Прибор контроля влажности для теплиц

Автоматизация теплиц. Современное использование датчиков для автоматизации в теплицах

Рассада для высадки в открытый грунт, зеленные и цветочные культуры, ранние овощи – все это успешно выращивается в грамотно оборудованных теплицах. Датчики для автоматизации управления микроклиматом помогут создать в тепличном помещении оптимальный режим, сэкономить силы, поднять урожайность в 1,5-2 раза.

Виды датчиков, их назначение и преимущества применения

Датчики – специальные технические устройства, которые позволяют контролировать показатели температуры, влажности, состава воздуха.

В конструкцию любого датчика входят:

• чувствительный элемент (сенсор, приемник) – непосредственно реагирует на параметры среды;
• преобразователь – переводит данные сенсора в сигналы, пригодные для технического использования (обычно, электрические).

Автоматизированная система управления анализирует информацию, поступающую с датчиков. Если параметры выходят за пределы нормы, запускаются регулирующие механизмы. Чтобы снизить температуру, открываются фрамуги для проветривания. При низкой влажности включается орошение. Важным компонентом питания и фактором роста растений является достаточное количество углекислого газа. Если датчик сигнализирует о том, что его уровень критически низок, в теплице запустится система электрической или химической генерации СО2.

Датчики относительной влажности и температуры

Чувствительный емкостный элемент, реагирующий на влажность, расположен в трубке. Он передает информацию в цифровой преобразователь, а из него – в электронную микросхему. На выходе сигнал представлен в виде напряжения или тока, прямо пропорциональных входному значению влажности. Забор воздуха осуществляется через съемный фильтр, оснащенный колпачком для защиты сенсора на время дезинфекции теплицы.

Компания ТЕКО производит высокоточные и относительно недорогие датчики марки SHT iT7P5 разных модификаций. Погрешность измерений устройств минимальна, даже при долгосрочном использовании. В качестве температурного сенсора в моделях используется платиновый термопреобразователь Pt100. Модификации датчиков подбирают с учетом диапазона выходных данных температуры и влажности, сечения кабеля, пределов измерений, материала фильтра.

Хорошим выбором для теплицы является модель SHT iT7P5-56P-140A-Z

Основные технические параметры:

• погрешность измерения относительной влажности – не более 3%;
• диапазон измерения температуры – от 0 до + 60 о С, погрешность – не более 0,5 о С;
• защита – от смены полюсов питающего напряжения, короткого замыкания, перегрузок:
• фильтр на заборной трубке изготовлен из нержавейки, корпус – из пластика РВТ;
• длина датчика вместе с фильтром — 140 мм;
• герметичность со стороны корпуса- IP65 (полная защита от пыли и водяных струй).

Конструкция датчика позволяет менять позицию трубки по отношению к клеммной коробке, регулировать выходные сигналы в диапазонах 4-20 мА, 0-3 В; 0-5 В; 0-10 В.

Датчики углекислого газа

Устройство определяет уровень содержания двуокиси углерода в воздушной среде теплицы. Датчики СО2 от компании ТЕКО основаны на инфракрасном методе анализа. Источником ИФ излучения является светодиод, лазер или спиральный ТЭН. В зависимости от концентрации, углекислый газ поглощает определенную часть светового потока. В приемном отделе датчика (светофильтре) она замеряется. Осуществляется замер и того количества инфракрасного света, которое прошло мимо светофильтра, затем вычисляется разность между двумя показателями и выдается результат – процент содержания СО2 в воздухе.

Одной из новейших разработок ТЕКО является датчик SC2 IXP4-32P-LZ-S4. Он функционирует по методу NDIR – недисперсионной инфракрасной спектрометрии. Измерение СО2 осуществляется в миллионных долях (10 000 ppm = 1%). Рабочий диапазон модели составляет 0…5 000 ppm. Выходной сигнал представляет собой напряжение, пропорциональное количеству СО2 в соотношении 1 мВ/ppm.

Чтобы оборудовать теплицу по последнему слову техники, установите качественные сертифицированные датчики и готовые схемы автоматического управления микроклиматом.

