Сообщений в теме: 743

[Vell65]

Николай, Игорь как решили уход напряжения на выходе датчика влажности при прикосновении рукой к цветочному горшку и не только к горшку. Прикосновение к растению тоже увеличивает показания на 0,1В. Формой самого датчика (щупа)? Пробую вариант, что под Ардуино с ОУ LM358. Датчик влажности использовал пассивный от Ардуино предварительно щупы обжал термокембриком. Показания в воде-2,52в сухой-3,69в. Лучший результат при частоте 4мГц, при 17мГц, как не игрался сопротивлениями выходное напряжение на ОУ значительно меньше .

[UL7AAjr]

Валерий, добрый день!
 
Я минусовой электрод не изолирую, использую как заземление.
 

Показания в воде-2,52в сухой-3,69в

Не очень хорошие показатели. Диапазон всего 1/4 от возможного диапазона - маловато. Надо что-то делать либо с конструкцией, либо с частотой и номиналами деталей. Хотя-бы треть надо получить, а лучше половину.

[nikr]

Мне кажется выгодно было бы придумать клапаны на основе вибромоторчиков от сотовых. Они маленькие, низковольтные, дешёвые. Выпрессовать с вала эксцентрик, приделать на ось мотора болтик, а гаечка, двигаясь, будет пережимать трубку. Конечно при изготовлении много других вопросов возникнет, это пока лишь теория.

 

В серве такой же моторчик, но к нему прилагается редуктор, датчик положения и контроллер, поворачивающий редуктор на заданный угол. Дешевые сервы стоят не так дорого рублей по 90. То есть для краника вся механника уже в готовом виде....

[nikr]

Николай, Игорь как решили уход напряжения на выходе датчика влажности при прикосновении рукой к цветочному горшку и не только к горшку. Прикосновение к растению тоже увеличивает показания на 0,1В. Формой самого датчика (щупа)? Пробую вариант, что под Ардуино с ОУ LM358. Датчик влажности использовал пассивный от Ардуино предварительно щупы обжал термокембриком. Показания в воде-2,52в сухой-3,69в. Лучший результат при частоте 4мГц, при 17мГц, как не игрался сопротивлениями выходное напряжение на ОУ значительно меньше .

Валерий, а зачем  велосипед изобретать (приделывать китайские электроды) ? Проще повторить датчик целиком с предусмотренными конструкцией электродами. Мы же когда отлаживали свои датчики специально все номиналы подбирали к конкретным электродам, для получения нормальной чувствительности.

[UL7AAjr]

Может немного не в тему, но все же спрошу.

 

Я планирую перевести часть датчиков на беспроводное соединение (nRF24L01). Существующую схему обмена по ModBus изменять не хочу. Первое, что приходит на ум, это сделать дополнительный модуль с протоколом ModBus, Этот модуль будет заниматься ретрансляцией пакетов для выделенного сегмента ID ModBus. По сути модуль дешифрирует входящий пакет ModBus, и, если он предназначен для "своего" сегмента адресов, то отправляет пакет по радиоканалу соответствующему датчику, затем получает по радиоканалу ответ и отправляет его на сервер от имени датчика получателя.

 

Может быть можно как-то еще, пока вот обдумываю такой способ. Какие будут идеи?

[UL7AAjr]

Замечания по результату испытаний датчика.
 
В общем полноценные испытания, можно сказать, проведены. Испытывал датчик с МК на борту, коррекцией нелинейности и протоколом ModBus. Прошло порядка десятка циклов поливов и просыханий. Датчик показал себя достаточно работоспособным. Но выявлена предсказуемая проблема. В общем по порядку.
 
Для начала я откалибровал датчик. Как следует полил цветочный горшок (пока с поддона не потекло), и несколько раз установил датчик в разные места. Показания колебались от 730 до 750 (на воздухе ~2000). Принял среднее значение 740 за минимум. Выполнил калибровку следующим способом. Погрузил датчик в емкость с водой и добавил соли, чтобы показания установились ~740, открыл в емкости сливной клапан и снял показания с равномерными интервалами времени, пока вода не вытекла. Полученный график использовал для вычисления коррекции нелинейности.
 
Датчик установил в горшок, показания ~740, все в порядке, влажность 100%. Через три-четыре дня горшок просох до 65%. Решил полить, в результате показания стали ~690. Загрузил в датчик новые значения для минимума = 690 (предусмотрел ячейки в EEPROM для мин. и макс. значений). После очередного цикла просыхания и полива датчик выдал уже ~650. Опять загрузил новые параметры калибровки. В общем каждый раз после полива, минимальные значения сползали вниз, пока не "устаканились" на ~570. А это ощутимая разница между 740 и 570 при показаниях на воздухе ~2000. Погрешность более 10%. Причем датчик я точно не шевелил и горшок не двигал. В итоге извлек датчик, и установил по новому, полил. Показания стали как в начале, ~740. 
 
Я может быть и не понял бы в чем дело, но обратил внимание, насколько трудно было извлечь датчик, он как будто-бы присох. Я полагаю, что после каждого цикла полива и просыхания, земля прилегала к датчику все плотнее, в воздушные пузыри возле сенсоров намывалась почва. А воздушные пузыри, видимо, образовались после начальной установки датчика. Вот эта проблема с плотностью прилегания и всплыла! А ведь у меня толщина диэлектрика не самая малая ~1.5 мм!
 
Решил посмотреть, что "буржуи" об этом пишут. И для данного типа датчика нашел вот такие замечания

• For reliable measurements, it is extremely critical to have good contact between the sensor (or tube) and soil
• Careful installation is necessary to avoid air gaps
• The sensing sphere of influence is relatively small (about 1.6 in.)

Что означает
1. Для надежных измерений экстремально критично иметь хороший контакт между сенсором и почвой
2. Аккуратно устанавливать во избежание воздушных промежутков
3. Небольшой объем охватываемого пространства 
 
3-й пункт к делу не относится, но все-же для информации привел.
 
Вот собственно и проблема. Решить ее можно программно, автоматически перезаписывая минимальное значение показаний. Что, впрочем, не избавляет от необходимости использовать диэлектрик как можно толще. Так-что будьте бдительны
 
И немного информации для размышления. Есть датчики работающие по принципу замера сдвига фазы синусоидального сигнала. У них интересная конструкция в виде двух колец. И если ее немного изменить, то, как мне кажется, хорошо подойдет для цветочных горшков. Можно просто одевать снаружи на горшок, ничего туда не втыкая.
 LyraEDISServlet.jpg   30.06К   24 Количество загрузок:

[nikr]

Игорь, такая калибровка - плюс минус километр. Надо учитывать почву. То есть взять горшок с  сухой землей и замерить полностью сухое значение, потом пролить землю до полного промокания ( пока из поддона не будет выливаться и еще подождать пока из поддона не засосет) - это будет влажный предел.

 

С кольцами надо будет зимой поэкспериментировать.

[UL7AAjr]

...потом пролить землю до полного промокания ( пока из поддона не будет выливаться и еще подождать пока из поддона не засосет) - это будет влажный предел..

Николай, в том-то и проблема, что значение АЦП для этого предела с каждым поливом сползает и сползает. Автоматически брать минимум АЦП как новое значение влажного предела не пойдет, с таким поливом для проверки предела растения загнуться (разве что если не рис).

[nikr]

Игорь, до болота поливать никто и не собирается. Вы говорили, что через некоторое время показания устаканиваются и дельта сползания предела где то около 10%. Если будем поливать до 50-70% от первоначально установленного предела то залива не должно быть.

[dimmich]

И немного информации для размышления. Есть датчики работающие по принципу замера сдвига фазы синусоидального сигнала. У них интересная конструкция в виде двух колец. И если ее немного изменить, то, как мне кажется, хорошо подойдет для цветочных горшков. Можно просто одевать снаружи на горшок, ничего туда не втыкая.

LyraEDISServlet.jpg

Заинтересовал датчик с колечками. Имеете ещё инфу по его конструкции, принципу действия? Полагаю, он работает как металлоискатель, в котором передающая и приёмная катушка. Не ошибаюсь? А про рабочие частоты нет инфы?

[UL7AAjr]

Пока не искал. В инете есть microwave сенсоры работающие по тому-же принципу (сдвига фазы), но это кажется не то. А металлодетектор  на воду разве реагирует?

 

Вот еще идея.

 

А может датчик вместе с генератором в гипс закатать? Высокая частота и очень тонкий диэлектрик на сенсорах позволят сделать капсулу диаметром не более сантиметра и длиной около восьми. Конечно инерционность будет большая, зато пропадут проблемы с калибровкой и плотностью прилегания к почве.

[dimmich]

Не уверен, но вроде давно, когда читал форумы по конструированию каких-то металлодетекторов, встречал инфу про влияние влажности почвы на калибровку этих приборов.

 

Не очень понял. Почему вы считаете, что с ростом частоты и уменьшением толщины диэлектрика пропадёт влияние плотности прилегания почвы? На уровне физических процессов не понимаю. Что значит плотное прилегание почвы? Это значит какой-то определённой электро-манитно-проницаемости материал большей или меньшей влажности относительно всего объёма горшка будет неравномерно распределяться относительно положения электрода. Как это соотносится с особенностью распространения именно высокочастотных импульсов? Поясните, пожалуйста.

 

Кстати, в гипс закатывать датчик не стоит. У гипса высокая гигроскопичность.

[UL7AAjr]

Да, неравномерно распределяется. И со временем (особенно после полива) распределение изменяется, почва как-бы плотнее начинает прилегать, калибровка сбивается.

