Перейти к содержимому

 

Фотография

Самодельный датчик влажности почвы. Часть 2

приборы

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 496

#461 vovka.sv19

vovka.sv19

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 43 сообщений
  • Меня зовут:Владимир
  • Пол:

Отправлено 03 Март 2018 - 16:37

Может таким образом повысится точность?..

АЦП скольки разрядное? Компенсация по температуре есть?



#462 SYREMO

SYREMO

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 57 сообщений
  • Меня зовут:Игорь
  • Пол:
  • Город:Киев

Отправлено 03 Март 2018 - 17:48

Сейчас АЦП 10bit. Термокомпенсации нет. 

Есть момент. При нагреве балкона, скажем с 12 до 20 градусов показатель влажности резко изменяется с первых минут. Почва точно не успела прогреться. Следовательно компенсация должна считывать температуру платы измерения?



#463 vovka.sv19

vovka.sv19

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 43 сообщений
  • Меня зовут:Владимир
  • Пол:

Отправлено 03 Март 2018 - 18:23

два младших "плавающих" бита скорей всего отбрасываете?

нагрев балкона за несколько минут на 8 градусов? в природе ж нет таких резких перепадов (аномалии не в счет)

что греете? опишите саму конструкцию: датчик на плате или выносной, почва и плата греется одним источником?



#464 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 03 Март 2018 - 20:12

Нагревается схема измерения, это очевидно. У вас очень узкий диапазон значений, поэтому влияние температуры сильно заметно. В первую очередь надо увеличить динамический диапазон. 

 

 

PS: Проверить легко, подуйте феном на схему измерения. Все станет понятно. 



#465 mks

mks

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 579 сообщений
  • Меня зовут:Максим
  • Пол:
  • Город:Киев

Отправлено 04 Март 2018 - 04:34

Если схема на ФНЧ и детекторе или другая с полупроводниками где-то в цепи измерения, то при охлаждении/нагреве диода/полупроводника изменяется падение напряжения на нем (см. ВАХ от температуры). Я с этим столкнулся неделю назад, когда наконец-то взялся за этот датчик и начал со схемы на ФНЧ. Пару дней повозился и вот позавчера перешел на "частотный" принцип измерения. Нагрев схемы феном с ниже 20 до градусов 40 (на ощупь) сдвинул частоту в пределах 1-2%. Пока это выглядит оптимистично. Теперь осталась самая "малость" - определиться с геометрией электродов и рабочей частотой  :popcorm2:



#466 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 04 Март 2018 - 12:07

Доброго времени суток.
Информация по китайскому конкуренту Xiaomi flora monitor https://wiki.hackers...ts:xiaomi-flora. Судя по фото сенсор покрыт только маской. Пользователи аналогичных сенсоров пишут, что хватает где то на год, потом данные непредсказуемые.
Хотел уточнить по поводу частоты и точности измерения влажности.
Без датчика как часто контролируется влажность - раз в день/два/три дня? Поэтому какой смысл делать интервал в несколько минут? После полива 2-3 измерения с интервалом 30-60 мин, а далее 1-2 измерения в день. В результате ощутимая экономия при батарейном питании.
По точности измерения. Человек приобрел Ваш датчик/ки. У него уже есть разные растения. Калибровать датчики путем полного высушивания или заливания растений не вариант. Поэтому установив Ваши датчики он может определить некое значение (интервал) в границах которого должна находится влажность конкретного растения.
Прежде всего Спасибо за проделанную работу. Пока изготовил 2 варианта датчиков Sensor 7400 – Arduino и Sensor 555. 
От стабилизатора со входом разрешения отказался. Остановился на трехпроводной системе. Перед началом измерения контроллер включает питание датчиков.
Sensor 555 не понравился узкий диапазон 1В. в системе воэдух/вода, в земле еще уже После установки платы датчика в корпус и заливкой строительным герметиком (нейтральным) работать перестал. Из двух плат две. Не залитая плата работает.
Sensor 7400 – Arduino работает лучше диапазон измерения широкий 3,8-0,6В. в системе воэдух/вода. Но из двух датчиков (элементы одинаковые производители микросхем lm358 разные) диапазоны получились  разные. Разница 0,15-0,2В. на воздухе. Буду собирать еще несколько датчиков с одинаковыми lm358.



