fon2

Датчик влажности почвы своими руками.

Описанные в литературе датчики дождя и влажности почвы, как правило, основаны на измерении сопротивления между контактами-щупами, помещаемыми в контролируемую среду (например, в почву). В предлагаемой схеме датчик реагирует на проводимость звуковых волн во влажной и сухой среде. Это осуществляется с помощью генератора частоты звукового диапазона, катушка которого зарывается в почву. Влажная почва сделает работу генератора невозможной — произойдет уменьшение амплитуды и срыв колебаний. По величине поглощения энергии в катушке определяется степень влажности почвы.
Индуктивный контроль влажности по сравнению с емкостным методом и методом измерения электрического сопротивления позволяет оперативно реагировать на изменение влажности вокруг катушки L1.
Емкостной метод измерения влажности на дачном участке неэффективен из-за перемещения по территории людей и животных, являющихся источниками ложных срабатываний.
Правда, у индуктивного метода также есть свои недостатки. На практике установлено, что кроме влажности на колебания генератора с помещенной в землю катушкой L1 оказывают следующие факторы: влияние его частоты; глубина, на которой находится катушка и температура почвы.
Длина соединительных проводов от L1 к датчику не должна превышать 1 м. В весеннее-летний сезон датчик влажности работает стабильно в режиме 24 часа в сутки.
Метод был предложен в 2001г. журналом Popular Electronics, однако электрическая схема, приведенная там, при повторении оказалась неработоспособной. Добавив один транзистор и самодельную катушку, удалось реализовать корректно работающий необычный датчик влажности почвы (схема представлена на рисунке).
Размеры катушки позволяют применять датчик влажности на приусадебном участке с любым составом почв, в любом климатическом поясе. А вот для контроля влажности земли, например, в цветочном горшке, если только цветок — не пальма, датчик влажности почвы не эффективен, ведь оптимальная глубина погружения L1 составляет 45…55 см, цветочный горшок такой глубины оказывается под рукой не всегда. В этом случае датчик надежно работает, контролируя влажность, скажем, в теплице с рассадой огурцов или томатов.

Транзистор VT2, индуктивность L1 и конденсаторы С2, СЗ образуют автогенератор. Колебания возбуждаются на частоте около 16 кГц.
При сухой почве или размещении L1 вне влажной среды генерация происходит нормально — амплитуда импульсов на коллекторе VT2 составляет около 3 В. Резистор R4 вместе с конденсатором С4 пропускают импульсы автогенератора на частоте резонанса. Без него чувствительность датчика недостаточна. Транзистор VT1, включенный по схеме эмиттерного повторителя, уменьшает влияние нагрузочных цепей на работу генератора.
datchik vlagi pochvy Диоды VD1, VD2 преобразуют импульсы автогенератора в постоянный ток. Продетектированный диодами постоянный ток задает смещение на базе ключевого транзистора VT3. Усиленные VT2 импульсы автогенератора проходят через разделительный конденсатор С5 (он не пропускает постоянную составляющую напряжения), выпрямляются диодами VD1, VD2 и открывают транзистор VT3 — в результате сработает реле К1 и зазвучит сирена. Устройство сирены на схеме не показано.
Транзистор VT3 включит К1, как только выходное напряжение генератора окажется достаточным для открывания этого транзистора. Если амплитуда импульсов автогенератора на коллекторе VT2 мала (менее 1 В, что свидетельствует о влажной среде вокруг L1) — VT1 не открывается полностью и напряжение смещения на базе VT3 недостаточно для его открытия. Реле обесточено.
В качестве нагрузки датчика рачительный дачник может использовать любую звуковую сигнализации, к примеру, как в статье "Звуковая сигнализация включения", или водяной насос с питанием от сети 220 В. В этом случае контакты К1 должны коммутировать мощное реле на соответствующее напряжение, например, МКУ-48С, а оно своими контактами будет подавать напряжение на насос.
Диод VD3 препятствует броскам обратного тока через переход змиттер-коллектор VT3 в моменты включения или выключения реле.
Чувствительность генератора к изменению влажности устанавливается переменным резистором R3 (типа СП5-3).
L1 намотана на пластмассовом каркасе длиной 30 см с внешним диаметром 100 мм и содержит 250 витков провода марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 1 мм, намотанного виток к витку. Сверху намотка закрепляется двойным слоем изоляционной ленты.

Монтаж

Элементы датчика закрепляют на монтажную плату длиной 50×70 мм. "Начинка" монтируется в любом подходящем металлическом корпусе. Движок переменного резистора через отверстие в корпусе должен быть доступен для корректирующей регулировки извне. Внутри корпуса размещается источник питания с понижающим трансформатором и стабилизатором КР142ЕН8Б с выходным напряжением 12 В, само устройство и дополнительная звуковая сигнализации.
Тумблер S1 подает питание, а светодиод HL1 индицирует режим "включено". Корпус прибора должен быть влагонепроницаемым. На торцевой стенке монтируется разъем РП10-11, который соединяет элементы датчика с питанием сети 220 В, проводами L1 и устройством звукового сигнализатора.

О деталях

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25.
Сглаживающие оксидные конденсаторы С8, С9 - типа К50-20. Конденсаторы С1…С7 - КМ-6.
Реле К1, кроме указанного на схеме, может быть типа РЭСЮ (исполнение РС4.524.314), РЭС15 (ХП4.591.010) или аналогичные слаботочные на напряжение срабатывания 8…10 В.
Диодный мост VD5…VD8 любой маломощный из серий КЦ402, КЦ405.
Вместо транзисторов серии КТ3102 можно применить КТ315Б.
Переменный резистор можно заменить СП5-1ВБ.
Стабилизатор DA1 устанавливать на радиатор не нужно, поскольку ток, потребляемый устройством, очень мал — 20 (50) мА при выключенном (включенном) реле К1.
HL1 — любой светодиод.
Трансформатор Т1 типа ТПП277-127/220-50 (необходимо соединить перемычками обмотки 3-7 и 12-13) или любой с напряжением на вторичной обмотке 13…17 В.

Налаживание

При исправных деталях датчик начинает работать сразу после сборки. Работу генератора проверяют на рабочем столе, подключая щуп осциллографа к коллектору VT2. Регулировка датчика сводится к установке порога срыва генерации автогенератора изменением сопротивления R3 (чувствительность). Делают это при той же температуре среды, при которой прибор будет осуществлять контроль влажности. Для этого L1 помещают в сухую землю, (например в глубокий цветочный горшок) на глубину 20..30 см, подают питание на схему датчика с подключенным устройством звуковой сигнализации, изменением сопротивления переменного резистора R3 добиваются включения реле К1, по срабатыванию сирены. Оптимальное положение движка R3 такое, когда датчик будет работать стабильно (реле К1 включаться) при серии из нескольких переключений тумблера S1.
После установки порога чувствительности переходят ко второму этапу регулировки — делают почву влажной в месте зондирования катушки L1. Для этого выливают на испытуемый участок земли 2…3 л воды. Через минуту звуковая индикация прибора должна прекратиться. Регулировка может иметь отличие от указанной методики в зависимости от состава почвы и ее температуры.

Kашкаров А.

РЛ 2007/06

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet