Перейти к содержимому

 

Фотография

Самодельный датчик влажности почвы. Часть 2

приборы

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 444

#261 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 04 Май 2016 - 12:02

STM на али покупал. Не сказал-бы, что stm8l101f3u6 там редки. Вот с nrf24L01 могут быть проблемы. Во-первых они жрут в момент обмена 40мА примерно, не всякая мелкая батарейка такой ток без проседания выдаст, а во-вторых WiFi если рядом есть, то мешать сильно будет. Из-за этого и отказался от них. Пока беспроводные датчики решил не делать, все равно к клапану провода тянуть.



#262 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 04 Май 2016 - 15:03

Можно вам задать сопутствующие вопросы - какую среду разработки используете для stm и чем компилируете?

Я на ассемблере пишу, во-первых экономия памяти и ресурсов МК, а во-вторых меньший код экономит энергию при батарейном питании. Да и как-то это естественно писать для МК на ассемблере. Задач там нет таких, чтобы затруднения возникали. Среда разработки от производителя STM. ST Visual Develop - бесплатная. Программатор брал на али. ST-Link V2, который как флешка выглядит. В общем простой набор для написания кода, прошивки и внутрисхемной отладки. Правда позже собрал специализированный пинборд с функцией замера малых токов, регулировками напряжения, источниками различных сигналов и RS232 монитором. Вот такую штуку. 
 
Прикрепленный файл  111_IMAG1079 (1).jpg   117,37К   5 Количество загрузок:
 
PS: дабы не создавать оффтоп и обсудить то-что не касающееся датчиков влажности напрямую, можем пообщаться через личные сообщения.

Да у меня в общем то офтопных вопросов больше и нету, остальное уже сам поищу. Ассемблер кончено это круто, но не для меня )


#263 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 07 Май 2016 - 20:56

Закончил свой тест схемы для датчика влажности. Хотел поделиться графиками.
В начале графика я полил почву между электродами. В последний день был скачек влажности, но я не поливал почву. Просто был сильный дождь и , наверное, почва абсорбировала на себя влаги их воздуха. Исследуемый горшок находится на застекленном балконе.
Напряжение измерял микроконтроллером. Опорное напряжение брал 5 вольт. Так что точность можно было б повысить, применив опорное в 1,1 вольт. Но не этом была суть. Смысл в том, чтобы посмотреть, реальна ли зависимость напряжения на детекторе измерительной цепи от влажности почвы.
Мой вывод: зависимость напряжения от влажности присутствует довольно линейная , НО не очень понравилось что график какой-то дерганный.

Прикрепленные файлы

  • Прикрепленный файл  image.png   24,7К   3 Количество загрузок:
  • Прикрепленный файл  image.png   20,13К   0 Количество загрузок:
  • Прикрепленный файл  image.png   16,16К   0 Количество загрузок:
  • Прикрепленный файл  image.png   19,62К   1 Количество загрузок:


#264 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 07 Май 2016 - 21:00

В следующем тесте хочу проверить вот эту схему. Эту схему использует фирма HONEYWELL в своих датчиках влажности воздуха.

Прикрепленные файлы

  • Прикрепленный файл  image.jpeg   18,49К   1 Количество загрузок:


#265 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 08 Май 2016 - 08:12

Нормальный график влажности получился. Если его сгладить, то будут видны колебания, зависящие от температуры. Но вот непонятен источник зашумленности значений.

 

PS: а у вас питающее напряжение датчика хорошо стабилизировано?



#266 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 08 Май 2016 - 11:13

Напряжение стабилизируется через линейный стабилизатор типа 7805. Может пульсации из-за того, что электроды недавно введенные в почву. Может стабильность показаний после 3-5-10 циклов полива? Как вариант можно сглаживать пульсации показаний программным путем еще в микроконтроллере. Округлять 5-10 значений.



