Измеритель кислотности почвы и ее влажности принцип работы, популярные модели

Удобная вытяжка с датчиком влажности

В помещениях с повышенной влажностью система естественной вентиляции зачастую не имеет необходимой вытяжной силы, не справляется с отводом ненужной влаги через вентиляционные каналы. На помощь приходит установленная вытяжка.

Выбрав подобное устройство, вы можете забыть о том, чтобы вручную включать и выключать вытяжку. Ваш вентилятор выполнит все самостоятельно

Вытяжная вентиляция, осуществляющая воздухообмен во всем помещении, называется общеобменной, а та, что устанавливается непосредственно над вентилируемым местом – местной (например, вытяжка для душа). Для достижения наибольшего эффекта, обычно устанавливается умная вытяжка смешанного типа, то есть приточно-вытяжная.

В свою очередь, вытяжки подразделяются на виды и модификации:

• Автоматические;
• Не автоматические;
• Потолочный вид;
• Канальный вид;
• Осевой вид;
• Радиальный вид;
• С датчиком влажности;
• С датчиком движения;
• С таймером;
• С обратным клапаном.

Вытяжку, оснащенную датчиком влажности, обычно относят к автоматическим вытяжкам, у которой работу контролирует электроника. Включается она по сигналу датчика, контролирующего влажность в ванной комнате. Как только датчик зафиксировал увеличение влажности до значения, превышающего заданное, лопасти вентилятора в вытяжке начинают свою работу, вытяжка прекращает работу после прихода влажности в норму.

На рынке представлен широкий ассортимент вытяжек со встроенными датчиками влажности, но такой вариант можно изготовить и самостоятельно, приобретя датчик влажности отдельно, и доработав обычную вытяжку.

Вентилятор с таймером и вентилятор с датчиком движения – это 2 наиболее встречающихся модификации вентиляторов в современных жилых помещениях. Низкий уровень шума при работе, имеют длительный срок службы, не требуют дополнительного вида обслуживания – это их главное отличие.

Простота в установке и подключение без привлечения профессионалов, гарантия свежего воздуха в небольшом, закрытом помещении и адекватная стоимость, являются основополагающими факторами. Для принятия верного и обоснованного решения о приобретении и установке устройства, удовлетворяющего потребностям владельца жилого помещения, необходимо рассмотреть оба варианта вентиляторов.

Применение датчиков на практике

Датчики используются для следующих задач:

• поддержание заданного микроклимата в жилых и офисных помещениях: обеспечение комфортного пребывания людей;
• обеспечение необходимых параметров воздуха на складах и в хранилищах: например, архивы, музеи или овощебазы;
• сохранение заданной влажностной среды при работе с биологическими объектами: инкубаторы, лаборатории, медицинские учреждения;
• обеспечение климатических условий на производстве сухих смесей или с применением чувствительной к влажности технике;
• контроль в котельных или водоочистительных станциях: предотвращение образования конденсата;
• соблюдение гигиенических норм в любых помещениях: высокая влажность способствует развитию плесени и грибка.

Настройки и управление

Установка температуры и влажности

• Удерживайте кнопку〖S〗 примерно 3 секунды для входа в настройки температуры и влажности;
• Нажмите кнопку〖P〗 для смены настройки температуры или влажности;
• Кнопками〖▲〗или〖▼〗 установите нужное значение температуры и влажности;
  Нажмите еще раз〖S〗 для выхода из настроек и сохранения значений.
• Если Вы не нажимали кнопки более 30 секунд – будет осуществлен автоматический выход из настроек и их сохранение.

Глубокое меню настроек всех параметров

• Удерживайте кнопку〖P〗 более 3 секунд для входа в меню настроек;
• Перед входом в меню потребуется ввести пароль – по умолчанию 0000
  Кнопками 〖▲〗и〖▼〗 выберите код параметра\функции;
• Нажмите〖S〗для входа в установки параметра, нажимая〖▲〗и〖▼〗установите требуемое значение;
• Нажмите〖S〗для возврата в меню выбора кода параметра;
• Удерживайте кнопку〖P〗более 3 секунд для выхода и сохранения параметров;
• Если Вы не нажимали кнопки более 30 секунд – будет осуществлен автоматический выход из настроек и их сохранение.

