Автоматический контроллер для полива с датчиком влажности

Автоматический контроллер для полива с датчиком влажности

Тестируем почву с Ардуино и датчиком влажности FC-28

Соединяем Arduino с датчиком влажности почвы FC-28, чтобы определить, когда ваша почва под растениями нуждается в воде.

В этой статье мы собираемся использовать датчик влажности почвы FC-28 с Ардуино. Этот датчик измеряет объемное содержание воды в почве и дает нам уровень влаги. Датчик дает нам на выходе аналоговые и цифровые данное. Мы собираемся подключить его в обоих режимах.

Шаг 1: Собираем все необходимые материалы

  • Arduino Uno (например)
  • часы реального времени DS3231 с батарейкой
  • MicroSD + SD адаптер или SD-карта
  • SD-модуль
  • ЖК-дисплей 16х2
  • датчик уровня влажности почвы YL-69
  • провода
  • потенциометр, я использовал на 47 кОм, но лишь потому, что не нашел на 10 или 20 кОм в своей коллекции
  • макетная плата

Все эти компоненты вполне доступны и совсем недороги.

Электрическая схема порогового датчика влажности почвы.

В результате изысканий появилась эта схема на одной единственной микросхеме. Подойдёт любая из перечисленных микросхем: К176ЛЕ5, К561ЛЕ5 или CD4001A. У нас эти микросхемы продают всего по 6 центов.

Датчик влажности почвы представляет собой пороговое устройство, реагирующее на изменение сопротивления переменному току (коротким импульсам).

На элементах DD1.1 и DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с интервалом около 10 секунд. https://oldoctober.com/

Конденсаторы C2 и C4 разделительные. Они не пропускают в измерительную цепь постоянный ток, которые генерирует почва.

Резистором R3 устанавливается порог срабатывания, а резистор R8 обеспечивает гистерезис усилителя. Подстроечным резистором R5 устанавливается начальное смещение на входе DD1.3.

Конденсатор C3 – помехозащищающий, а резистор R4 определяет максимальное входное сопротивление измерительной цепи. Оба эти элемента снижают чувствительность датчика, но их отсутствие может привести к ложным срабатываниям.

Не стоит также выбирать напряжение питания микросхемы ниже 12 Вольт, так как это снижает реальную чувствительность прибора из-за уменьшения соотношения сигнал/помеха.

Я не знаю, может ли длительное воздействие электрических импульсов оказать вредное воздействие на растения. Данная схема была использована только на стадии разработки поливальной машины.

В реальной конструкции автомата для полива растений я использовал другую схему, которая генерирует всего один короткий измерительный импульс в сутки, приуроченный ко времени полива растений.

Системы автоматизации полива

Если вас интересует полноценная систем автополива, то необходимо задуматься о приобретении программируемого контроллера. Если участок небольшой, то достаточно установить 3-4 датчика влажности для разных типов полива. Например, сад нуждается в меньшем поливе, малина любит влагу, а для бахчи достаточно воды из почвы, за исключением чрезмерно засушливых периодов.

На основании собственных наблюдений и измерений датчиков влажности можно приблизительно рассчитать экономичность и эффективность подачи воды на участках. Процессоры позволяют вносить сезонные корректировки, могут использовать показания измерителей влажности, учитывают выпадение осадков, время года.

Некоторые датчики влажности почвы оснащены интерфейсом RJ-45 для подключения к сети. Прошивка процессора позволяет настроить систему так, что она будет оповещать о необходимости полива через социальные сети или SMS-сообщением. Это удобно в тех случаях, когда невозможно подключить автоматизированную систему полива, например, для комнатных растений.

Для системы автоматизации полива удобно использовать контроллеры с аналоговыми и контактными входами, которые соединяют все датчики и передают их показания по единой шине к компьютеру, планшету или мобильному телефону. Управление исполнительными приборами происходит через WEB-интерфейс. Наиболее распространены универсальные контроллеры:

  • MegaD-328;
  • Arduino;
  • Hunter;
  • Toro.

Это гибкие устройства, позволяющие точно настроить систему автополива и доверить ей полный контроль над садом и огородом.

Видео: КАК ИЗМЕРИТЬ ТЕМПЕРАТУРУ И ВЛАЖНОСТЬ. ДАТЧИКИ DHT11 И DHT22 [Уроки Ардуино #13]

Комплектующие фабричного производства легко приобрести через интернет или в специализированном магазине, большую часть устройств можно собрать из материалов, которые всегда найдутся в доме любителя электротехники.