#267 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 08 Май 2016 - 11:37

А... ну если вы не сглаживаете программно, то это обясняет. Есть хороший метод усреднения через кольцевой буфер. Допустим его длина 60 (ежесекундные замеры). Для получения среднего значения за минуту, отбрасываем 15 минимальных и максимальных значений, по оставшимся 30 вычисляем среднее. Полученное значение помещаем в следующий кольцевой буфер на 60 (ежеминутные замеры). Из него таким-же способом получаем среднее за час. График будет гладким, без случайных помех.
 
 
PS: как вариант RC фильтр с танталовым конденсатором и резистором большого номинала. Но программный фильтр лучше, отсеивает помехи, а не включает их в рассчет средних.

 

Да... еще один момент.... не заглубляйте электроды больше 5 см. Там почва всегда влажная (точнее сохнет очень долго), что сильно уменьшает диапазон тестовых измерений. Для проверки датчика заглубите электроды на 3...4 см. Результат будет более ярко выражен.



#268 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 08 Май 2016 - 13:31

Вы говорите толковые вещи))

Решено. Следующий эксперимент будет с опорным напряжением 1,1 вольт и программным фильтром с кольцевым буфером на 60 элементов. RC фильтр пока ставить не буду.



#269 mmb

mmb

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 2 сообщений
  • Меня зовут:Михаил

Отправлено 10 Май 2016 - 14:24

В качестве генератора сейчас использую микросхему 74LVC1G14. К счетному входу МК подключаю напрямую, без буфера. А результат выглядит вот так

 
Игорь, а почему генерацию не делаете на том же МК таймером, зачем отдельная микросхема?

Я использую генератор, у которого частота зависит от емкости электродов (схема с замером частоты).
А генератор МК задает постоянную частоту, его можно использовать в схеме с детектором уровня на диодах.

Ага, спасибо, теперь понятно.
Сам делал примерно таким же образом на 555-й, но не понравилось.

#270 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 14 Май 2016 - 23:00

Всем привет. Закончил построение графиков за неделю. Электроды погрузил в почву на 4-5 см. Применил программный фильтр с круговым буфером на 20 элементов. Больше элементов не получилось использовать - слабенький контроллер, мало памяти. Опрос датчика каждые 3 секунды. График получился довольно дерганным как и в предыдущем эксперименте.
Может увеличить период опроса датчика, чтоб более сгладить график??

Прикрепленные файлы

  • Прикрепленный файл  image.png   28,53К   0 Количество загрузок:
  • Прикрепленный файл  image.png   23,56К   0 Количество загрузок:


#271 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 15 Май 2016 - 06:40

Да, можно увеличить период опроса. Это слегка поможет. Желательно добавить еще один кольцевой буфер. Два последовательных буфера на 10 элементов будут сглаживать на порядок лучше, чем один на 20 элементов. И надо уже что-то делать с термокомпенсацией. Если вы сохранили все данные эксперимента, то можно попробовать подобрать коэффициенты, для устранения температурных колебаний влажности.

#272 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 18 Май 2016 - 14:36

Сейчас провожу эксперимент с построением графиков значений датчика влажности почвы с обработкой данных двойным циклическим буфером по 10 элементов. графики вылажу в субботу-воскресенье. 



#273 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 21 Май 2016 - 22:00

Эксперимент не удался. Датчик выдавал непонятные ступенчатые данные. Грешу на неправильный алгоритм программной фильтрации данных. Поэтому графиков не будет. Да и неделя была холодная и дождливая. Прикупил микросхема TLC555. Как появится хорошая погода и свободное время проведу очередной эксперимент.