Примечания по параметрам:

• U11 – температурный дифференциал (гистерезис), этот параметр указывает диапазон, в котором Вы хотите поддерживать заданную температуру. Или по другому говоря, точность с которой регулятор должен реагировать на изменение температуры. Например: если Вы хотите сделать максимально точный по температуре диапазон, то установите значение на 0,1 С°, тогда регулятор будет срабатывать при изменении температуры на 0,1 С° от заданного значения. Т.е. если Вы установили значение 18,5 С° и дифференциал 0,1 С°, то контроллер включит холодильник, когда температура поднимется до 18,6 С°.
  Для климатической камеры такая точность не требуется. Можно установить значение дифференциала равным 2 С°.
• U12 – задержка реакции на температуру (этот параметр указывает в минутах задержку до включения исполняющего устройства). Это для того, чтобы не учитывать незначительные кратковременные колебания температуры и влажности. Пример: Вы регулируете температуру в камере и установили значение +18,5 С° и задержку 3 минуты. Вы решили на секунду просто заглянуть в камеру. Открыв дверь вы впустили небольшую порцию внешнего воздуха, и он попал на датчик. Сенсор сработал на перепад температуры и влажности. Но через минуту температура и влажность вернутся на прежнее значение, потому, что объем внешнего воздуха был совсем небольшой. Благодаря задержке регулятор не будет включать ни холодильник, ни увлажнитель. А если бы задержки не было, то регулятор включил бы их. Этим бы он только создал ненужный «перекос» в нормальном климате камеры.

Принцип работы (действия) датчика измерения влажности воздуха

Существует 5 типов гигрометров, различающихся по принципу действия:

Емкостные. Это простые модели, представляющие собой конденсаторы с воздухом как диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость воздуха напрямую связана с влажностью, а при изменении влажности меняется и емкость воздушного конденсатора. Также есть модели с содержанием диэлектрика в воздушном зазоре: они срабатывают лучше, чем «просто воздушные». Такими устройствами уже можно измерять содержание воды в твердых веществах (позволяет измерить влажность исследуемого образца, помещенного между обкладками конденсатора, в том случае, если она превышает 0,5%).к этой категории относятся и тонкопленочные гигрометры с гребенчатыми электродами вместо обкладок. В них также присутствуют термодатчики, обеспечивающие компенсацию.
Резистивные. Конструкционно эти датчики влажности представляют собой два электрода на подложке, причем поверх электродов наносится материал с малым сопротивлением (величина сопротивления сильно меняется в зависимости от влажности). Часто в качестве покрытия используют оксид алюминия, который хорошо поглощает влагу из окружающей среды. Резистивные датчики измеряют величину протекающего тока и стоят недорого.
Термисторные или психометрические. Устройства представляют собой пару одинаковых термисторов (нелинейных электронных компонентов с сопротивлением, сильно зависящим от температуры). Работает следующим образом: один термистор размещают в герметичной камере, заполненной сухим воздухом, второй – в камере с отверстиями, через которые проходит воздух для измерений. Термисторы соединены по мостовой схеме: если на выходе получается нулевое напряжение, то влажность в камерах одинакова, если нет – то разность показателей влажности в камерах можно измерить в соответствии со значением полученного напряжения.
Оптические, также носят название конденсационные. Это – самый точный тип устройств, основанный на таком физическом понятии как «точка росы». В процессе определяется температура, при которой на поверхности материала выпадает конденсат. В зависимости от температуры точки росы измеряется влажность окружающей среды. В простейшем случае такие конструкции представляют собой светодиод, подсвечивающий зеркальную поверхность, после чего луч света меняет направление и попадает на фотодетектор. Зеркало подогревается или охлаждается высокоточным температурным регулятором (термоэлектрическим насосом), а в момент выпадения конденсата температуру фиксируют соответствующим датчиком

Для работы важно, чтобы зеркало было чистым: в конденсированных каплях воды световые лучи преломляются, и величина тока в цепи фотодетектора падает.
Электронные. Основной принцип действия этого устройства – измерение концентрации электролита, которым покрыт электроизоляционный материал

Часто используют концентрированный раствор хлорида лития, высокочувствительного к изменениям влажности. Электронные гигрометры зачастую дополнены еще и термометром, что позволяет производить замеры с высокой точностью. Для замеров влажности почвы тоже используют электронные гигрометры, представляющие собой 2 электрода, погружаемые в грунт. Влажность измеряется в зависимости от уровня токопроводимости земли.

Шаг 6: Делаем разводку на макетной плате

Я решил использовать макетную плату, чтобы избавить вас и себя от паяния компонентов.

Как работает макетная плата

Плата прямоугольная, расположите ее на рабочей поверхности в портретной ориентации. Точечные отверстия соединены между собой в цепь горизонтально, а не вертикально. Это значит, что вы можете добавлять компоненты на плату в горизонтальные ряды, и они будут соединены последовательно.

Вернёмся к нашему проекту. Упрощенная схема, находящаяся в начале статьи, поможет вам разобраться с расположением компонентов. Последовательно соедините все компоненты (макетная плата в портретной ориентации).

1. 5В провод, идущий от платы Arduino, со концом – удлините двумя проводами такого же цвета и оставьте пока ждать своей очереди.
2. Возьмите провод от GND разъема Arduino и тоже нарастите двумя соединительными проводами и пока оставьте так.

Изготовление датчика влажности почвы своими руками на Arduino

Разумеется, сам сенсор изготавливать не нужно, эта деталь давно и успешно выпускается нашими друзьями из Поднебесной и стоит относительно недорого. Речь пойдет об интеграции датчика в систему управления для теплицы или балконной грядки.

Типичный пример: комплект FC-28.

Представляет собой емкостной детектор, соединенный с платой компаратора, выполненной на микросхеме LM393. В схеме присутствует потенциометр, с помощью которого можно произвести калибровку и задать условия для срабатывания датчика. Принципиальная схема устройства на иллюстрации:

Прибор не предназначен для мониторинга текущей влажности земли: его задача дать сигнал для включения системы автоматического полива. При достижении откалиброванного резистором порога сухости почвы, логический «0» на выходе компаратора меняется на «1» (контакт D0). Контроллер получает сигнал и дает команду исполнительному механизму полива.

В принципе, разработчик предусмотрел возможность снятия показаний для отображения на текстовом табло. Для этого используется аналоговый сигнал (A0) со схемы управления. Это не основной режим, но оператор всегда может увидеть влажность почвы в процентах.

Питание комплекта осуществляется с помощью источника 5 вольт с током до 35 мА. Это может быть блок питания или комплект батареек. Подойдет любая версия Arduino: например, UNO.

Схема может быть расширена датчиком уровня воды, световой и звуковой сигнализацией. Источником водоснабжения служит помпа, соединенная с контролируемым резервуаром. Типовая блок-схема готовой системы полива на емкостном датчике влажности представлена на иллюстрации:

Если запрограммировать контроллер Arduino на несколько грядок, можно применять систему на больших территориях: поле, теплица и пр.

6 простых способов измерений

С помощью простых методов есть возможность получить нужную информацию.

1. Коктейльную трубочку протыкают булавкой. Втыкают в дырку деревянную плиту. Один конец человеческого волоса привязывают к трубочке, другой – к иголке. Натягиваем волос так, чтобы соломинка находилась в горизонтальном положении. Все изменения будут понятны по натягиванию или ослабеванию волоска, который будет тянуть стрелку.
2. Рюмку с водой держат в рефрижераторе несколько часов, достают, ставят подальше от батарей и начинают смотреть. Стекло потеет, а потом высыхает – в доме сухой воздух. Потекли по стеклу ручейки – слишком влажно. А если ничего не меняется – значит все в норме.
3. Берут два обычных градусника со ртутью. Кусочек тряпки скручивают в трубку и привязывают к одному из термометров, а потом опускают в баночку, где есть вода. Градусники цепляют к щитку и подвешивают с помощью крючков. Баночку ставят между градусниками. В результате получиться два градусника с сухим и влажным воздухом. Первый укажет на меньшую температуру. Разные температуры показывают насколько воздух влажный. 
4. Берутся салфетка, фанера, клей, 2 гвоздя, 2 куска проволоки (длиной 4 см). Гвозди вбиваются в фанеру, на расстоянии, которое ровняется длине салфетки. Между ними на клей крепится салфетка. К ней крепится проволока. Для образования стрелки, надо одну из частей проволоки частично прикрепить к салфетке, частично – к гвоздю. Принцип прибора основывается на свойствах салфетки вбирать в себя воду. Об изменениях микроклимата помещения скажет стрелка.
5. Берутся шишка и кусок фанеры. Шишку прикрепляют к центру фанеры скотчем и наблюдают, как раскрываются чешуйки. Если быстро – микроклимат ниже нормы. Поднимаются вверх – высокая влажность. А если ничего не меняется – все показания в норме.

