Измеритель влажности грунта для теплиц

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

Источник статьи: http://osensorax.ru/klimat/datchik-vlazhnosti-pochvy

Купил себе прибор для измерения влажности в грунте: рассказываю 2 основных минуса

Влажность грунта – это проблема многих комнатных растений, а соответственно и их владельцев. Смена времени года, регулировка отопления, перестановка горшка, пересадка растения влияют на это очень сильно и Вашему любимцу может быть уже недостаточно полива один раз в неделю ( или как Вы привыкли ). Но и перелить его тоже не хочется, ведь все знают, что процесс гниения невозможно остановить без пересадки . Да и обнаружить его своевременно не всегда удается. Одним словом, для меня влажность грунта в горшке – огромная проблема.

Из-за неправильного полива я потерял уже немало растений . Из последнего – антуриум , который я поливал недостаточно и цереус, которому повезло меньше – я его залил.

# Влажность в горшке можно определить по-разному – с помощью деревянной палочки или зубочистки, можно втыкать палец в грунт, но я случайно в Икее увидел специальный прибор для измерения влажности в горшках с комнатными растениями . Протестировал его, расскажу все как есть (в том числе и два значительных минуса).

Ну и, кстати, по поводу зубочисток и пальцев – не всегда они такой длины, чтобы достать до корней растения, а деревянной палочки нужно длины тоже может рядом не оказаться. Ну и опять таки – каждый раз тыкать пальцем в горшок – через несколько месяцев грунт будет очень уплотненным.

Итак, смысл работы этого прибора совсем простой – вставляется маленькая батарейка и устройство втыкается в грунт. Заостренный конец и сам по себе немассивный стержень позволяют это сделать без особых усилий. На нем нет никаких кнопочек, есть только лампочка-индикатор, которая начинает моргать синим цветом, если влажность в грунте в месте контакта снизилась .

Кстати, чувствительность самого датчика тоже можно отрегулировать при установке батарейки. Есть три режима. Конечно не очень удобно, что в инструкции не написано, к какому растению какой режим подойдет, поэтому приходится действовать интуитивно, я установил на среднем уровне.

Тестировал я этот # прибор примерно неделю на своем недавно пересаженном антуриуме и в целом мне все понравилось : я воткнул его в горшок на следующий день после полива и датчик сразу начал моргать. Это значит, что последний # полив был недостаточен . Полил еще немного и датчик потух. В следующий раз я заметил моргание примерно через 3 дня, снова полил горшок (уже больше, чем обычно), датчик снова затих.

Обычно я стараюсь поливать все 2 раза в неделю, но бывают осечки и между поливами проходит 4-5 дней (да, могу забыть и вспомнить только когда увижу поникшие листья).

Признаться честно, датчик моргает довольно часто и не заметить его невозможно. Это, кстати, и есть первый минус , потому как у меня он начал моргать ночью, когда я спал: в комнате абсолютная темнота, просыпаюсь от того, что начинается это моргание. Пришлось встать, полить антуриум ( в 4 часа утра! ) и лечь спать обратно.

Я конечно люблю цветы, но, думаю, что до утра бы он спокойно дожил без полива.

Принцип действия прибора простой и теоретически сделать его может любой, кто хоть немного шарит в электронике, схемах и может спаять все как нужно: он основан на измерении сопротивления металлическим датчиком (на конце самого прибора) влажной и сухой почвы . В интернете много схем и полных инструкций, как сделать это чудо техники. Но мои руки это все не умеют, а мозги такие вещи не понимают.

Помню, как в детстве решил сделать простую советскую гирлянду моргающей. В результате рука стала черной и немного побаливала, гирлянда работать перестала совсем, розетку папе тоже пришлось заменить.

Себестоимость такого прибора будет около 50-100 рублей (если не дешевле), а в # икея я его купил за 299 рублей. И это второй минус . Учитывая количество горшков в доме, разоряться на 300 рублей для каждого растения выйдет очень накладно.

В принципе можно использовать один и тот же прибор для нескольких растений – например, пару недель подержать его в одном горшке, определиться с частотой полива и переместить в другой.

Аналогичные приборы есть и на китайских сайтах , но цены там также начинаются от 200 рублей (плюс доставка – примерно то же самое и выйдет).

Продаваемые в Леруа Мерлен так называемые шары-оросители — полная ерунда и сравнивать их с таким прибором явно не стоит. Думаю, все это понимают и обсуждать не стоит. А вот # горшки с системой автополива (например, от Лечузы) – это вещь интересная, но тоже недешевая и я ими не пользовался. Если кто-то из читателей имеет опыт с ними – поделитесь, пожалуйста!

В любом случае, такой прибор — вещь полезная и, на мой взгляд, нужная. Да, без него можно обойтись, но мне всегда интересно пробовать что-то новенькое. Однако покупать эти приборы еще вряд ли буду. Попробую обойтись одним.

А как Вы считаете, нужен ли вам такой датчик? Может быть пользуетесь чем-то подобным? Или уже привыкли к своим растениям и полив у Вас организован точно и без сбоев?

Делитесь своим мнением в комментариях, ставьте лайки и не забудьте подписаться на мой канал (если еще не подписались, конечно).

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/cvetochnik/kupil-sebe-pribor-dlia-izmereniia-vlajnosti-v-grunte-rasskazyvaiu-2-osnovnyh-minusa-600ea72fcd098e46b1d67a1d