#467 nikr

nikr

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 527 сообщений
  • Меня зовут:Николай
  • Пол:
  • Город:Москва

Отправлено 04 Март 2018 - 12:38

Михаил, у Сяоми электроды не под маской расположены, а на внутреннем слое текстолита. На картинке показана геометрия электродов на просвет.

   Насчет частоты измерений согласен. При просыхании часто измерять смысла нет, а вот во время полива какой то смысл в этом присутствует.

Sensor 555 экспериментальная конструкция у него большой минус не высокая рабочая частота. Это ограничение самого 555 таймера. Родился он из за вопросов форумчан о возможности использования 555 таймера в датчике влажности.Так что использовать его есть смысл только в садовых датчиках с большой площадью электродов.

   Разные диапазоны в Sensor 7400 – Arduino скорее всего не из за операционных усилителей, а из за разброса других элементов: резисторы, конденсаторы, диоды. 



#468 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 06 Март 2018 - 04:07

Контроль влажности при поливе. Горшки и состав почвы очень разнообразны. Система достаточно инертна. Поэтому как мне видится,полив должен идти порциями в зависимости от объема горшка (чем меньше горшок, тем меньше порция). Потом выдержка 10-30мин замер влажности, если мало опять порция. Также можно контролировать наличие воды в поддоне.

Спаял еще два датчика Всего сейчас 5шт. Операционные усилители двух производителей STMicroelectronics и Texas Instruments. По DS напряжение смещения и частота у них разная. Для датчиков с операционными усилителями одного производителя параметры близкие. 

Датчики отправляю на тестирование. Тк влажность определяется сейчас на ощупь, калибровка будет выполняться следующим образом:

Устанавливаю датчик. Довожу влажность почвы в растении до нормальной на ощупь. Выдерживаю 20 минут произвожу замеры в течении 1 - 2 часов. Если значение особо не изменяется фиксирую данное значение, как верхний предел влажности. В течении следующих дней произвожу контроль влажности на ощупь. Данные влажности каждый час записываются в компьютер. Когда влажность почвы кажется недостаточной фиксирую данное значение. В результате получу интервал влажности для конкретного растения.

Полив пока будет осуществляться вручную. Влажность понизилась получаю сообщение о низкой влажности в конкретном растении. начинаю порционный полив, пока не получу сообщение, что влажность достигла нормы.

При автоматическом поливе воду буду подавать насосом снизу. Для нештатных ситуаций установка датчика наличия воды в поддоне и систему слива воды из поддона обратно в емкость в случае перелива выше какого то уровня 



#469 vovka.sv19

vovka.sv19

    Участник

  • Пользователи
  • PipPipPip
  • 43 сообщений
  • Меня зовут:Владимир
  • Пол:

Отправлено 06 Март 2018 - 15:52

Вот на Радиокоте темка "Измеритель уровня воды", может кому пригодится: http://radiokot.ru/f...hp?f=3&t=108460



#470 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 12 Март 2018 - 01:32

Вот на Радиокоте темка "Измеритель уровня воды"

В качестве уровня воды можно применить датчик влажности Sensor 7400 – Arduino. Элементов меньше эффект тот же. На воздухе 3,7-4В при полностью погруженных электродах 1В и менее.



#471 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 12 Март 2018 - 02:59

Первые результаты по испытанию датчика Sensor 7400 – Arduino.

Сделать абсолютно одинаковые датчики не удалось. При тестировании в стакане с водой показания отличаются на 0,1-0,3В. При тестировании в цветах датчик позволяет понять влажность грунта. В связи с тем, что сделать датчики  с абсолютно одинаковыми характеристиками не удалось, (но даже если бы удалось) калибровать датчик необходимо под конкретное растение. Наилучший эффект наблюдается, если есть база данных растений с датчиками, в которой зафиксирован верхний и нижний предел влажности определенный на ощупь. Тестирование показало. Выше 3В почва сухая, требуется полив (в зависимости от растений). Земля влажная на ощупь - напряжение 2В и ниже. На сегодняшний день сбор данных с датчиков решен. Те вполне реально при помощи датчика поддерживать требуемый уровень влажности для конкретного растения. Сейчас решаю вопрос по автоматизации полива. От датчиков с батарейным питанием пока отказался.