Но для измерения существуют и другие приборы, которые тоже, можно изготовить самому.

1. Берется пластинка фольгированного стеклотекстолита. На ней изображаются две контактные площадки, изолированные друг от друга. Припаивают проводки и капают капельку туши для рисования. Измеряется сопротивление засохшей кляксы. Сопротивление при увеличении влажности увеличивается, а при уменьшении – уменьшается.

Кроме простейших измерителей можно сделать и сложные гигрометры.

Как сделать своими руками

Терморегулятор можно изготовить самостоятельно, но как мы уже говорили, точность такого устройства оставляет желать лучшего. Самая простейшая конструкция выглядит примерно так:

1. За основу можно взять любой термостат. Найти его можно в любой старой бытовой технике, в которой имеются нагревательные элементы. Например, можно разобрать старый утюг.
2. После этого термостат необходимо разобрать. Для этого его распаивают и промывают.
3. Затем необходимо наполнить устройство заново. Лучше всего для этого подходит эфир. Он обладает достаточной летучестью и как нельзя лучше подойдёт для наших целей.
4. После заливки термостат заново запаивают и прикрепляют к нему металлические пластины. Они нужны для крепления электрических контактов.

Работает это приспособление следующим образом. Изменение температуры меняет структуру паров эфира. Они, в свою очередь, замыкают или размыкают электрические контакты.

Если контакты замкнуты, включаются обогревательные приборы. Когда они размыкаются, обогрев отключается. После сборки все электрические контакты необходимо тщательно заизолировать. Устройство будет работать в среде с повышенной влажностью и необходимо исключить замыкания электропроводки.

На отечественном рынке присутствует множество терморегуляторов, которые предназначены специально для домашних инкубаторов. Поэтому подобрать необходимую модель можно без особого труда. Главное, чтобы устройство было удобным в эксплуатации и не потребляло слишком много электроэнергии.

Обзор датчика влажности почвы Arduino

Датчик влажности почвы Arduino предназначен для определения влажности земли, в которую он погружен. Он позволяет узнать о недостаточном или избыточном поливе ваших домашних или садовых растений. Подключение данного модуля к контроллеру позволяет автоматизировать процесс полива ваших растений, огорода или плантации (своего рода  «умный полив»).

Модуль состоит из двух частей:  контактного щупа YL-69 и датчика YL-38, в комплекте идут провода для подключения.. Между двумя электродами щупа YL-69 создаётся небольшое напряжение. Если почва сухая, сопротивление велико и ток будет меньше. Если земля влажная — сопротивление меньше, ток — чуть больше. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени влажности. Щуп YL-69 соединен с датчиком YL-38 по двум проводам. Кроме контактов соединения с щупом,  датчик YL-38 имеет четыре контакта для подключения к контроллеру.

• Vcc – питание датчика;
• GND – земля;
• A0 — аналоговое значение;
• D0 – цифровое значение уровня влажности.

Датчик YL-38 построен на основе компаратора LM393, который выдает напряжение на выход D0 по принципу: влажная почва – низкий логический уровень, сухая почва – высокий логический уровень. Уровень определяется пороговым значением, которое можно регулировать с помощью потенциометра. На вывод A0 подается аналоговое значение, которое можно передавать в контроллер для дальнейшей обработки, анализа и принятия решений. Датчик YL-38 имеет два светодиода, сигнализирующих о наличие поступающего на датчик питания и уровня цифрового сигналы на выходе D0. Наличие цифрового вывода D0 и светодиода уровня D0 позволяет использовать модуль автономно, без подключения к контроллеру.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Сбор датчика происходит в такой последовательности:

1. Изначально осуществляется прикрепление электродов к основанию. Главное, чтобы оно было защищено от коррозии.
2. После этого на конце электродов вырезается резьба. С обратной стороны они заостряются, чтобы легче было погрузить их в землю.
3. В основании из текстолита делаются отверстия. Далее осуществляется вкручивание электродов в них. Чтобы они закрепились, используются гайки и шайбы.

Необходимо подобрать нужные провода, которые подойдут к шайбам. После этого осуществляется изолирование электродов. Они углубляются в землю на 5-10 сантиметров. Это зависит от того, какая емкость применяется, какие размеры грядки. Чтобы датчик работал, необходима сила тока 35 мА и напряжение, которое составляет 5В. Это зависит от уровня влаги.

Видео о простом датчике влажности:

В конечном итоге подключается датчик. Для этого используется 3 провода, которые присоединяют к микропроцессору. Специальный контролер предоставит возможность осуществить сочетание прибора с зуммером. После этого подается сигнал, если слишком уменьшается влажность грунта. В некоторых датчиках вместо сигнала меняется свет.

Автоматическая система полива растений: схема

Принципиальная схема автоматической системы полива растений показана на рис. 2. Цепь содержит плату Arduino UNO, датчик влажности почвы, серводвигатель, 12-вольтовый водяной насос и микросхему привода двигателя L293D (IC1) для управления водой. насос.

Вы можете запитать плату Arduino от 7 В до 12 В или от адаптера или от солнечной панели. Вам нужна отдельная батарея 12В или блок питания или солнечная панель для двигателя насоса.

Датчик влажности почвы

На рынке доступны два типа датчиков влажности почвы – контактные и бесконтактные датчики. В этом проекте используется контактный датчик почвы (как показано на рис. 3), поскольку он должен проверять влажность почвы для измерения электропроводности.

Датчик влажности обеспечивает аналоговый выход, который может быть легко связан с Arduino. В этом проекте два датчика могут быть подключены к аналоговым контактам A0 и A1 платы Arduino. Каждый датчик имеет четыре контакта (Vcc, Gnd, Ao и Do) для взаимодействия с платой Arduino. Здесь вывод цифрового выхода (Do) не используется. Водяной насос и серводвигатель управляются Arduino, подключенными к цифровым контактам 3 и 9 соответственно. То есть контакт управления сигналом серводвигателя подключен к контакту 9 платы Arduino.

Программа в Arduino считывает значение влажности с датчика каждые 20 секунд. Если значение достигает порогового значения, программа выполняет следующие три вещи:

1. Он перемещает гудок серводвигателя вместе с водопроводной трубой, закрепленной на нем, в направлении горшечного растения, уровень влажности которого меньше предварительно определенного / порогового уровня.
2. Он запускает моторный насос для подачи воды на установку в течение определенного периода времени, а затем останавливает водяной насос (см. Рис. 4).
3. Он возвращает рупор серводвигателя в исходное положение.

Почему появляется необходимость увлажнять грунт

На сегодняшний день, наблюдается довольно быстрое развитие высоких технологий. Специалисты трудятся над улучшением и созданием новых приборов, которые смогли бы облегчить работу человека в той или иной отрасли. Это касается и сельского хозяйства. Устройства, которые используются для работы с землей, существенно облегчают жизнь людям, работающим в этой сфере.

Когда возникает необходимость перевозить, хранить или обрабатывать зерновые культуры, важным нюансом становится сохранение всех характеристик и качества зерна. Кроме того, необходимо сохранить и его полезные свойства. Это может быть возможно только в случае соблюдения необходимого уровня влажности и температурного режима. Для этого используются специальные измерительные приборы.

Во время роста растения, уровень содержания влаги в его тканях составляет от 70 до 90%.
Наличие достаточного количества воды – это один из самых главных факторов, которые оказывают непосредственное влияние на плодородность почвы. Ее наличие отвечает за:

• обогащение той или иной культуры необходимым количеством жидкости;
• количество содержания в почве воздуха, соли и некоторых компонентов, которые могут навредить растению;
• пластичность и плотность грунта;
• готовность грунта к сельскохозяйственным и агротехническим процессам.

Если в грунте отсутствует достаточное количество воды, активация жизненных процессов растения и его дальнейшая полноценная жизнедеятельность попросту невозможна.

Установка регулятора температуры и влажности.

Предупреждение: не устанавливайте регулятор в следующих случаях:

• Влажность более 90%, или возможна роса, запотевание.
• Сильные вибрации.
• При риске окисления и в среде активных газов (как например: повышенное содержание кислорода, серы и
  аммиака, соляной кислоты, дыма или тумана) для предотвращения эрозии и окисления.
• В среде взрывчатых и легко воспламеняемых веществ и газов.

Регулятор температуры и влажности – профессиональное устройство и требует навыков и знания основ электротехники. Неправильная установка может быть причиной поражения током или пожара. Доверьте установку специалисту.

Установка и монтаж терморегулятора

• Данное устройство предполагает установку в необходимое место, на подобие установки автомобильной магнитолы. Для этого имеются прижимные клипсы.
• Размер вырезки под установку: 71х29 мм.

