Измеритель кислотности почвы и ее влажности принцип работы, популярные модели

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.

71b41601164e9a1cc61cc59632e6a3a8.png

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.

Шлюз с интернет по WiFi

Быстро собрал на макетной плате, в качестве БП взял плату от ненужного зарядника 5В

218968ddebba4658417a7e51af3bc08f.jpg

Итак железки собраны, прошивки разработаны и загружены. Сенсоры вставлены в растения. Ток в режиме покоя получился около 30мкА. В активном режиме 5мА. Батареек CR2032 по моим расчетам должно хватить примерно на пол года. (Для увеличения срока службы батареи можно увеличить время между замерами влажности)

d23ea5451843858d6c2fe0f0234fd5dd.jpg

Интерфейс пока выглядит так

29615eba1371fd2e6b842ac76570ca37.jpg

f31b68ab2fa0df4aa16f309e4ac84bbc.jpg

Дальность передачи от сенсора получилось не очень большой — в пределах комнаты уверенно, из другой комнаты уже после пляски с бубном у антенны. Виной тому самодельные антенны, дешевые передатчики и низкое напряжение питание сенсора — 3В. Не зря в радиовыключателях и пультах стоят батарейки на 12В. Хотя для системы, работающей в одной комнате, низкая дальность это даже плюс — меньше забивается эфир.

Планы на будущее

  1. Повысить дальность передатчика заменой стабилизатора на 5В.
  2. Поставить миниатюрные но более качественные передатчики STX822  с покупными антенками на 433МГц
  3. Для уменьшения платы использовать ATTINY85 (Как нибудь будет время,попробую запихать весь код в ATTINY13)

По прошивкам сенсоров, шлюза, а также серверной части будет моя следующая статься. Исходники, схемы, чертежи печатных плат можно скачать с GITHUBа

Блог пользователя ma3i4

Всем привет, сегодня в нашей статье мы рассмотрим как сделать датчик влажности почвы своими руками. Причиной самостоятельного изготовления может послужить износ датчика (коррозия, окисление), либо просто невозможность приобрести, долгое ожидание и желание смастерить что-либо своими руками. В моем случае желанием сделать датчик самому послужил износ, дело в том что щуп датчика при постоянной подаче напряжение взаимодействует с почвой и влагой в результате чего окисляется. Например датчики SparkFun покрывают его специальным составом (Electroless Nickel Immersion Gold) для увлечения ресурса работы

Так же что бы продлить жизнь датчику лучше подавать питание на датчик только в момент замеров. В один «прекрасный» день я обратил внимание что моя система полива увлажняет почву без лишней надобности, при проверке датчика я извлек щуп из почвы и вот что я увидел:

Из-за коррозии между щупами появляется дополнительное сопротивление в результате которого сигнал становиться меньше и arduino считает что почва сухая. По скольку Я использую аналоговый сигнал то схему с цифровым выходом на компараторе я делать не буду для упрощения схемы.

На схеме изображен компаратор датчика влажности почвы, красным цветом отмечена часть которая преобразует аналоговый сигнал в цифровой

Не отмеченная часть это часть необходимая нам для преобразование влажности в аналоговый сигнал, мы ее и будем использовать. Чуть ниже я привел схему подключение щупов к arduino.

Левая часть схемы показывает как щупы подключаются к arduino, а правую часть (с резистором R2) я привел для того что бы показать за счет чего меняются показания АЦП. Когда щупы опущены в землю между ними образуется сопротивление (на схеме я отобразил его условно R2), если почва сухая то сопротивление бесконечно большое, а если влажное то оно стремиться к 0. Так как два сопротивления R1 и R2 образуют делитель напряжение, а средней точкой является выход (out a0) то от величины сопротивления R2 зависит напряжение на выходе. К примеру если сопротивление R2=10Kom то напряжение будет 2,5В. Можно сопротивление запаять на проводах что бы не делать дополнительных развязок, для стабильности показаний можно добавить конденсатор 0,01мкФ между — питания и out. схема подключение следующая:

Поскольку с электрической частью мы разобрались, можно перейти к механической части. Для изготовления щупов лучше использовать материал менее всего подверженного коррозии что бы продлить жизнь датчика. Можно использовать «нержавейку» или оцинкованный метал, форму можно выбрать любую, даже можно использовать два куска проволочки. Я для щупов выбрал «оцинковку», в качестве фиксирующего материал использовал небольшой кусок гетинакса.  Так же стоит учесть что настояния между щупами должно быть 5мм-10мм, но не стоит делать больше. На концы оцинковки я напаял провода датчика. Вот что получилось в итоге:

Не стал делать подробный фото отчет, все и так просто. Ну и фото в работе:

Как я уже раньше указывал лучше использовать датчик только в момент измерений. Оптимальный вариант включение через транзисторный ключ, но так как потребление тока у меня составило 0,4мА можно включить на прямую. Для подачи напряжения во время замеров можно подключить контакт датчика VCC к пину ШИМ или использовать цифровой выход на момент измерений подавать высокий (HIGH) уровень, а потом устанавливать низкий. Так же стоит учесть что после подачи напряжения на датчик необходимо выждать некоторое время для стабилизации показаний. Пример через ШИМ:

Спасибо всем за внимание!

Фото датчиков влажности почвы

2a51ca4ac5b592e86a968443f046d517.jpg

1b6bad0fd60faea2a18f6814aa8d7cfd.jpeg

d677200fe410d010adba1c3e17a2f9bf.jpg

c6ce91b843b288638ebd31213ca6822b.jpg

3314911b621da5abfae04de005436e2b.jpg

244c4c41e91768007c3b5a32e54ad10f.jpg

a74146d03525998db6c308824d427fe1.jpg

b4fdbb150037acde1d06388b79bdf0de.jpg

4938554d130cea16cb899a2f510d556a.jpg

3b299918536210b35cefd130cdbbef2e.jpg

313c55e21f2d51b38236a6c621479fda.jpg

7395e707f9cf3ce45aa9504ebb449072.jpg

aafcf0963c56310706801052c2db2709.jpg

e890f7f741b7f18ab0598de04cc785e1.jpg

d04f4cdbfe2110a90e30dea38a1f6fb6.jpg

fd798033d1d4ad2d7871efbd118d25e1.jpg

8ca8c3f66a07e60204c51afdcfea8aa1.jpg

038d3fec2f5c09a70aef4319c116ca05.jpg

8cb63c7ec6ac5eee3a62755a3642f18c.jpg

734590d33d54e84f7a49b9c288a4f84e.jpg

e27837afb36d1dd36b3b6f576e7a9f6a.jpg

2988f09d0eb6be771d3d68381f885332.jpg

a987bb22c543fe1316c88b0c3698ce87.jpg

470216430aae52d0fd083252db3953e8.jpg

91c3e8e6c2d5e3cbc8ddd4cea8b69692.jpg

9e1eb513a2b02acdce905ae18bfb3bbf.jpg

bd4bb524c328d8bacc431da479a58108.jpg

Как пользоваться прибором

Как уже говорилось ранее, не требуется определенных знаний для эксплуатации измерителя. Для каждого устройства в обязательном порядке прикладывается производителем подробная инструкция.

fe8077bbc3905ea9e7342bf1e318c2e3.jpg

Но мы все же решили подсказать методы, при которых показания будут более точными:

  • если вы внесли удобрения, то произведите замеры не ранее, чем через три дня;
  • не забудьте полить участок, который будете проверять;
  • вокруг щупа почву необходимо хорошо утрамбовать;
  • необходимо производить по три замера, а потом вычислять средний показатель;
  • стержень измерителя должен содержаться в чистоте и после каждой проверки протираться салфеткой.

При покупке поинтересуйтесь у продавца, откалиброван ли измеритель кислотности почвы. Если нет, то необходимо приобрести буферный раствор и произвести калибровку самостоятельно. Далее предлагаем ознакомиться с самыми популярными и недорогими моделями.

Вредители в почве комнатных растений

Плесень, поражающая почвы комнатных растений, не единственная проблема, волнующая цветоводов. Часто при выращивании цветов можно столкнуться и с вредителями насекомыми. Некоторые из них поражают почву, нанося вред корневой системе растения.

Причиной появления вредителей могут стать и некачественная почва, и неправильный уход за растением. В борьбе с насекомыми помогут специальные промышленные препараты, а также народные средства, например мыльный раствор или раствор марганца.

