Есть желающие пообсуждать полив по влажности (датчик влажности почвы)?

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Если они его продают за $40, значит, его себестоимость $10...15.

Китайцы делали "в лоб", не экономили. Цена на одну микросхему использованного ими генератора примерно такая же, как себестоимость всего американского сенсора.

 

Я вижу два варианта, как сделать дешевый емкостной датчик на 100 МГц:

1. Генератор Колпитца или генератор Хартли на транзисторе, затем - дробный детектор или дискриминатор, как в старых ФМ приемниках, напоследок - усилитель на ОУ. Катушки намотать вручную. Цена деталей - рублей 200, наверное, плюс печатная плата и т. п.
   
2. Генератор Колпитца/Хартли, триггер Шмидта, бинарный делитель на рассыпной КМОП логике (пары корпусов хватит), дешевый микроконтроллер (можно Ардуинку). Цена деталей - порядка 500 р.

 

я скорее всего был не совсем прав в своем предыдущем сообщении, перлит сам по себе конечно является средством для обеспечения лучшей аэрации, исключительно влагоудерживающей добавкой является вермикулит, но обычно одно без другого не бывает, если про дренаж речь идет

 

Собрал на макетке генератор Колпитца, усилитель, триггер Шмидта и один каскад делителя частоты для пробы.

Генератор на холостом ходу выдает 67 МГц. Если параллельно катушке подключить емкость 47 пФ, имитирующую изменение емкости электродов во влажной почве, частота падает до 50 МГц. А если подключить резистор сопротивлением 240 Ом, имитирующий (с лихвой) изменение сопротивления почвы, то частота меняется мало, в моем случае - увеличилась до 69 МГц.

Значит, идея рабочая. Теперь надо заказывать печатные платы и уже на них замерять что получится в реальной почве. Поскольку на макетке на этих частотах работать очень неудобно.

 

Не так все просто. Собрал голый генератор Колпитца с электродами на внутренних слоях 4-х слойной ПП, ширина ПП 1 см, длина примерно 10 см.

Когда электроды в воздухе, частота примерно 60 МГц, когда в стакане с водой - примерно 50 МГц. Для измерения влаги в почве интересующий диапазон от 0 до 10% влаги по объему с разрешением порядка 1%. Значит, частота будет меняться от 60 МГц до 59 МГц, это всего 2%, а нужное разрешение - не хуже 0.2% по частоте. Допуски конденсаторов и катушки индуктивности уже по 5%, значит, каждый сенсор надо будет калибровать. А главное - надо обеспечить стабильность частоты порядка 0.1...0.2% по питанию и в диапазоне температур, иначе он фигню какую-то будет мерять, а не влажность. Надо думать, как это достичь, сходу "в лоб" вряд ли получится.

 

Генератор на инвертирующем триггере Шмитта, в обратной связи индуктивность 470нГ, емкость со входа на землю - электроды датчика, описанные в предыдущем посте. При изменении питания на +-5% изменение частоты составило примерно 1%.

- Частота в воздухе 61.3МГц, это 100%
- В стакане с водой - 67%
- В стакане с соленой водой - 61%
- В песчаном суглинке с 10% воды по объему почвы - 95%

Изменение частоты порядка 0.25...0.5% при изменении влажности на 1%. С этим можно жить.

 

Проект на GitHub

 

1. Генератор на ТШ - хорошая и правильная идея
2. Индуктивность в обратной связи ТШ - плохая идея. Комплексное сопротивление электродов как-то неоднозначно взаимодействует с этой индуктивностью. Из-за этого характеристика датчика получается неоднозначной и даже более того - не монотонной. Втыкаешь датчик в земллю, а частота не обязательно уменьшается, может вдруг и увеличиться непонятно почему.
3. С резистором в обратной связи ТШ таких проблем нет. Частота в земле всегда меньше, чем на воздухе. Изменения частоты тоже намного больше.

 

А проблема с "земляным" (GND, VSS) подводящим проводом к датчику в кабеле (см приложенную схему), который увеличивает площадь минусового электрода в земле в этом случае отсутствует?
У меня контроллер находится в почве вместе с электродами, к нему идет кабель, в котором два проводника под питание и несколько проводников под данные для радиокарты и шим клапана полива (на поверхности). Почему мне пришлось уйти от простого измерения изменений частоты в колебательном контуре с электродами - потому что один из таких электродов (минусовой) соединен напрямую с "землей" (GND, VSS) схемы и питания и чем глубже погружаешь электроды в землю, тем больше становится минусовой электрод за счет погружаемого в землю провода. Соответственно, при погружении датчика на разную глубину получаем разное изменение частоты при одинаковой влажности.
Проверял просто - погружал датчик за провод в кувшин с водой. Показания зависят от глубины погружения.
Выходом было бы погружение под землю обоих электродов, но тогда:
1) микроконтроллер был бы далеко от места измерения, т. к. в земле на глубине до полуметра (для кустов и деревьев);
2) за счет проводов, опять же, в измерения частоты на глубине вносились бы искажения проводниками, идущими в земле до датчика.