Источник статьи: http://govorim.by/obzory/obschestvo/375493-avtomatizaciya-teplic-sovremennoe-ispolzovanie-datchikov-dlya-avtomatizacii-v-teplicah.html

Датчик влажности почвы в системах автоматического полива

Многие огородники и садоводы лишены возможности ежедневно ухаживать за посаженными овощами, ягодами, фруктовыми деревьями в силу загруженности по работе или во время отпуска. Тем не менее, растения нуждаются в своевременном поливе. С помощью простых автоматизированных систем можно добиться того, что почва на вашем участке будет сохранять необходимую и стабильную влажность на протяжении всего вашего отсутствия. Для построения огородной системы автополива потребуется основной контрольный элемент – датчик влажности почвы.

Датчик влажности

Датчики влажности также называют иногда влагомерами или сенсорами влажности. Почти все предлагаемые на рынке влагомеры почвы измеряют влажность резистивным способом. Это не совсем точный метод, потому что он не учитывает электролизные свойства измеряемого объекта. Показания прибора могут быть разными при одной и той же влажности грунта, но с разной кислотностью или содержанием солей. Но огородникам-экспериментаторам не столь важны абсолютные показания приборов, как относительные, которые можно настроить для исполнительного устройства подачи воды в определенных условиях.

Суть резистивного метода заключается в том, что прибор измеряет сопротивление между двумя проводниками, помещенными в грунт на расстоянии 2-3 см друг от друга. Это обычный омметр, который входит в любой цифровой или аналоговый тестер. Раньше такие инструменты называли авометрами.

Также существуют приборы со встроенным или выносным индикатором для оперативного контроля над состоянием почвы.

Легко сделать замер разницы проводимости электрического тока перед поливом и после полива на примере горшка с домашним растением алоэ. Показания до полива 101.0 кОм.

Показания после полива через 5 минут 12.65 кОм.

Но обычный тестер лишь покажет сопротивление участка почвы между электродами, но не сможет помочь в автополиве.

Принцип действия автоматики

В системах автополива обычно действует правило «поливай или не поливай». Как правило, никто не нуждается в регулировании силы напора воды. Это связано с использованием дорогостоящих управляемых клапанов и других, ненужных, технологически сложных, устройств.

Почти все предлагаемые на рынке датчики влажности, помимо двух электродов, имеют в своей конструкции компаратор. Это простейший аналого-цифровой прибор, который преобразует входящий сигнал в цифровую форму. То есть при установленном уровне влажности вы получите на его выходе единицу или ноль (0 или 5 вольт). Этот сигнал и станет исходным для последующего исполнительного устройства.

Для автополива наиболее рациональным будет использование в качестве исполнительного устройства электромагнитного клапана. Он включается в разрыв трубы и может также использоваться в системах микро-капельного орошения. Включается подачей напряжения 12 В.

Для простых систем, работающих по принципу « датчик сработал — вода пошла», достаточно использование компаратора LM393. Микросхема представляет собой сдвоенный операционный усилитель с возможностью получения на выходе командного сигнала при регулируемом уровне входного. Чип имеет дополнительный аналоговый выход, который можно подключить к программируемому контроллеру или тестеру. Приблизительный советский аналог сдвоенного компаратора LM393 — микросхема 521СА3.

На рисунке представлено готовое реле влажности вместе с датчиком в китайском исполнении всего за 1$.

Ниже представлен усиленный вариант, с выходным током 10А при переменном напряжении до 250 В, за 3-4$.

Системы автоматизации полива

Если вас интересует полноценная систем автополива, то необходимо задуматься о приобретении программируемого контроллера. Если участок небольшой, то достаточно установить 3-4 датчика влажности для разных типов полива. Например, сад нуждается в меньшем поливе, малина любит влагу, а для бахчи достаточно воды из почвы, за исключением чрезмерно засушливых периодов.

На основании собственных наблюдений и измерений датчиков влажности можно приблизительно рассчитать экономичность и эффективность подачи воды на участках. Процессоры позволяют вносить сезонные корректировки, могут использовать показания измерителей влажности, учитывают выпадение осадков, время года.

Некоторые датчики влажности почвы оснащены интерфейсом RJ-45 для подключения к сети. Прошивка процессора позволяет настроить систему так, что она будет оповещать о необходимости полива через социальные сети или SMS-сообщением. Это удобно в тех случаях, когда невозможно подключить автоматизированную систему полива, например, для комнатных растений.

