Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками


Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

#1 dimmich

Отправлено

На форуме edaboard.com речь зашла о датчиках влажности почвы, обсуждение продолжилось у меня в личке. Я упомянул что вы тут занимаетесь разработками, и достигли некоторых успехов. В частности человека заинтересовала возможность использования Modbus в ваших датчиках и софт на компе. Что я могу показать людям? Это? А софт имеется, кто-то писал?
 
 
 


#2 nikr

Отправлено

По своим разработкам материал размещал на http://gygrosensor.ucoz.ru  ( "датчик влажности почвы и другие элементы автоматики" )  - версия 3.2 и 3.3 под модбас. Софт писал Игорь - где то в ветке ссылки были.

 

 

 

 

Также статьи размещены здесь - http://tehnovilla.sv19.com/  (ред.)


#3 Davn

Отправлено

Добрый день форумчане, спасибо за тему, прочитал взахлеб, немного структурирую(замечательно бы вынести в первое сообщение темы):

ПО теме Самодельный датчик влажности. Часть 1 до сентября 2014 г

__________________________________________________________________________

 

Сенсор - маркер от UL7AAjr.

 

Сенсор - проволока "Трезубец" от UL7AAjr.

 

Обновление управляющего приложения. от UL7AAjr.

 

Два разных варианта просыхания почвы. от UL7AAjr.

 

8-и этажный сенсор+генератор(ниже). от UL7AAjr.

 

8-и этажный сенсор+генератор отчет. от UL7AAjr.

 

Сенсор - трубка многоканальный "Гирлянда" v1. от UL7AAjr

 

Сенсор - трубка многоканальный "Гирлянда" v2 + отчет. от UL7AAjr

 

эксперимент, тест, диэлектрик. от nikr.

 

По поводу частоты и толщины диэлектрика. от UL7AAjr

 

Схема последнего варианта датчика на 8 каналов. от UL7AAjr

 

Схема "бюджетного" варианта сенсора "Колышек". от UL7AAjr

 

Универсальный датчик для домашнего цветоводства "Колышек 2". от UL7AAjr

 

эксперимент, сенсор частота, замеры. от UL7AAjr

 

Хотелось бы выразить благодарность UL7AAjr и nikr, за их труд!


#4 UL7AAjr

Отправлено

Ждем окончательный вариант сенсоров.

 
Промежуточный итог. Хотя вряд-ли что-то изменится. Просто соберу все в маленькую кучу.
 
Собственно измерительная цепь
Прикрепленный файл  rf_detector.jpg   63,3К   3 Количество загрузок:
 
На вход подаем от 4МГц и ниже. Именно ниже, выше не надо из-за шунтирующей емкости диодов. На выходе получаем постоянное напряжение пропорциональное влажности. 
 
Номинал конденсатора C1 особой роли не играет, лишь бы его реактивное сопротивление было на порядок меньше R1.
Понижая частоту или уменьшая площадь электрода - увеличиваем R1 пропорционально.
Резистор R2 теперь 2.2М, динамический диапазон так выше.
К выходу подключать очень высокоомную нагрузку, например ОУ.
Диод D1 менять не надо, BAV99 имеет заявленную емкость 1pF. Большинство других на порядок больше.
 
 
Недостатки:
 
График замера влажности нелинейный. Более линейный график будет получаться при меньших емкостях сенсора, но и чувствительность будет уменьшаться. На практике такая нелинейность приведет к якобы медленному просыханию сначала с последующим ускорением. Устранить можно коррекцией нелинейности, например по таблице. Но все равно разрешение на высоких уровнях влажности будет ниже чем на низкой влажности,
 
Чувствительность к наводкам. Датчик с двумя изолированными электродами установленный в цветочный горшок будет ощутимо реагировать на расположенные рядом большие металлические предметы, провода и руки. Частично устраняется программным усреднением и "правильной" установкой горшка. Устраняется полностью путем заземления минуса питания в почву горшка, при этом минусовой электрод сенсора становится ненужным, а чувствительность увеличивается.
 
Экстремально критичен к плотности контакта с почвой. Частично решается установкой в очень влажную почву с дальнейшей легкой утрамбовкой почвы вокруг сенсора и обязательной калибровкой каждого датчика.
 
По поводу конструкции сенсора. Практически работать будет любой вариант из приведенных в предыдущих постах. Главное обеспечить низкую паразитную емкость и правильно подобрать частоту и (или) R1.
 
Я использую следующую конструкцию сенсора. Думаю, размер понятен.
Прикрепленный файл  head.jpg   88,33К   3 Количество загрузок:
Верхний электрод - генераторный, на него наклеивается накладка из оргстекла толщиной 1.5мм. Нижний электрод - минусовой, не изолированный с графитовым напылением (защита от коррозии).  Показания АЦП от 700 до 2000 ед. R1 - 12K, частота 2МГц.


#5 UL7AAjr

Отправлено

Посмотрел nRF24LE1. Вещь хорошая, можно превратить в датчик с добавлением измерительной цепи. Все остальное уже есть. На всякий случай закажу попробовать.


#6 Davn

Отправлено

UL7AAjr, заказал за 20$ 5 штук. Думаю как организовать автономное питание.

А как у вас организована подача/раздача воды? Предполагал сделать отдельный контроллер узла(ближе к грядкам).

Считаю что система должна быть распределенной, т.к. централизованная система менее гибкая, вывод информации так же "модуль" - планшет или ББ, статистика может лежать непосредственно на датчиках(не только влажности), модулях.


#7 UL7AAjr

Отправлено

Тоже заказал 5 штук, по той-же цене :)

 

Труба централизованная на все грядки (8 штук), насос с автоматической поддержкой давления, забор воды из бассейна (ближе к верху, вода не так холодная). На грядках клапаны мастеркитовские на 12В и капельные шланги Ecodrop. Контроллер на каждой грядке (должен был быть) с возможностью автономного полива.Программа на старом ноуте Dell-820 установлена. Сейчас ничего не работает, все разобрал, поливаю тумблером :) Да, еще и и китайскими кранами с таймерами. Никак не приду к окончательному решению. Работают только датчики в цветочных горшках без поливалки, испытываются.

 

Контроллер на каждой грядке с автономным режимом - получилось несколько разорительно, да и сборка не из легких. Всего пару собрал. Хотя герметичные корпуса, авиационные разъемы и  дисплеи 0.96" уже купил. Решил все упростить отказавшись от дисплейного модуля. Начал делать в виде светильника из оргстекла с четырьмя каналами на одном уровне чтобы охватить площадь побольше, да и надежнее это. Один собрал, испытываю без полива, просто сбор статистики. Пока не очень нравится, как-то проволочные электроды в грядке плохо работают, почва видимо неравномерная по сравнению с цветочным горшком. Теперь опять в раздумьях. А поскольку в этом сезоне уже все равно не получится, занялся "цветочными" датчиками и беспроводными модулями, а по ходу дела может что-то в голову придет.

 

PS: Я еще блютузные модули HC-09 на пробу взял. Пока даже не занимался ими.


#8 UL7AAjr

Отправлено

А если датчик сделать в виде конуса? А сверху положить груз, тогда датчик будет постоянно давить на землю обеспечивая нуобходимый контакт.

Идея хорошая. Но с реализацией можно немного подождать.  Похоже, что сползание калибровки объясняется плохим клеем, а не в изменением плотности контакта.  Клей постепенно размокал и сбивал калибровку. 

 

Переклеил все датчики, испытываю...


#9 UL7AAjr

Отправлено

Всем добрый день!

 

Небольшой отчет по датчику "Вегетроникс" любезно предоставленного scort /Alex :)

В общем схема измерительной цепи вот такая

 

Прикрепленный файл  vegetronix_src.jpg   51,87К   3 Количество загрузок:

 

К сожалению, диод D3 был поврежден, установил вместо него BAV70. Работает, но плохо, видимо нужен шотки BAR43C. Под рукой не оказалось, но в общем и так все понятно.


#10 nikr

Отправлено

У них измерительная цепь чуть попроще. Нет защиты от постоянной составляющей и разрядной цепочки. Игорь, хорошо бы сравнить на одной частоте как себя будут вести обе измерялки. Может vegetronix лучше себя покажет?


#11 UL7AAjr

Отправлено

На сколько себя оправдывает такая высокая частота

Пока непонятно, надо правильный диод впаять и проверить. Но то, что электроды меньше, и состав почвы меньше влияет, это точно.

 

У них измерительная цепь чуть попроще. Нет защиты от постоянной составляющей и разрядной цепочки. Игорь, хорошо бы сравнить на одной частоте как себя будут вести обе измерялки. Может vegetronix лучше себя покажет?

