияет на качество и производительность инструмента. Модель имеет понятный информативный дисплей, меню управления очень удобно в использовании. Механизм функционирует от четырёх батареек ААА. Присутствует функция автоматического отключения – при долгом неиспользовании прибора. Стоимость: 18.000–20.000 рублей. MC-7828 SOIL функция автоматического отключения; высокий срок эксплуатации; модель имеет много функций; механизм автоматически выключается, если долго не используется. Видео — Профессиональный влагомер почвы MC-7828 Soil 1. TDR 100 Soil Эта модель имеет высокую стоимость, поэтому предназначена только для применения в профессиональной деятельности или при научных исследованиях. Модель имеет множество функций, благодаря чему способна заменять сразу несколько аппаратов. У механизма имеется информативный дисплей, поэтому данные фиксировать намного проще и удобнее. Встроенная память в приборе может сохранять до 250 ранее произведённых измерений. Стоимость: 115.000–120.000 рублей. TDR 100 Soil многофункциональный механизм; присутствует функция запоминания результатов; информативный дисплей; присутствует возможность географической привязки; быстрая обработка данных после измерения (несколько секунд). огромная цена (не выгодно применение в быту). На что обратить внимание при выборе гигрометра: советы и рекомендации Покупка гигрометра – очень важное дело, к которому следует подойти внимательно. Разберём основные нюансы, которые необходимо соблюсти при выборе этого механизма: обратите внимание на количество доступных функций. Если вам нужно знать сразу несколько параметров окружающей среды, то покупка многофункционального гигрометра поможет сэкономить и деньги, и место; проверьте прибор на присутствие внешних повреждений. Если на гигрометре есть царапины или потёртости, откажитесь от покупки этой модели; выбирайте механизмы, которые работают от солнечных батарей. Такие варианты помогут сэкономить деньги на покупке батареек; при выборе обязательно смотрите на погрешность измерения. Чем она ниже, тем лучше. Видео — Какой лучше выбрать анализатор почвы Голосование за лучший электронный измеритель влаги Какой бы вы выбрали электронный измеритель влаги или посоветовали? Читайте также:  Огород это определение для детей Оцените статью Вам также может понравиться Ящерицы в огороде польза вред Ящерицы на дачном участке: почему их не стоит прогонять Ярмарка сад огород дача Выставки-ярмарки для дома и дачи 2023 Дома и дачи — Ярмарка дом сад огород Дом и Дача Выставка «Цветы и Город» – это мероприятие Японский садик аптекарский огород Деревья бонсай, камни суйсеки и каллиграфия — экспозиция Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты