Измерение влажности почвы

[snake1122a]

Требуется создание датчика влажности почвы. В отличие от найденных схем управления, включающих и выключающих поливальные установки или лампочки, хочу получить аналоговый сигнал пропорциональный или хотя бы зависимый от уровня влажности и считывать значение через вывод ардуино.
За основу взял вот эту схему которая базируется на принципе измерения сопротивления переменному току и пытаюсь ее доработать до требуемой задачи.
Опыта разработки аналоговых схем нет.
Вместо цифрового генератора предполагается генерировать сигнал цифровым выводом ардуино (удобно программно управлять временем измерения и если надо, частотой), транзистор должен преобразовывать уровень напряжения ближе к 12 В. Диод должен срезать одну полуволну выходного сигнала, конденсатор С5 преобразовать сигнал в постоянное напряжение, а стабилитрон предохранить аналоговый вход ардуино от возможного перенапряжения.

Как вариант интересно было бы попробовать просто считывать мгновенное значение напряжения, без сглаживания конденсатором С5, но не знаю, насколько это 
возможно
 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[oldmao]

1) R4 и С3 лишние. При сухой земле на выходе будет максимальная амплитуда, а эти детали просто сузят динамический диапазон (разницу напряжения между сухой и сырой землёй).
2) Зачем 12 вольт, когда пяти достаточно? Более того - в идеале напряжение должно быть ниже порога поляризации электродов (для нержавейки примерно 1,4В). Для графитовых электродов пять вольт нормально, тем более если питать не постоянно, а импульсами, например 1 секунду раз в минуту.
3) Между С4 и D1 нужен резистор на общий провод, ориентировочно 47 кОм. Иначе С4 зарядится - и всё, измерение окончилось...
4) С5 нужен обязательно, иначе результат считывания АЦП будет случайным. Точнее, зависящим от кучи трудноучитываемых факторов. И считывать миллисекунд через 200 после подачи напряжения (герц так 400).

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[snake1122a]

Спасибо!

A  какой приблизительно емкости конденсатор можно посоветовать под С5? бОльшую часть остальных деталей можно взять из ссылаемой статьи. Хотя тоже не совсем правильно -- там 12 В. Хотя опять-же таки, делитель напряжения не сильно зависит от напряжения, с учетом того, что там стоит подстроечник?

В №4 идея была, как вариант, если процессор и его ацп достаточно быстрые по сравнению с частотой подаваемого сигнала, просто произвести чтение в тот момент, когда известно, что верхняя полуволна уже на полном максимуме. Ведь сигнал планируется генерировать тем же самым процессором. Когда подал единицу, подождал определенное время -- и считал. Можно поэкспериментировать изменением частоты, посмотреть сигнал на осциллографе, потом посчитывать процессором с разной задержкой. Возможно, это будет даже точнее, так как если конденсатор неправильно подобран, то он может или постепенно перезаряжаться или недозаряжаться? Или там всякие помехи будут сильно влиять?

Изменено 28 июля, 2017 пользователем snake1122a

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[oldmao]

Лучше тупо выпрямить и усреднить, избавимся от помех и наводок. Например для 1 кГц С5 = 47 нФ.

[snake1122a]

Спасибо!

Еще один интересный вопрос возник, в качестве усложнения. А реально ли, вместо подключения цепи напрямую к электроду, подключить ее через аналоговый коммутатор, к разным электродам в разных горшках? Тогда, к примеру, вместо 8 раздельных цепей, подключаемых к 8 аналоговым входам, можно использовать 1 цепь, один аналоговый вход и 4 цифровых для адресации/управления. Чисто теоретически вроде бы выглядит неплохо, да могут оказаться всякие практические ньюансы.

[oldmao]

Да без проблем, например через К561КП2.

[Hambaker]

В каком-то старом номере журнала "Радио" была изящнейшая идея решения самостоятельного изготовления датчика влажности почвы.

Основа её-изменение зависимости диэлектрической проницаемости почвы от влажности.

Сам датчик представлял собой конденсатор из обычного телефонного 4-х жильного плоского провода,герметично изолированного с одной стороны.

Так вот собственная ёмкость этого провода зависела от влажности почвы,в которой он был закопан.

Обычный генератор с таким датчиком в  частотозадающей цепи для дуринки будет несомненно лучше в плане измерений.И коммутации.

Электропроводность у почв разная.У воды тоже. И коррозию электродов от прямого контакта с влажной почвой никто не отменял.

Ёмкостный датчик позволяет эти проблемы легко обойти.

Изменено 28 июля, 2017 пользователем Hambaker

[snake1122a]

Спасибо!

Насчет емкостного датчика хорошая идея. Схема есть, если хватит терпения и времени, хочу сделать обе и поэкспериментировать. 

[snake1122a]

On 7/28/2017 at 10:03 AM, oldmao said:

например через К561КП2.

А нельзя ли привести наиболее существенные параметры для такой роли? У меня есть возможность заполучить CD74HC4051, но вызывает сложности сравнение параметров.

Vdd(Max)(V)    6
Supply Range(Max)    10
Vdd(Min)(V)    2
Input/Ouput Voltage(Min)(V)    -6
 

Если я правильно понимаю, Vdd это диапазон напряжения питания, 5В вписывается, Supply я думал, что максимальное коммутируемое напряжение, но что тогда Input/Ouput Voltage ?

[oldmao]

У CD74HC4051 возможно как однополярное питание 2...6 вольт, так и двуполярка +/-6 вольт. Логические уровни управления - как для 3-х или 5-вольтовой TTL логики (в зависимости от напряжения питания). То есть если использовать то же питание, что и у ардуинки, то проблем быть не должно.
 

1 час назад, snake1122a сказал:

что тогда Input/Ouput Voltage ?

Коммутируемое напряжение (с любого из входов на выход). Оно просто не должно вылезать за рамки напряжения питания, в данной схеме это выполняется.

[snake1122a]

Спасибо!

[kotwlf]

Как правильно сказал Hambaker электроды будут корродировать и показания очень быстро "поплывут". Не тратьте на это время, пробуйте сразу емкостной датчик.