Обратите внимание при подключении:

1. Установка должна проводиться квалифицированным специалистом.
2. Неправильное подключение может повредить устройство и подключенные к нему устройства.
3. Перед подключением проверьте целостность устройства и проводов. Провода датчика не должны располагаться рядом с проводами питания.
4. Избегайте контакта и замыкания открытых разъемов на задней части регулятора.
5. После установки проверьте правильность подключения всех устройств и проводов. Неверное подключение может нанести вред Вам или устройству.

Электрическая схема подключения:

Электрическая схема регулятора температуры и влажности

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$.

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.

Схема подключения

Принцип соединения гигрометра с Arduino общий для всех видов сенсоров.

• Выход VCC подключается к Arduino на 5В-контакт.
• GND соединяется с соответствующим контактом Ардуино.
• Сигнальный выход — с сигнальным входом (аналоговым или цифровым, в зависимости от ситуации).

Возможности платы Ардуино позволяют реализовать различные способы считывания. Можно, например, выводить показатели на небольшой LCD-дисплей, включать или выключать диоды, инициировать отправку иных сигналов или запуск автоматической «поливалки». Все зависит от желания владельца и заложенных в программу контроллера директив.

Как узнать влажность воздуха без измерительных приборов

Для проведения этого эксперимента будут необходимы обычный стакан, немного воды и холодильник. На несколько часов в холодильник помещается стакан с холодной водой. Когда температура жидкости в сосуде достигнет 3 – 5˚С, стакан ставят в помещение, где будет измеряться влажность воздуха.

Если воздух в комнате очень сухой, то на поверхности стакана будет наблюдаться конденсат, который исчезнет после 5 – 10 минут наблюдения. Если воздух в помещении очень влажный, то на стенках стакана в течение 5 – 10 минут образуются большие капли конденсата. Если же не наблюдается ничего из двух предыдущих вариантов – воздух в комнате средней влажности.

Как это работает?

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.

Вернуться наверх к меню.

Гигрометры бывают следующих видов:

• волосной;
• весовой;
• керамический;
• конденсационный;
• электронный;
• психрометрический (психрометр).

Рассмотрим более подробно технологию действия каждого вида устройства.

Волосной гигрометр

Волосные гигрометры работают на основе обычного волоса и его свойств. Волос может изменять свою длину при различной влажности воздуха. Он натягивается на дощечку или рамку и, удлиняясь или укорачиваясь, двигает стрелку, которая в свою очередь перемещается по шкале устройства.

Волосной гигрометр хорош для домашнего использования, если необязательно получение предельно точных данных.

Также их не стоит перемещать или как-то иначе механически на них воздействовать. При малейшем ударе гигрометр может выйти из строя, так как вся его конструкция достаточно хрупка и деликатна.

Весовой гигрометр

Абсолютный весовой гигрометр состоит из нескольких трубок, приведенных в систему. В них помещается гигроскопическое вещество, которое может поглощать из воздуха влагу.

Через всю систему протягивается определенная порция воздуха, взятая в одной точке пространства.

Так, человек определяет массу трубочной системы до пропуска через нее воздуха и после, а также непосредственно объем проведенного воздуха и при нехитрых математических манипуляциях может просчитать изучаемый показатель в абсолютном значении.

Механический (керамический) гигрометр

Пористая или твердая керамическая масса, в состав которой также входят металлические элементы имеет электрическое сопротивление. Его уровень напрямую зависит от влажности.

Для правильного его действия керамическая масса должна состоять из некоторых окислов металла. В качестве основы используется каолин, кремний и глина.

Конденсационный гигрометр

Такой гигрометр достаточно прост в применении. Принцип его действия основывается на использовании встроенного зеркала. Температура этого зеркала изменяется вместе с температурой воздуха в окружающем пространстве.

Определяется его температура в первоначальный момент измерения. Далее на поверхности зеркала появляются капли влаги либо небольшие кристаллы льда. Температура измеряется еще раз.

С помощью разницы температур, определенных конденсационным гигрометром, и определяется влажность воздуха.

Электронный гигрометр

На пластинку из стекла или другого подобного электроизоляционного вещества наносят слой хлорида лития.

Меняется влажность – увеличивается или уменьшается концентрация и сопротивляемость хлористого лития.

