Toprak nemi ölçümü


12

Arka fon

Uzun süredir devam eden elektroniğe olan hırsımı başlatmak için, sulanmaları gerekip gerekmediğini belirlemek için saksı bitkilerinin toprak nemini ölçen bir cihaz yapmaya karar verdim. İlk enkarnasyonun amacı, bitkinin mevcut su seviyesini gösteren bir suya sahip olmaktır (su ekleyin kırmızıdır!), Ama tabii ki yolda kendi kendini sulayan bitkiler için vahşi planlara sahibim.

İlk bıçağım Garduino yönergesine , özellikle de bu devreye dayanıyordu :

resim açıklamasını buraya girin

Bilinen bir direnç ve ölçüm cihazı olarak toprağa yapışmış iki bakır tel elektrot kullanan basit bir voltaj bölücüdür. Teensy ++ cihazımdaA0 ADC'yi kullanırken ölçülen voltaj , dirençlerin oranı ile orantılıdır ve gerçek toprak direncine geri dönebilirim.

Bununla birlikte, pratikte toprak direnci çok büyük bir sapmaya maruz kalmıştır. Cihazı açtıktan hemen sonra, ölçülen toprak direnci düşmeye başladı. (Bu, tesise bir multimetre yapıştırırsanız da olur.) Birkaç günlük ölçümden sonra, ölçümler ve nem seviyesi arasında kullanılabilir bir bağlantı bulamadım. Probun çıkarılması ve incelenmesi anot üzerinde önemli bir kararma olduğunu ortaya çıkardı. Bana göre bu bir çeşit kimyasal reaksiyonun gerçekleştiğini gösterir (elektroliz?). Bir multimetre birkaç on milivoltluk bir voltaj farkını ölçer: Tesisimi bir aküye dönüştürdüm!

Oksitlenmiş anot

Bu sorunu önlemek için paslanmaz çelik vidalardan yapılmış bir sondaya geçtim. Bakırdan önemli ölçüde daha az reaktif olduklarından, oksidasyon daha az problemli olmalıdır. Ayrıca, toprağı "şarj etmekten" kaçınmak için, Teensy'nin iki dijital çıkış pimi arasına voltaj bölücü koydum. Ölçüm aşağıdaki gibi gerçekleşir:

  • Herhangi bir ölçüm yapılmadığında her iki pim de düşük tutulur.
  • Bir pimi yüksek sürüyorum. Bir milisaniye bekliyorum ve bölücünün ortasındaki voltajı ölçüyorum.
  • Pin voltajlarını ters çeviriyorum (yüksek <-> düşük), bir milisaniye bekleyin ve tekrar ölçün. Şimdi ilk ölçümün tamamlayıcısını ölçmeliyim.
  • Her iki pim de tekrar indirilir ve cihaz bir sonraki ölçüme kadar uyur.

Bu oksidasyon problemini azaltır, ancak ölçülen toprak direnci ölçmeye başlar başlamaz düşmeye devam ediyor gibi görünüyor.

Soru

  1. Toprak nemini ölçmek için sağlam bir yöntem önerilebilir mi?
  2. Burada neler olup bittiğini açıklayan var mı?

Yanıtlar:


1

Beyin Fırtınası:

Son zamanlarda kapasitif algılama hakkında okuyordum . Kapasitif dokunmatik sensörler, ince bir plastik tabakasının arkasında tamamen hava geçirmez bir şekilde kapatılabilmeleri için büyük bir avantaja sahiptir, bu nedenle korozyona maruz kalan metal yoktur. ( "Elektronik ve Robotik: Kalın bir yüzeyden dokunuşu algılamak?" )

DC akımının plastikten akmasını sağlayamadığınız için, bu tür sensörler Leon Heller'in önerdiği gibi AC kullanmalıdır.

Ne yazık ki, gördüğüm tartışmanın çoğu sadece akıllı parmak basmalarına nasıl yanıt verileceğiyle ilgili; su hakkında ne kadar az tartışma var, nem kapasitif sensörlerin su sıçramalarına duyarlılığının nasıl azaltılacağıdır. ( "Sparkfun forumları: Kapasitif sensörler ve su yalıtımı" ). Bu yüzden açıkça suya karşı hassaslar, bu yüzden belki de bu "kusuru" kullanabilir ve bir özelliğe dönüştürebilirsiniz.


Evet, bu kesinlikle işe yarayacaktı ve şu anki sorgulama hattım. Sahip olduğum temel sorun, ölçmek için yeterince büyük bir kapasitans salınımına sahip olacak şekilde probu tasarlamaktır. Bu benim temel ilham kaynağım: mechanical.poly.edu/faculty/vkapila/ME3484/Readings/…
drxzcl

Kapasitif bir sensörle iyi ilerleme kaydediyorum. Ana zorluk, nemin elektrotlarla doğrudan temas etmediğinden emin olmaktır, çünkü bu dirençli bir yüke dönüşür. Ama bence elektronik kısmı işe yaradı.
drxzcl

6

Bir Wenner köprü düzenlemesi ile elektrotların polarizasyonunu önlemek için AC kullanmalısınız.