Вот меня и смущает отсутствие конденсатора после генератора. Странно как-то. А на одной частоте пока сравнить не могу, мне скоростные ОУ еще не приехали. Разве что сделать измерительную цепь как у Вегетроникс-а, а тогда чего сравнивать-то?


#12 scort

Отправлено

У них измерительная цепь чуть попроще.

 

Это еще большой вопрос что за АЦП у них, может там кристалл самодельный типа "с vga контролером" )

Хотя если спилили маркировку наверное по каталогам можно найти, иначе нет смысла уничтожать надписи.

Еще смущает больное количество тест площадок на схеме, опять же логика подсказывает для калибровки АЦП. 

Продукт коммерческий, прямо из калифорнии, не меньше 3 лет, уже сменили несколько версий.


#13 UL7AAjr

Отправлено

...Еще смущает больное количество тест площадок на схеме, опять же логика подсказывает для калибровки АЦП. 

Если бы у них калибровка нормальная была, то график такой кривой бы не был. Обычные тестовые площадки контроля качества и снизу площадки для заливки МК. Да, похоже это какой-то стандартный контроллер. Можно даже попробовать найти какой без кварца на 3.3 В  с такими выводами питания. Только смысла нет. И так все ясно.


#14 nikr

Отправлено

nikr, добрый день, не желаете опубликовать отчет за летний период использования, датчиков, контроллера, плюсы, недостатки, предложения.

Добрый день,Константин. Отчитываться в основном не о чем. На даче пока датчиков нет - за полив отвечают блюматы. В квартире на балконе мониторит грунт один датчик версии 3.3 на 6 направлений под управлением программы Игоря.  
 сенсоры 7400 с вилочным проволочным электродом  
Полив пока тоже от блюматов. Переход на электронику задерживает отсутствие микроклапанов для воды. Со временем собираюсь сделать на дешевых сервоприводах.

 

Планируете использовать пластиковые трех ходовые краны?

Краны делать не буду. По принципу блюматов буду пережимать сервой капиллярную трубку. На версии датчика 3.2 управление сервой уже отработано. В планах, когда будет свободное время: доделать 3д принтер, сделать 3д модели для кранов и сделать отдельный от датчика исполнительный модуль на 8 направлений под модбас.


#15 Davn

Отправлено

буду пережимать сервой капиллярную трубку

Если трубка из пвх, то она задубеет когда вымоется пластификатор, можно использовать силиконовую трубку. Но надо быть внимательней, многие "продавцы" выдают пвх за силикон, силикон после горения оставляет белый пепел. Пережимать кулочком - колесом?


#16 nikr

Отправлено

Скорее кулачком - конструкция попроще получится. Трубки у меня есть в наличии от блюматов. Они как раз так же применяются в родной конструкции. За 3 года эксплуатации пока не задубели.


#17 UL7AAjr

Отправлено

Поставил диод BAR43C в измерительную цепь вегетроникса. Конденсатор С4 поставил 100пФ (на плате был треснутый). Теперь работает.

 

Кстати, вы видели как соотносятся показания датчика при погружении его воду и при измерении влажности почвы?

http://www.vegetroni...vD-Curves.phtml


#18 Davn

Отправлено

Теперь работает.

 

На сколько чувствительный к неоднородной почве?

Как ведут себя переклеенные сенсоры?


#19 scort

Отправлено

 

Ну хотя бы потому что верхний слой сохнет очень быстро и очень не равномерно с другими слоями.


#20 UL7AAjr

Отправлено

На сколько чувствительный к неоднородной почве?

Как ведут себя переклеенные сенсоры?

Пока непонятно, экспериментирую... 

 

Переклеенные сенсоры отработали два цикла. Пока полет нормальный. Почва сохнет очень долго, времени много уходит.

 

 

Ну хотя бы потому что верхний слой сохнет очень быстро и очень не равномерно с другими слоями.

Я думаю, что верхний график - показания датчика в зависимости от известной влажности почвы, а не от времени. И график этот говорит о том, что добавление небольшого количества воды в почву сначала резко влияет на показания датчика, а затем, по мере увеличения влажности, показания растут плавно. И эта линейность никак не соотносится с погружением датчика в воду, даже если датчик имеет линейную характеристику.

 

Получается, что надо калибровать датчик и выравнивать нелинейность не при погружении его в воду, а по заранее подготовленным контейнерам с почвой известной влажности. Конечно, это давно надо было сделать. Вообще странно, что графики такие разные.




Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками

Датчик влажности грунта своими руками