#274 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 28 Май 2016 - 23:27

Кому интересно самодельный водяной насос)))
https://youtu.be/CycMV9kdHFQ

#275 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 31 Май 2016 - 18:41

Решил немного переделать конструкцию датчика влажности. В предыдущей версии генераторный электрод (трубка) находился ниже земляного. Как-то меня это несколько беспокоило все время. Логично было сделать земляной снизу, а генераторный выше, где почва быстрее сохнет. Вот руки дошли. Пришлось перейти на двустороннюю печатную плату. Заодно и шину для прошивки МК вывел на край печатки, а не как раньше - два контакта посередине (сменить прошивку собранного датчика было невозможно)

 

Получилось вот так.

 

Прикрепленный файл  IMAG0126.jpg   151,6К   1 Количество загрузок:

 

Платка 4 х 50 мм. Получилась чуть-чуть уже, чем предыдущая. Корпус для нее не делал, использовал от старых датчиков (несколько великоват корпус, новый датчик там свободно болтается). По предварительным тестам работает лучше. Быстрее "чувствует" просыхание и ощутимо слабее реагирует на касание горшка рукой. После изготовления корпуса будет возможность провести нормальные тесты. Но разница уже заметная. А всего-то электроды местами поменял.

 

 



#276 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 02 Июнь 2016 - 20:20

В общем получилось так, что в свете усиленных экспериментов с новыми датчиками, жена заявила: "Сделай так, чтобы из горшка провода не торчали, и дырки не делай!" Озадачила серьезно. Пару дней размышлений привело к одной идее.

Прикрепленный файл  sens_sh.jpg   30,15К   0 Количество загрузок:

 

Это заламинированные две полоски латунной фольги с отводом, на конце которого размещена электроника датчика. Широкая часть шлейфа укладывается по-кругу внутри горшка вдоль стенки, чуть ниже уровня почвы. Отвод загинается через бортик горшка. Из-за небольшого размера электронной части, будет просто утолщение на конце шлейфа. Вроде-бы должно получится. Узкий плоский шлейф вдоль стенки горшка в глаза не будет бросаться.

 

Конечно, такая конструкция будет как никогда чувствительна к касанию горшка рукой. Но я как-то к этому уже привык и при правильном алгоритме фильтрации данных этот эффект не мешает. А большая поверхность контакта с почвой устранит эффект неплотного прилегания при тонком диэлектрике и даст более точные усредненные показатели влажности. Да и пошевелить такой датчик  случайно не получится, калибровки не собьются.

 

Надо пробовать.

 



#277 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 03 Июнь 2016 - 21:07

Следующий эксперимент - расположить полоски фольги снаружи горшка по кругу.

Ну... пока что не простой задачей оказалось ровно заламинировать латунную фольгу. На бумаге-то все хорошо, но она (фольга) не хочет ровно лежать. Есть пока одно промежуточное решение.  Нарисовать на бумаге контур, закрепить скотчем фольгу к бумаге, а потом оторвать бумагу и оставшуюся конструкцию из фольги и скотча ламинировать. Сложно несколько, но хотя бы примерно ровно получается. На следующей неделе прикручу контроллер, и все станет понятно.

 

PS: а датчик с верхним генераторным электродом ведет себя очень хорошо. Визуальное (и тактильное) просыхание почвы очень хорошо соотносится с показаниями датчика.  Если честно, я никода еще не видел столь очевидного соответствия. Но на касание рукой горшка реагирует все равно сильно.

 

ну не так часто мы трогаем горшки, а вот на проход кота надо тоже потестировать :)
На самом деле касание рукой увеличивает показания влажности, что никак не скажется на работе системы в целом. А вот кошака надо протестировать, вдруг он там надолго засядет. Хотя..... отойдет-же когда нибудь :)

#278 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 14 Июнь 2016 - 13:05

Ну вот, дошли руки собрать датчик-шлейф. Получилась вот-такая штука.

Прикрепленный файл  IMAG0166.jpg   126,89К   3 Количество загрузок:  Прикрепленный файл  IMAG0171.jpg   82,6К   1 Количество загрузок:

 

Сенсор - две ламинированные полоски латуни. Полоска 10мм х 24 мм. С размером явно переборщил. Можно было раза два меньше сделать. С установкой в горшок не очень удобно, слишком гибкая штука получилась. Но зато после установки сенсор внутри горшка незаметен. А снаружи пока выглядит вот так.