1
Bir Wenner köprüsü konsepti hakkında biraz daha ayrıntı verebilir misiniz? Bir arama çoğunlukla dergi makaleleri verir ve fiziksel olarak üniversite kütüphanesine gitmeyenlere erişimim yoktur. Başlıklar (tuzluluk ölçümleri vb.) Umut vericidir!
drxzcl


3

Toprak nemini ölçmenin tek sağlam yöntemi bunları kullanmak probları .


Çok ilginç! Temelde bir kondansatör inşa ederek dielektrik sabitini ölçen probları duymuştum, ama satılık herhangi bir tane görmüştüm. Bu bir hobi projesi "satın almak" için "inşa" tercih, ama "hiçbir şey" satın "tercih ederim;)
drxzcl

Bu notta, "Probumuz, iletim hattı teknikleri kullanarak toprağın dielektrik sabitini ölçtüğü için, su tuzluluğuna duyarsızdır ve iletkenliğe dayalı problar gibi zamanla korozyona uğramayacaktır." - tam olarak ihtiyacım olan teknolojiye benziyor.
drxzcl

Paylaşılan bağlantıdaki probların tam olarak nasıl çalıştığını anlamaya çalışıyorum. TDR veya TDT kullanıyorlar mı? Yoksa sadece kapasitans mı? Temel bir kurulum, işlevlerini çoğaltmak için neler içerir?
Davido

2

İşte nasıl botanicalls yapıyor.


9, 10 ve 12 pimlerin başka şeyler için kullanıldığını varsayar mıyım? Sensör devresini etkilemiyor gibi görünüyorlar.
drxzcl

Evet, 9 ve 10 sadece LED'leri kontrol ediyor ve 12 bir anahtar
Toby Jaffey

1
Bakalım bunu anladım. Ben 8 yüksek sürücü, prob aracılığıyla (küçük) bir akım kurar. Bu akım BJT tarafından güçlendirilir ve bilinen bir 100 Ohm direnç üzerinden bu akımın voltaj düşüşünü ölçeceğim. Bu beni voltaj bölücü tasarımı üzerinden ne satın alacaktı?
drxzcl

Beni Botanicalls'a yönlendirdiğin için teşekkürler! Şemalarını ve kodlarını inceledim ve yukarıdaki ölçüm devrelerindeki farkın yanı sıra bazı ilginç keşifler yaptım. Sadece ölçüm sırasında enerjilenen galvanizli çelik elektrotlar kullanırlar (gecikme olmaz, ms bile değil) ve hala elektroliz nedeniyle bozunmayla ilgili problemleri vardır. Ayrıca, nem sensörü okumalarının hareketli bir ortalamasını varsayılan olarak 2 dakika boyunca 10 örnek tutarlar. Biraz deneme yapacağım ve rapor vereceğim.
drxzcl

2

Paris Alçı silindirine yerleştirilmiş iki galvanizli çivi kullanarak bir toprak nem sensörü inşa ettim. Sahip olduğunuz sonuçları çıkarmak için yeterince uzun bir süre test etmedim, ancak bu tasarımı deneyebilirsiniz.

Alçı, nemdeki herhangi bir asidi nötralize eder, böylece nem içeriğini bir değişken olarak izole eder (ancak aynı zamanda bir tür düşük geçiş filtresi olarak da çalışır!) + Tırnaklardaki galvanizleme, oksitlenmelerini önlemeye yardımcı olur.

İyi bir çözüm bulursanız lütfen gönderin.


Artık bu sensörlerle biraz zaman geçirdiniz, dayanıklılıkları hakkında daha fazla şey biliyor musunuz? Özellikle galvanik korozyon hakkında endişeliyim ....
angelatlarge

1

Irrometer Watermark sensörlerini kullanmayı deneyebilirsiniz. Şimdi toprak nemini ölçmek için kullanıyorum. Eğer ilgileniyorsanız, şemayı kazıp deneyebilirim.


Web sitesine baktım ve alçı içine gömülü hem kapasitatif sensörler hem de direnç sensörleri olduğunu fark ettim. Hangisini kullanıyorsun? Onlar iyi mi?
drxzcl

0

Watermark sensörlerini tavsiye ederim. Dayanıklı ve okunması oldukça kolaydır. Sensör başına iki dijital çıkışa ve bir girişe ihtiyacınız vardır.

Her sayacı 10k dirençle seri olarak çıkışlarınıza bağlayın. Ölçmek istediğinizde, bir çıkışı Yüksek ve diğerini Düşük olarak ayarlayın. Sensördeki voltajı ölçün. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf kaba kalibrasyon için bir grafiğe sahiptir; "tamamen ıslak" bir temel oluşturmanız gerekir. Sensörü gömdüğünüzde toprağı iyice ıslatmanız gerektiğinden, her şeyin düzgün çalıştığından emin olmak için bunu yine de yaparsınız.

İki çıkış kullanırsınız, çünkü korozyonu önlemek için polariteyi değiştirmelisiniz.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.