  • Мокрицы. Появляются благодаря избытку влаги в почве. Опасны тем, что наносят вред, корням растения поедая их. При их появлении следует уменьшить полив. Насекомых можно удалить вручную.
  • Белые жучки (подуры) в почве комнатных растений. Появляются из-за повышенной влажности земли или воздуха. Способ борьбы с ними — верхний слой почвы должен подсыхать, после этого они пропадут. Можно также бороться и химическими веществами: раствор марганцовки, стрелки Доктор, Актара.
  • Нематоды. Микроскопические черви, селящиеся на корнях растений. Их появлению также способствует избыток влаги в почве. В борьбе с этими опасными вредителями можно использовать антигельминтные препараты, таких как Декарис. Сильно пораженное растение лучше уничтожить во избежание заражения остальных растений.
  • Луковичный корневой клещ. Наносят вред, прежде всего луковичным растениям. Появляются благодаря повышенной влажности. Профилактические меры: хороший дренаж, умеренный полив. Пораженные клещом корни и луковицы обрабатывают доступным системным инсектицидом, например Актеллик, Актара.

Конструкция щупов сенсора влажности

  1. Готовый покупной щуп. Имеет стабильные характеристики. Из недостатков — небольшая глубина погружения и цена почти 40 руб.

efaa0422eee2e9d6bec33fa32af95720.jpg

2. Щуп из шпильки M3 их нержавейки. Удобно прикручивается прямо к плате. Цена шпильки примерно 120/м. Длину можно сделать любую. Недостаток — влажность мерится по всей длине щупа.

057bc444b89511e20796cc7783171d58.jpg

Это недостаток обоих щупов влажности. Выяснилось, что вода стоит в нижней части горшка, у корней растения. А измерение происходит в верхней части почвы, как у покупного сенсора или по всей глубине,  как у шпильки, корая длиннее. Да и цена шпильки из нержавейки получается тоже не самой маленькой.

3. Поэтому родилась новая конструкция из электрического кабеля ШВВП 2 x 1.5 (а лучше 2 x 2.5). Длину щупов сделал 150мм, от изоляции зачистил на 50мм. Могу мерить таким щупом у самых корней растения. Стоит корейки, вернее практически бесплатно, так как обрезки провода остались после ремонта.

1deb2bfd9fceb479381630a3aad94bea.jpg

Неплохо было бы еще защитить медь от окисления каким нибудь покрытием

Конструкция электродов.

c9bd188212f43f4389b78aeb5ce61875.jpg

Конструкция электродов должна обеспечить возможность измерения влажности почвы возле корней растения. Это особенно актуально для кактусов, полив которых осуществляется мизерным количеством воды.

Для изготовления электродов я сначала выбрал стальную углеродистую проволоку, но она слишком быстро заржавела, и её пришлось заменить на нержавеющею.

Для уменьшения уровня внешних электромагнитных помех, электроды соединяются со схемой экранированным кабелем, оплётка которого подключена к корпусу прибора.

А это детали, из которых были собраны электроды.

25835061cbeb6c3a8d842fb3a0d73891.png

  1. Винт М3х8.
  2. Гровер М3.
  3. Шайба М3.
  4. Лепесток М3.
  5. Втулка – сталь, Ø8х10мм.
  6. Винт М3х6.
  7. Пластина – стеклотекстолит S = 2мм.
  8. Электрод – нерж. сталь Ø1,6х300мм.

d1b3130f03045edb31e4ccc4b9b7d726.jpg

Наверное, можно было бы выбрать и другой способ крепления электродов. Но, я выбрал такое крепление, чтобы можно было оперативно регулировать глубину погружения тридцатисантиметровых электродов в почву, а кабель, при этом, не создавал слишком большую нагрузку при погружении электродов в неглубокий горшок.

Зачем нужен измеритель

Каждый дачник уверен, что очень важно знать о том, каковы основные параметры земли, а это Ph, влажность, температура и освещенность. Если имеется желание получить хороший урожай, то культуру необходимо высаживать и выращивать в предназначенном для нее грунте

Допустим, для капусты будет идеальна ваша земля, а вот морковь на ней уже не уродится. Чтобы точно знать, куда и какую культуру пристроить, какие внести удобрения и добавки, необходимо приобрести измеритель кислотности почвы. Они бывают жидкими, а есть и пластиковые, что более удобно для применения. Такой прибор не требует для использования диплома об окончании сельскохозяйственного института, им довольно легко пользоваться.