Именно поэтому, я и пришел к измерению емкости методом RLC: подаем синусоидальный сигнал на передающий электрод, измеряем сигнал на передающем и приемном электроде, чтобы рассчитать комплексное сопротивление, из комплексного сопротивления получаем емкость.

Не надо бояться калибровок. Почва неоднородна, и для нас не главное получить точную емкость. Без обратной связи - человека (или дрона) все равно нельзя поливать. Нужно обучение. То есть, по-моему, так: закопали датчик, выставили в процентах именно для этого датчика именно в этом месте желаемую влажность. Смотрим в течение периода: какая почва, как чувствует себя растение и т. п. Делаем итеративную подгонку - увеличиваем или уменьшаем уставку датчика на деление. И так в цикле, пока нам не понравится результат. Вот после этого и оставляем датчик как бы в режиме "автополива".

Давно "болею" идеей датчика влажности. Если кто-то тоже "заболел", пишите на osetroff@mail.ru - будем "болеть" вместе.

P. S. Про контроллеры. К чему я пришел: в датчике контроллер - далеко не основная статья затрат. Нужно пользовать не ардуиноподобные, а полноценные решения типа stm32f303 (на lcsc от 140 рэ, что вполне доступно). Тогда можно все функции датчика реализовать на одном контроллере, как то: измерение влажности и анализ ее изменений, суммирование температур на поверхности и часы реального времени для расчета стадии роста растения (вегетация, цветение, плодоношение и т. п.), управление клапанами полива, радиообмен данными и ретрансляция данных для развертывания радиосети.

 

Есть идея измерять отраженный звук в некотором объеме, погруженном в землю.
То есть, уйти от измерения емкости. Пытаюсь найти, чем дешево отправить и оцифровать ультразвук.

 

Что скажут уважаемые гуру об этом устройстве:
?
Коих полно в китайских лавках. Есть отзывы, положительные, отрицательные?

 

У меня такой есть, пробовал, как-то измеряет.
Купите один и попробуйте в своей почве, вдруг вам подойдет.

А мои очередные попытки сделать датчик влажности, измеряющий не точечно, а в объеме - тут.

 

Есть одна мысль по упрощению обучения датчика, а возможно и по принципу его работы. В этой теме уже упоминался вермикулит как влагоудерживающая добавка, я экспериментировал с вермикулитом - очень интересный материал. Легко впитывает воду, так же легко отдает эту воду.
Допустим в зоне измерения в земле сделано вермикулитовое кольцо, например вокруг корней растения. При поливе по этому кольцу будет распространяться вода. Например в три точки этого кольца вставлены электроды, электрический сигнал подаваемый на электроды будет распространяться по разным путям: -через землю, -через вермикулитовое кольцо. Если программно отслеживать/управлять сигналами на эти три электрода можно получать картину пространственного распределения влажности вокруг корней растения.
Могу попытаться нарисовать подробные картинки для объяснения как можно развить эту мысль дальше.

 

А чем не устраивает обычный датчик за сотню деревянных с релюхой на выходе?
https://aliexpress.ru/item/32789463029.html

Блок питания к нему, пару кусков из нержавейки по 10см в 5мм диаметром в качестве нормального датчика с проводом к нему в пару метров от блока, закапываешь на глубину 5 см горизонтально, калибруешь и вполне работает как датчик дождя/влажности.
Подключил откалибровал резистором и вперед.
Че мозг колупать? Есть влага падает сопротивление срабатывает триггер.

Себе делал даже и не задумывался, а тут целая тема

Мысль управлять включением/выключением не по времени а по влажности была, но смысла не увидел (хочется продолжительность контролировать, объем вылива т. е.), а вот как датчик хорошо промочившего землю дождя для задержки полива самое то.

ЗЫ: Кому лень нормальный датчик из нержавейки делать для первого набора
можно купить вот такой набор выкинув из него модуль электроники -
https://aliexpress.ru/item/1005002418780023.html
Но датчик рекомендую все таки горизонтально располагать в грунте.
Если грунт совсем без солей (фантастика, но кто знает) ну покиньте в районе датчика соли или удобрях каких.

 

Всем привет!

Уезжаю на месяц, оставляю рассаду на близких, хочу чтобы они не зевали с поливом, какие лучше купить датчики влажности почвы? Есть какой-то в икее, но крупноват для рассады А в инете все на одно лицо, не понятно стоит ли брать.