Больше информации можно узнать из видео.

Принцип функционирования прибора

Исходный сигнал передаётся через токопроводящие щупы и усиливается. Потенциометр преобразует значение напряжения в диэлектрическую проницаемость, и усредняет полученные значения по длине щупов. Обычно детекторы имеют зону воздействия длиной 20…40 мм относительно нижней поверхности корпуса. С увеличением длины чувствительность (особенно на крайних участках) возрастает. Для обеспечения необходимой точности измерений датчики подвергают предварительной калибровке.

Датчик влажности почвы позволяет оценивать потери влаги с течением времени из-за её испарения и жизнедеятельности растений. Прибором можно контролировать содержание влаги в почве, управляя орошением в теплицах и других закрытых помещениях (см. рис. 4).

  • Рабочее напряжение: 2…5 В;
  • Рабочий ток: 20…40 мА;
  • Тип интерфейса: аналоговый или цифровой;
  • Рабочая температура использования: 10°C … 30°C.

Для работы цифрового детектора его перед применением потребуется оснастить необходимым программным обеспечением.

Описание датчика влажности почвы V1.2

Принципиальная схема самого датчика приведена ниже.

Здесь мы видим генератор с фиксированной частотой, который построен на микросхеме таймера NE555. Прямоугольная волна с генератора подается на датчик, который является, по сути, конденсатором.

Однако для прямоугольного сигнала этот конденсатор имеет определенное реактивное сопротивление. Чем больше влажность почвы, тем выше емкость датчика. Следовательно, существует меньшее реактивное сопротивление для прямоугольной волны, что снижает напряжение на сигнальной линии.

Напряжение на выводе аналогового сигнала датчика можно измерить с помощью аналогового вывода на Arduino, который отображает влажность почвы.

Установка датчика.

Обычно датчик влажности почвы устанавливается на глубине от 5 до 40 см от уровня земли в зависимости от растений, которые мы поливаем. В случае газона, глубже 5-10 см закапывать его не имеет смысла.
Перед закапыванием в землю необходимо «замачивать» датчик. Для этого на ночь его погружают в чашку с обычной водой.
При помещении датчика в землю также рекомендуется обильно полить почву вокруг, чтобы она была кашеобразной и плотно утрамбовать вокруг датчика. Цель данных манипуляций – обеспечить полный контакт датчика с почвой и исключить пустоты.
Через несколько 2-3 дня датчик начнет выдавать правильные стабильные данные о влажности почвы на вашем участке.
Некоторые замечания
Гипс – достаточно нежный материал, и достаточно быстро разрушается. Нужно помнить что гипсовый датчик влажности, если его не выкапывать на зиму прослужит не более 2-х лет. Поэтому необходимо периодически их менять.
Также очень не рекомендуется закапывать датчик влажности близко к контурам заземления вашего дома и контурам молниеотводов.

Автор: Али

Любое использование материалов сайта возможно только с разрешения автора и с обязательным указанием источника.

Справочник по выбору контроллеров 230 В

Справочник по выбору автономных контроллеров

Разновидности (классы) блоков управления

Основным различием моделей контроллеров автополива является число подаваемых и принимаемых сигналов (количество зон обслуживания). В ассортименте Rain Bird есть несколько серий контроллеров для участков различного назначения, площади и сложности. Подобрать необходимый контроллер Вам всегда смогут специалисты компании «Газон Сервис Иригэйшен».

Типы контроллеров автополива по способу управления

Автономные контроллеры автополива. Самые простые варианты, для работы которых не требуется подключение к электричеству, питание осуществляется от батареек. Управление такого контроллера расположено на его дисплее или программируется с помощью смартфона. Эти контроллеры мобильны и просты в эксплуатации.

Стационарные электронные модели (работают от электросети 220 В). С помощью них устанавливается автоматический цикл орошения. Кроме включения и отключения оросителей в заданное время, электронные контроллеры автополива позволяют регулировать продолжительность и частоту полива участка. В зависимости от настроек контроллера полив самостоятельно запускается в любое время суток.