53c0745e7f6d0fa7c6280fddc79d5be2.jpg

Сегодня продается множество специализированных измерителей, которые подойдут и для огромного промышленного хозяйства, и для небольшого участка возле дачного домика. О самых популярных моделях, правилах использования мы поговорим в данной статье. Только для начала узнаем о том, как же справлялись наши предки на своих огородах и выращивали достойный урожай. У них были свои хитрости, поэтому при отсутствии измерителя кислотности почвы и прочих ее параметров вы легко сможете воспользоваться знаниями дедушек и бабушек.

Как это работает

076c8390e25d16b6b0e012eb0e58fbab.png

Прямоугольные импульсы большой длительности (поз.1), проходя через делитель напряжения, образованного элементами C2, R2, R3, Rпочвы, R4, C3, превращаются в короткие импульсы (поз.2). Эти импульсы через конденсатор С4 поступают на вход элемента DD1.3. Туда же, через резистор R6, поступает некоторый уровень постоянного напряжения (поз.3) с делителя напряжения R5.

Когда общий уровень напряжения на входе DD1.3 (поз.4) достигает порога срабатывания компаратора (отмечено красной точкой), запускается одновибратор на DD1.3, DD1.4. Длительность управляющего импульса на выходе DD1.4 определяется постоянной времени R7, C5.

Инструкция

Если вы приобрели данный прибор и потеряли инструкцию, мы поможем вам вспомнить правила использования. Измеряем освещенность:

  • Переведите переключатель на режим Light.
  • Установите щуп в грунт около растения.
  • Солнечная батарея, встроенная в прибор, направляется в сторону источника поступления света.
  • Не загораживайте свет.

Измеритель кислотности (Ph) почвы:

  • Переведите переключатель на Ph, погрузите щуп в пробу грунта, из которой предварительно была сделана кашица. Щуп должен быть отполирован кусочком наждачной бумаги и протерт салфеткой.
  • Измеритель помещается вертикально до основания корпуса. Почва должна быть немного увлажнена.
  • Через минуту прочтите показания на экране.

610a821cc8b1ec11dabb2059b4ae3fb6.jpg

Измеряем влажность:

  • Переключите на Moist, вставьте щуп в землю.
  • Показания таковы: красный — сухой или слегка увлажненный грунт, подойдет лишь для выращивания колючек и кактусов; синий — переувлажнение, не поливайте растения, пока грунт немного не подсохнет; зеленый — идеальное увлажнение.

Пользоваться всеми приборами для замеров стоит точно так же. Предлагаем рассмотреть другие модели.

Народные советы

Мы решили предоставить несколько самых популярных кислотности земли подручными средствами. Ознакомившись с ними, вы поймете, что пользоваться профессиональным прибором куда удобнее. Надеемся, что народные советы смогут вам пригодиться, если измерителя не окажется под рукой или его батарейка сядет. Все, кто уже используют специализированный измеритель кислотности почвы, знают, насколько неточными бывают его показатели, если батарейку пора сменить.

bbcb228843d77a14e1ad9fe32adb5fa1.jpg

Итак, что нам поможет?

  • Уксус и сода есть в доме у каждой хозяйки, да и на даче эти продукты часто бывают. Итак, чтобы измерить кислотность, возьмите две пробы земли из лунки глубиной в 25 сантиметров, поместите в разные емкости. Одну пробу полейте уксусом. Если пойдет шипение и появятся пузырьки, то это указывает на щелочную реакцию. Теперь разведите столовую ложку соды в стакане воды и полейте этим раствором вторую пробу. Наличие пузырьков и шипения указывает на закисленность. Если обе пробы повели себя хорошо, и реакции на поливы не было, у вас хорошая земля, с нормальным уровнем щелочи и кислоты.
  • Нашинкуйте красную капусту и прокипятите ее в воде, пока не получится фиолетовый бульон. В него поместите грунт, взятый из лунки (глубина 25 сантиметров), взболтайте. Если отвар осветлился до розового — повышена кислотность, если изменил цвет до зеленого или синего — повышена щелочь.
  • По несколько листов вишни и смородины поместите в небольшое количество кипятка на 15 минут. После этого всыпьте туда грунт. Раствор зеленый — нейтральная почва, синий — закисленная, красный — щелочная.

Все эти показания будут верны, но вам не удастся узнать, насколько закислена почва, или насколько в ней превышает норму щелочь. Именно для точных показаний произведен измеритель кислотности почвы. Помимо этого, он покажет температуру, освещенность и прочие параметры.

Ссылка на основную публикацию