 

Плотность прилегания электрода к почве - самая большая проблема данного типа датчика.  Для уменьшения влияния этой проблемы можно увеличивать толщину диэлектрика на электродах и при этом увеличивать частоту генератора  во избежание увеличения размеров электродов. Но увеличение толщины диэлектрика понижает чувствительность датчика. Поэтому есть разумный предел, после которого увеличение частоты уже не спасает.

 

Закатывание электродов в гипс решает проблему плотности прилегания, она становится стабильной. А раз проблема прилегания решена, то можно уменьшить размер конструкции уменьшая толщину диэлектрика и увеличивая частоту.

 

А вот с гипсом получается так, что он будет иметь влажность всегда больше, чем окружающая его почва?  Если это пропорционально, то ничего страшного, устраняется калибровкой.

[dimmich]

Во-первых, у гипса другая скорость впитывания, нежели у земли. Гипс будет иметь что-то вроде инерции по впитыванию влаги. Во-вторых, отдавать он влагу в землю будет как-то иначе, подозреваю что тоже с задержкой будет высыхать. Да и неизвестно, захочет ли он высыхать всегда до стабильного уровня, чтобы учесть этот уровень. Для примера: тряпка "микрофибра" впитает из прижатой к ней обычной ХБ тряпочки влагу, и не отдаст её быстро, при этом со временем свойства микрофибры со временем ухудшаются. Следовательно, график увлажнения гипса и высыхания после полива будет смещать реальный график по почве, смещать точку отсчёта влажности. Мне кажется не стоит вносить в измерения заведомо неизвестный параметр ошибки. Не получится учесть свойства гипса, минусов от его использования больше, ИМХО.

[UL7AAjr]

Хорошо, гипс не пойдет, согласен. Но как-же обеспечить стабильный, неизменный со временем, и пусть даже неравномерный, контакт с почвой? Без этого ну никак не получается нормально систему запустить.

[vovka.sv19]

а если в пластинах датчика сделать прорези или понасверлить отверстий?

т.е. сделать "сетчатые" пластины - по идее земля должна лучше прилегать

[dimmich]

С самого начала я считал контактный метод изначально не достаточно точным под ваши запросы. Но видя как вы добиваетесь отличных результатов, молчал в тряпочку... ))) Честно: уважаю участников этой ветки за целеустремлённость в изучении / изготовлении / отладке контактного датчика! Если я правильно понял (не всегда за веткой следил), в процессе отладки вы упёрлись в существенный недостаток самого этого метода измерения. Жаль что об этих трудностях не знали в начале.

Что теперь делать? Я вот заинтересовался другим методом измерения (датчики с колечками), на вашем месте начал бы исследования в этом направлении. Бесконтактный способ, лишённый недостатков контактного, верю что можно реализовать. Если чем-то могу помочь форумчанам в этом деле - говорите, всё что в моих силах! Поучаствую.

[UL7AAjr]

Ну так данный датчик как раз бесконтактный. Электроды изолированы от измеряемого материала диэлектриком. Вот его толщины не хватает самую малость, для устранения последнего дефекта. Добавление всего пары миллиметров решило бы проблему. 
 
Конечно, существует надежный способ устранения этого дефекта при помощи увеличения площади электродов с одновременным увеличением толщины диэлектрика до 4..5 мм и понижением частоты. Только в цветочный горшок такой датчик не влезет.
 

а если в пластинах датчика сделать прорези или понасверлить отверстий?
т.е. сделать "сетчатые" пластины - по идее земля должна лучше прилегать

 
Только хуже будет. Сразу после установки датчика в почву в отверстиях будет воздух, который в дальнейшем будет замещаться намыванием почвы.

[nikr]

гипсовые датчики использовались еще в Советском Союзе - довольно древняя штука. Недостатки: инерционность и разрушение гипса при высокой влажности. При намокании инерционность меньше чем при высыхании - примерно несколько часов требовалось для достижения равновесного состояния.. Сейчас появились более современные сорбенты. Американцы используют в своих датчиках что то вроде силикагеля. Так же можно обратить внимание на цеолиты. Для горшечных растений можно использовать старый добрый тензометрический метод( измерять вес горшка с растением) только прирост зеленой массы надо учитывать и со временем корректировать.

[UL7AAjr]

...Для горшечных растений можно использовать старый добрый тензометрический метод( измерять вес горшка с растением) только прирост зеленой массы надо учитывать и со временем корректировать.

Не, я так просто не отступлю Я его научу в горшке нормально работать. Если не получается эмпирически, то можно пойти научным путем.

Математическая модель практически готова. "Правильный" сенсор изготовить теоретически можно. А вот предварительно рассчитать его конфигурацию не получается. Есть проблемы с расчетом емкости двух пластин в одной плоскости. Как-то сложно рассчитать. Тут нужна помощь. Я так понимаю, что можно разбить пластины на огромное количество крайне малых полигонов, а потом пусть компьютер считает. С алгоритмом еще не разобрался. А вот для проверки правильности расчетов делаю прибор измерения малых и очень малых емкостей.