Критерии выбора блоков управления

Чтобы оборудование эффективно справлялось со своими задачами, при выборе модели необходимо уделить внимание трем факторам:

  • количеству зон, требующих подключения (определяется по проекту). Это зависит от площади участка, расположения растений и норм полива. Стандартное решение для 10 соток — контроллер автополива на 4-8 станций. Желательно, чтобы у контроллера был «запас» для увеличения зон полива участка при необходимости;
  • расположению пульта (в доме или на улице). Если контроллер автополива устанавливается на улице, нужна специальная модель с герметичным корпусом и встроенным трансформатором;
  • количеству независимых программ. Программирование задает системе автоматического полива определенный алгоритм работы: дни орошения, количество запусков в течение суток, время начала и завершения полива. Количество программ в устройстве позволяет «привязывать» каждую функцию к определенной зоне и выставлять особые режимы для участков с газоном, растений в теплице, цветника или лужайки. В зависимости от модификации и класса блоки управления содержат от 1 до 4 разных программ. При выставлении настроек можно учесть сезонные корректировки для экономии воды и электроэнергии.

Наши консультанты помогут с подбором оборудования, которое будет соответствовать Вашим требованиям. Дополнительно вы можете заказать сборку системы автополива на участке или пройти бесплатный курс обучения.

Принцип работы автоматической системы полива

С появлением на рынке «умных» систем полива, можно не беспокоиться за свои насаждения: устройство самостоятельно польёт их в нужное время. Подобные автоматические системы состоят из следующих элементов:

  • Ёмкость для воды, колодец или водозаборная скважина.
  • Водонапорный насос.
  • Разветвлённая система трубопроводов.
  • Форсунки-разбрызгиватели или насадки для точечного полива растений.
  • Контроллер управления.

Последний компонент (контроллер) делает всю систему автоматической. Управляющий контроллер представляет собой устройство, совмещающий в себе электромагнитный клапан и процессор. С его помощью можно задавать различные сценарии работы – устанавливая определённое время начала и завершения полива по таймеру. При соединении процессора с датчиком влажности почвы, система начнёт поливать огород или газоны при снижении этого показателя ниже установленного предела. Это позволяет избежать перерасхода воды и электроэнергии, а также излишнего увлажнения почвы.

Другая полезная функция умных систем полива — это возможность управления ими в удалённом режиме. Контроллеры, имеющие выход в сеть через WiFi, могут поддерживать связь со смартфоном (планшетом, ноутбуком) владельца, находящимся на работе или в городской квартире. Через интернет процессор передаёт на мобильное устройство показатели встроенных в систему датчиков влажности и температуры воздуха. В зависимости от этого, пользователь через программу-фреймворк даёт команду контроллеру на полив растений. Также в удалённом режиме можно создавать сценарии работы автоматического полива и менять их в зависимости от погодных условий.

Какие шаровые краны для автоматического полива лучше выбрать?

Сегодня существует большое количество автоматических шаровых кранов, различающихся техническими характеристиками, набором основных и дополнительных функций, а также стоимостью. При выборе конкретной модели, следует обращать внимание именно на эти параметры.

Хорошо зарекомендовали себя автоматические шаровые краны компании Aqualin со встроенными таймерами. Устанавливаются они между источником водоподачи (объёмная ёмкость, гидробак, скважина) и трубопроводом. В основе его работы лежит таймер, отдающий команды шаровому клапану с электромагнитным приводом. Устройство позволяет задавать нужный режим полива, минимальный срок работы установленного сценария составляет 1 час, а максимальный – 1 неделю.

шаровые краны для полива сада

Основные эксплуатационно-технические характеристики прибора

  1. Тип клапана – шаровый кран.
  2. Питание – автономное, от 2-х батарей АА по 1,5В.
  3. Внутренний диаметр крана – 19 мм.
  4. Соединительная резьба – ¾.
  5. Материал корпуса – синий или серый ударопрочный пластик.
  6. Время действия сценария – от 1 часа до недели.
  7. Регулировка длительности полива – от 1 минуты до 2-х часов.
  8. Диапазон рабочих температур – от +5 до +60оС.
  9. Габариты – 9 х 9 х 16,5 см
  10. Масса – 280 г.

Стоимость – 2466 рублей за комплект из двух контроллеров и втулок-переходников

Как работает автоматический ирригационный комплект для сада?

Также в продаже имеются не только отдельные контроллеры, но и целые комплекты для самостоятельно сборки автоматических систем полива. Один из подобных комплектов выпускается китайским производителем Farmer Bobo. Принцип работы устройства достаточно прост, и всю систему можно в короткое время собрать собственными руками, без привлечения специалистов.