Стоит отметить, что на показания электронного (электролитического) гигрометра может оказывать незначительное влияние температура воздуха, поэтому он часто оборудован встроенным термометром.

Такой гигрометр предельно точен и дает показания с минимальной погрешностью.

Психрометрический гигрометр (психрометр)

Психрометр представляет собой систему из двух обычных спиртовых термометров. Один из них сухой, а второй – влажный (это состояние регулярно поддерживается).

Чем быстрее испаряется влага, тем ниже относительная влажность. Конденсированная жидкость при этом начинает охлаждаться. Таким образом, устанавливают разницу между температурами двух термометров и скорость испарения, а на их основе находят влажность воздуха.

Психрометр не является гигрометром в прямом смысле, но измеряет тот же показатель, поэтому их зачастую отожествляют.

По сути, принцип действия любого гигрометра достаточно прост и базируется на физических или химических свойствах материалов и веществ.

Практически любой гигрометр подойдет для использования вы бытовых условиях, но самые точные данные все же дают электронные гигрометры.

Измерение влажности почвы с помощью аналогового выхода

Поскольку модуль предоставляет как аналоговый, так и цифровой выходные сигналы, то для нашего первого эксперимента мы будем измерять влажность почвы, считывая аналоговые показания.

Подключение

Давайте подключим наш датчик влажности почвы к плате Arduino.

Сначала вам нужно подать питание на датчик. Для этого вы можете подключить вывод VCC на модуле к выводу 5V на Arduino.

Однако одной из широко известных проблем с этими датчиками является их короткий срок службы при воздействии влажной среды. При постоянной подаче питания на зонд скорость коррозии значительно увеличивается.

Чтобы преодолеть эту проблему, мы рекомендуем не подавать питание на датчик постоянно, а включать его только тогда, когда вы снимаете показания.

Самый простой способ сделать это – подключить вывод VCC к цифровому выводу Arduino и устанавливать на нем высокий или низкий логический уровень, когда это необходимо.

Кроме того, итоговая мощность, потребляемая модулем (оба светодиода горят), составляет около 8 мА, поэтому можно запитать модуль от цифрового вывода на Arduino.

Итак, давайте подключим вывод VCC модуля к цифровому выводу 7 Arduino, а вывод GND модуля к выводу GND Arduino.

И, наконец, подключите вывод AO модуля к выводу A0 аналого-цифрового преобразователя Arduino.

Схема соединений показана на рисунке ниже.

Рисунок 6 – Подключение датчика влажности почвы к Arduino для считывания показаний на аналоговом выходе

Калибровка

Чтобы получить точные показания с датчика влажности почвы, рекомендуется сначала откалибровать его для конкретного типа почвы, которую вы планируете контролировать.

Различные типы почвы могут по-разному влиять на показания датчика, поэтому ваш датчик в зависимости от типа используемой почвы может быть более или менее чувствительным.

Прежде чем вы начнете хранить данные или запускать события, вы должны увидеть, какие показания вы на самом деле получаете от вашего датчика.

Чтобы отметить, какие значения выводит ваш датчик, когда почва максимально сухая, и когда она полностью насыщена влагой, воспользуйтесь скетчем, приведенным ниже.

Когда вы запустите этот скетч, вы увидите похожие значения в мониторе последовательного порта:

• ~ 850, когда почва сухая;
• ~ 400, когда почва полностью насыщена влагой.

Рисунок 7 – Калибровка датчика влажности почвы

Этот тест может потребовать несколько проб и ошибок. Как только вы получите хороший контроль над этими показаниями, вы сможете использовать их в качестве пороговых значений, если намерены инициировать какое-либо действие.

Финальная сборка

Основываясь на значениях калибровки, программа, приведенная ниже, задает следующие диапазоны для определения состояния почвы:

• <500 – слишком влажная;
• 500-750 – это целевой диапазон;
• >750 – достаточно сухая для полива.

Если все в порядке, вы должны увидеть вывод в мониторе последовательного порта, похожий на приведенный ниже.

Рисунок 8 – Вывод аналоговых показаний датчика влажности почвы

Похожие записи:

Регулятор числа оборотов электродвигателя Качели из бревен: изготовление каркаса, навеса и скамейки Устройство водяных теплых полов в частном доме 3d рисунки на стенах в квартире: разновидности и правила создания Смешение красного и зеленого: что может получиться? Водонепроницаемые спички своими руками