 

Прикрепленный файл  IMAG0172.jpg   52,29К   1 Количество загрузок:

 

Толком еще не проверил. Но кое-что сразу порадовало. Устанавливал в горшок, который пора поливать, сигнал на выходе 0.6В. После полива стало 1.6В.  На касание рукой реагирует на удивление слабо. Думаю, что это можно объяснить очень большим диапазаоном между сухо/влажно. Т.е. изменение емкости вносимые рукой или другими предметами стали существенно меньше рабочего диапазона датчика (с толстым диэлектриком диапазон в несколько раз меньше, вот и относительное влияние было сильно заметно). Но вот если трогать сырую землю руками, то показания все-равно скачут. Ну это уже не существенно.

 

 

PS: предпоследний, штыревой датчик с генераторным электродом сверху, показал себя на "отлично". Абсолютное совпадение показателей влажности с визуальными и тактильными ощущениями. Очень понравилось. Жаль, что выглядит внутри горшка неэстетично :)



#279 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 492 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Алма-Ата

Отправлено 15 Июнь 2016 - 07:10

Устанавливать можно при перевалке растений. Не хватает корпуса и закрепить на горшке его бы неплохо, например на двухсторонний скотч.

В принципе, с установкой разобрался. Гибкую пластину надо заглубить вдоль корпуса горшка и отжать землю к центру. В получившуюся щель разместить сенсор, потом пластину вытащить.
 
Корпус пока не планировал делать. Тут два варианта есть. Первый - уменьшить размер (для удобства пайки при настройке я сделал его большего размера.) и залить прозрачным акрилом. Кому нравится, можно развернуть компонентами наружу, а кому нет - в сторону горшка. Вариант второй - подключать шлейф-сенсор напрямую к контроллеру клапана полива, его МК будет и влажность определять тогда. 
 
Я склоняюсь ко второму варианту. Сейчас буду переделывать контроллер клапана под это дело.
 
Есть еще одна мысль как все это механически скомбинировать. Выгнуть полоску из оргстекла шириной скажем 10 мм. Вдоль нее будет проходить шлейф от сенсора, который идет от горшка к контроллеру и трубка для полива. С одного конца эта пластина заостренная и втыкается в землю горшка вдоль стенки, с другой стороны к ней прикреплен контроллер полива. Решаются задачи прокладки трубки для полива и шлейфа сенсора без перегибов и крепления контроллера к  горшку.
 
PS: один клапан пролежал пару месяцев с пережатой трубкой. Клапан открыл - трубка распрямилась. Использовал шланг для автомобильного омывателя, полупрозрачный, синего цвета.

А зачем такие толстые трубки? Там расход нужен мизерный. Можно резиновые велосипедные ниппельные трубки использовать.

Я от аквариумных комплектов уже набрал трубок и тройников всяких. Легкодоступные материалы. А велосипедные ниппели могут тоже перегнуться, если их плавно не загинать по большому радиусу.

#280 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 52 сообщений
  • Меня зовут:Игорь

Отправлено 18 Июнь 2016 - 22:55

Тестировал схему измерения емкости от фирмы Honeywell. Нулевой результат. Тчательно проверял схему подключения. Все верно. Но генератор так и не завелся. Может это из-за того, что я использовал TL555 вместо TLC555. Уж такую мне прислали.

Прикрепленные файлы

  • Прикрепленный файл  image.jpeg   18,49К   0 Количество загрузок:




Темы с аналогичным тегами приборы

Количество пользователей, читающих эту тему: 1

0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей

Copyright © 2017 homecitrus.ru
 

Яндекс.Метрика Яндекс цитирования АгроПоиск - аграрная поисковая система