Для системы автоматизации полива удобно использовать контроллеры с аналоговыми и контактными входами, которые соединяют все датчики и передают их показания по единой шине к компьютеру, планшету или мобильному телефону. Управление исполнительными приборами происходит через WEB-интерфейс. Наиболее распространены универсальные контроллеры:

Это гибкие устройства, позволяющие точно настроить систему автополива и доверить ей полный контроль над садом и огородом.

Простая схема автоматизации полива

Простейшая система автоматизации полива состоит из датчика влажности и управляющего устройства. Можно изготовить датчик влажности почвы своими руками. Понадобится два гвоздя, резистор с сопротивлением 10 кОм и источник питания с выходным напряжением 5 В. Подойдет от мобильного телефона.

В качестве прибора, который выдаст команду к поливу можно использовать микросхему LM393. Можно приобрести готовый узел или собрать его самостоятельно, тогда понадобятся:

• резисторы 10 кОм – 2 шт;
• резисторы 1 кОм – 2 шт;
• резисторы 2 кОм – 3 шт;
• переменный резистор 51-100 кОм – 1 шт;
• светодиоды – 2 шт;
• диод любой, не мощный – 1 шт;
• транзистор, любой средней мощности PNP (например, КТ3107Г) – 1 шт;
• конденсаторы 0.1 мк – 2 шт;
• микросхема LM393 – 1 шт;
• реле с порогом срабатывания 4 В;
• монтажная плата.

Схема для сборки представлена ниже.

После сборки подключите модуль к блоку питания и датчику уровня влажности почвы. На выход компаратора LM393 подсоедините тестер. С помощью построечного резистора установите порог срабатывания. Со временем нужно будет его откорректировать, возможно, не один раз.

Принципиальная схема и распиновка компаратора LM393 представлена ниже.

Простейшая автоматизация готова. Достаточно подключить к замыкающим клеммам исполнительное устройство, например, электромагнитный клапан, включающий и отключающий подачу воды.

Исполнительные устройства автоматизации полива

Основным исполнительным устройством автоматизации полива является электронный клапан с регулировкой потока воды и без. Вторые дешевле, проще в обслуживании и управлении.

Хорошо зарекомендовали себя клапаны производства американской компании Hunter. Для разных целей используются клапаны c проходным диаметром 1, 1.5, и 2 дюйма с наружной или внутренней резьбой.

Существует множество управляемых кранов и других производителей.

Если на вашем участке случаются проблемы с подачей воды, приобретайте электромагнитные клапаны с датчиком потока. Это предотвратит выгорание соленоида при падении давления воды или прекращении водоснабжения.

Недостатки автоматических систем полива

Почва неоднородна и отличается по своему составу, поэтому один датчик влажности может показывать разные данные на соседних участках. Кроме того, некоторые участки затемняются деревьями и более влажные, чем те, которые расположены на солнечных местах. Также значительное влияние оказывает приближенность грунтовых вод, их уровень по отношению к горизонту.

Используя автоматизированную систему полива, следует учитывать ландшафт местности. Участок можно разбить на сектора. В каждом секторе установить один или более датчиков влажности и рассчитать для каждого собственный алгоритм работы. Это значительно усложнит систему и вряд ли удастся обойтись без контроллера, но впоследствии почти полностью избавит вас от траты времени на нелепое стояние со шлангом в руках под знойным солнцем. Почва будет наполняться влагой без вашего участия.

Построение эффективной системы автоматизированного полива не может основываться только на показаниях датчиков влажности почвы. Непременно следует дополнительно использовать температурные и световые сенсоры, учитывать физиологическую потребность в воде растений разных видов. Необходимо также учитывать сезонные изменения. Многие компании производящие комплексы автоматизации полива предлагают гибкое программное обеспечение для разных регионов, площадей и выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Приобретая систему с датчиком влажности, не поддавайтесь на глупые маркетинговые слоганы: наши электроды покрыты золотом. Даже если это так, то вы лишь обогатите почву благородным металлом в процессе электролиза пластин и кошельки не очень честных бизнесменов.

Заключение

В данной статье рассказывалось о датчиках влажности почвы, которые являются основным контрольным элементом автоматического полива. А также был рассмотрен принцип действия системы автоматизации полива, которую можно приобрести в готовом виде или собрать самому. Простейшая система состоит из датчика влажности и управляющего устройства, схема сборки которой своими руками также была представлена в этой статье.

Видео по теме

Источник статьи: http://vashumnyidom.ru/komfort/uxod/datchik-vlazhnosti-pochvy.html