Стоимость на AliExpress от 476 рублей 

Контроллер при помощи резьбовой насадки-переходника крепится на водопроводный кран. В комплекте имеется два типа переходников – для резьбы с шагом ½ и ¾. Между таймером и переходником устанавливаются уплотнительные кольца во избежание протечек. К выходному штуцеру контроллера прикрепляется ещё один переходник, предназначенный для подсоединения водопроводных шлангов. На шланги, в нужных местах, посредством штуцерного соединения крепятся распылительные форсунки. На этом сбор системы заканчивается, и она готова к эксплуатации.

На таймере задаётся определённый сценарий работы: выставляется частота полива во временном интервале от 1 часа до 15 дней. Здесь же настраивается продолжительность подачи воды за один сеанс работы поливальной системы – от 59 секунд до 5 часов. Регулировать диапазон разбрызгивания воды форсунками можно поворотом их насадок вправо-влево.

Что входит в комплект?

Набор для оборудования для самостоятельного оборудования автоматической системы полива, при заказе в интернет-магазине, стоит 25$ не учитывая почтовых расходов.

В комплект входят следующие элементы:

  • Таймер-контроллер – 1 шт.
  • Гибкий шланг – 30 м, в зависимости от модификации.
  • Насадки-разбрызгиватели – 35 шт.
  • Тройниковые штуцеры для крепления разбрызгивателей к шлангу – 35 шт.
  • Пластиковые колышки для размещения шланга над землёй – 35 шт.
  • Прямые соединительные переходники для шланга – 2 шт.
  • Соединительные переходники 90оС – 2 шт.
  • Резьбовой адаптер ¾ – 1 шт.
  • Резьбовой адаптер ½ – 2 шт.

автоматичекая система полива

Стоимость на AliExpress от 476 рублей 

Электропитание блока управления автономное, от двух батарей или аккумуляторов АА по 1,5В каждая. Технические характеристики системы автополива выглядят так:

Диапазон рабочих температур – от +5 до +60оС.
Возможность подключения к трубам и кранам – ½ и ¾ дюйма.
Временной интервал программирования таймера – от 1 ч до 15 дней.
Время полива за один сеанс – от 1 до 300 минут.
Максимальный напор воды – 16 бар.
Радиус распыления воды – до 1,2 м.

Кроме автоматического управления, предусматривается также и ручное управление. Для этого шланги через адаптеры крепятся напрямую к водопроводному крану, без таймера. Включение/отключение системы производится вручную, поворотом рычага крана.

Популярные электронные водные таймеры

Кроме описанных выше автономных поливальных систем, на рынке имеется множество других модификаций таймеров. Рассмотрим подробнее некоторые из них.

Joekol store

Данное устройство предназначается для обустройства автоматических систем полива. Принцип действия его следующий: устройство напрямую подключается к водопроводу через резьбовые адаптеры, идущие к нему в комплекте. К выходному штуцеру подключается шланг с закреплёнными на нём форсунками (в комплект поставки не входят). На приборе задаётся нужный сценарий работы, после чего контроллер может в течение недели самостоятельно осуществлять полив закреплённой за ним территории: огорода, сада, газонов, теплиц.

Joekol store система полива

Технические характеристики:

  • Материал изготовления – пластик синего цвета.
  • Рабочая температура – от +1 до +40оС.
  • Максимальное давление – 8 атмосфер.
  • Питание – 2 батарейки АА по 1,5В.
  • Подключение к трубе – ¾ дюйма.

Стоимость на AliExpress 1273 рубля 

Green Helper PRO-8

Электронный таймер для автономных систем полива, имеющий 8 различных программ рабочих настроек.

Технические характеристики:

  • Рабочая температура – от +1 до +40оС.
  • Максимальное давление – до 6 атмосфер.
  • Размер соединительного штуцера – ¾ дюйма.
  • Электропитание – 2 батарейки АА по 1,5В.

Ron’s Shop Store

Электронный таймер контроля над системами автополива. Прибор устанавливается на водопроводный кран при помощи адаптера-переходника. После этого на таймере выставляется необходимая частота поливки и время каждого сеанса. На входе имеется съёмный фильтр, предотвращающий засорение внутреннего пространства прибора.

система полива rons shop store

Технические характеристики устройства:

  • Материал корпуса – пластик зелёного цвета.
  • Масса – 290г.
  • Диаметр – 16,2 см.
  • Электропитание – 2 батарейки АА по 1,5В.

Стоимость на AliExpress от 930 рублей