#472 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 12 Март 2018 - 08:46

Михаил, попробуйте слегка пошевелить уже установленный и откалиброванный датчик. А так-же извлечь его из почвы и вновь установить. Интересно, какой разброс показаний у вас получится.



#473 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 13 Март 2018 - 10:35

Попробовал.

Использовал 2 разных растения и 2 датчика.

Результаты

АЦП1    U1, В                     АЦП2      U2, В  

183    3,6234 ВОЗДУХ       392         3,50448 ВОЗДУХ

82      1,6236 Декабрист    399         3,56706 ВОЗДУХ

84      1,6632                       272         2,43168  

89      1,7622                       265         2,3691 ПОКАЧАЛИ

83      1,6434                       288         2,57472 ВЫТАЩИЛИ ВСТАВИЛИ

89      1,7622                       288         2,57472 ПОКАЧАЛИ

185    3,663 ВОЗДУХ         399         3,56706 ВОЗДУХ

После покачивания землю слегка утрамбовывал. 

Вытащили/вставили Глубина установки +- 5мм (точность не контролировалась)

Устанавливал рядом с прежней установкой примерно 5-10 мм.

На ощупь земля в левом растении на глубине 1-2см более влажная, чем в правом.

Вот так изменяются данные при порционном поливе (2 чайные ложки воды рядом с датчиком)

АЦП1   U1, В

327     2,92338  

279     2,49426 ПОЛИВ

260     2,3244  

242     2,16348  

237     2,11878  

247     2,20818  

251     2,24394  

247     2,20818  

Считаю, что точности и реакции датчиков вполне достаточно, чтобы контролировать влажность почвы.


Сообщение отредактировал mihail_89: 13 Март 2018 - 10:41


#474 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 14 Март 2018 - 23:42

Маловат диапазон конечно, но для такой схемы приемлемый.

Вот интересно, почему у вас при порционном поливе напряжение сначала падает, а потом расти и скакать начинает? Обычно, сразу после полива, оно какое-то время еще медленно падает до момента пока равномерно почва пропитается. И, я заметил, что вы показания АЦП напрямую используете, без преобразования в линейный график.

 

Для делителя из R1 и R2, где R1 - верхний резистор, а R2 нижний, можно использовать формулу преобразования

R2 = (Uout * R1)/(Uin-Uout)

При таком пересчете зависимость показаний от влажности станет теоретически линейной.


Сообщение отредактировал UL7AAjr: 14 Март 2018 - 23:48


#475 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 15 Март 2018 - 02:04

В цветы воду лить запретили. Только измерял как есть, и фиксировал на ощупь насколько влажная земля. Если напряжение примерно 3В земля сухая. 2,5-2В сверху сухая на глубине 1-2 см немного влажная. 1,5В земля сверху влажная, но влагой не насыщенная. Насыщенную влагой землю возможности померить не было.

Пояснение к данным при поливе. До полива напряжение 2,92В. Земля сухая на ощупь. На весь горшок вылил 2 чайные ложки (те просто локальное увлажнение около датчика) напряжение упало до 2,5В дальше продолжает падать. Интервал между каждым замером несколько минут. Падает до 2,12В потом начинает расти тк воды было очень мало.

В график не преобразую, тк в данном эксперименте я хотел понять можно ли по показаниям датчиков понять какая влажность почвы в растении. Полученные данные меня устроили. После этого перешли к следующему этапу. Сейчас компьютер мониторит 2 датчика в двух растениях. Есть человек, который ухаживает за растениями. Если датчик показывает, что нужно поливать человек смотрит состояние почвы и принимает решение о поливе. Через неделю узнаю насколько показания были верны. Думаю через неделю закончу поливалку и будем тестировать все в комплексе.

Немного картинок.

Прикрепленные файлы



#476 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 19 Март 2018 - 13:07

Пока экспериментирую со старой схемой для замера минерализации, решил сделать небольшую заметку для тех, кто использует схему на диодах.

 

Прикрепленный файл  sch_bas54.jpg   39,3К   1 Количество загрузок:

 

Точно снятый график зависимости показаний АЦП.

 

Прикрепленный файл  sch_lin.jpg   65,29К   2 Количество загрузок:

 

Синяя линия отображает реальные значения АЦП.  Очевидно, что с такой "линейностью" работать особого смысла нет. Красным цветом показан график после пересчета значений АЦП по формуле  (Uout*R1)/(Uin-Uout). Зависимость получается линейной, но в нижнем диапазоне измерений, все равно сохраняется нелинейность. Ее можно объяснить характеристиками диодов. 

 

В общем вывод простой. В зависимости от конструкции электродов, следует подбирать значение резистора в плече делителя таким образом, чтобы при высокой влажности не получать значения менне 1/4 от уровня сигнала генератора. 


Сообщение отредактировал UL7AAjr: 19 Март 2018 - 13:10


#477 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 19 Март 2018 - 13:07

-двойная посылка, извиняюсь


Сообщение отредактировал UL7AAjr: 19 Март 2018 - 13:09


#478 mks

mks

    Активный участник

  • Пользователи
  • PipPipPipPipPip
  • 579 сообщений
  • Меня зовут:Максим
  • Пол:
  • Город:Киев

Отправлено 19 Март 2018 - 19:37

В чем смысл использования двухполупериодного детектора с удвоением?

 

Я у себя обнаружил такой "эффект", которому не нахожу объяснения: когда подношу руку к одной из обкладок емкостного измерителя влажности частотным методом, то частота уменьшается. Но если я подношу руку к листьям самого растения, которые находятся в 30 см от электрода - частота увеличивается. Никто не замечал подобного? У меня, правда, электроды достаточно разнесены, так как находятся на противоположных стенках горшка.



#479 mihail_89

mihail_89

    Новичок

  • Пользователи
  • Pip
  • 17 сообщений
  • Меня зовут:Михаил
  • Пол:
  • Город:Калуга

Отправлено 19 Март 2018 - 19:48

Могу ошибаться, но вроде  приборы по измерению кислотности, минерализации можно разделить на два типа: показометры и приборы. У приборов есть калибровочные растворы при помощи которых прибор можно откалибровать (соответственно цена таких устройств примерно от 15000 руб). Нормальный датчик для рН метра стоит 2000 руб. Говорят вещь достаточно капризная.

Показометры тоже, что то показывают и по ним можно контролировать данные параметры с точностью приемлемой для домашнего использования.

На примере своего датчика влажности. Это показометр. Меня не интересует точная влажность почвы в единицах измерения. Но я могу понимать состояние почвы и когда растение нужно поливать.

К чему я клоню. Если мы пытаемся сделать прибор, то необходим другой прибор, которым можно проконтролировать показания. Если же мы делаем показометр, может не принципиальна линейность графика?

Прикрепленные файлы



#480 UL7AAjr

UL7AAjr

    Активный участник

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

Отправлено 19 Март 2018 - 20:07

Для начала надо получить стабильные показания измерителя. Чтобы при изменении влажности почвы показания не плавали. Понятно, что для сухой почвы измерить не получится, поэтому надо определиться с допустимым диапазоном. Пока не будут получены стабильные показания - дальше двигаться нет смысла. Следующим шагом будет калибровка. Для этого можно использовать индикаторные бумажные полоски. Если данные измерений будут достаточно хорошо коррелироваться с такими индикаторами, то можно сказать результат близок.

 

На данный момент я получил более-менее стабильные показания при просыхании почвы. Еще есть где поработать для улучшения стабильности, направление понятное, но процесс крайне медленный.





Темы с аналогичным тегами приборы

Количество пользователей, читающих эту тему: 3

0 пользователей, 2 гостей, 0 скрытых пользователей


    Google (1)
Copyright © 2018 homecitrus.ru
 

Яндекс.Метрика Яндекс цитирования АгроПоиск - аграрная поисковая система