Сообщений в теме: 743

[nikr]

Игорь, конфигурация тут мало что изменит. Более правильно каким нибудь современным сорбентом подтягивать воду в зону измерения или расширять эту зону на весь объем горшка.

[UL7AAjr]

Николай, есть какая-то золотая середина в параметрах датчика, сенсора и его размерах. Просто надо понять, при каких минимальных размерах сенсора можно использовать максимально толстый диэлектрик. После этого будет ясно, приемлемый размер для горшков или нет.

 

Для огорода "песня" другая, там большой размер наоборот хорошо, больший объем охватывается. 

[dimmich]

Есть проблемы с расчетом емкости двух пластин в одной плоскости. Как-то сложно рассчитать. Тут нужна помощь.

Подобная ёмкость получается при изготовлении печатных плат. Ёмкость между двумя проводниками. В некоторых схемах это важный параметр, и его научились считать. Вот здесь например нагуглилась формула, посмотрите.

 

Во какие датчики нагуглил, посмотрите: раз (а тут его цена), и два.

[UL7AAjr]

Подобная ёмкость получается при изготовлении печатных плат. Ёмкость между двумя проводниками. В некоторых схемах это важный параметр, и его научились считать. Вот здесь например нагуглилась формула, посмотрите.

Дмитрий, спасибо за формулу! Я сам сразу не догадался. А вот еще интересный материал http://kazus.ru/foru...read.php?t=8831

 

А цена датчика серьезная. Это они на 300 МГц работают с возможным понижением до 40 МГц.

 

PS: Я на 80 МГц не доделал пока, в расчетах ошибся, у моего RF детектора оказалось очень низкое входное сопротивление, пришлось ОУ скоростные дозаказывать, жду.

[UL7AAjr]

Результаты формулы сильно не совпадают с реальными данными. Видимо она только для тонких проводников подходит.

 

Тем не менее, малые емкости измерять уже получается. Вот готовое изделие

 sens_433.jpg   62.21К   13 Количество загрузок:

Похоже на датчик влажности, правда?

 

Проверил, откалибровал. И получил вот такие характеристики

 sens_433_calib.jpg   49.78К   5 Количество загрузок:

 

Первая точка задана эмпирически, это когда ничего не подключено. Теперь можно тестировать сенсоры "по научному". О результатах доложу.

 

[UL7AAjr]

Игорь, а что изменилось относительно предыдущей схемы ? Я если честно не уловил....

Николай, можно сказать ничего. Изменил номиналы для увеличения чувствительности, поаккуратней сделала разводку для минимизации паразитной емкости  и поставил нормальный ОУ rail-to-rail. Как датчик, естественно, тоже работать будет.
 
Нашел формулу пересчета Uвых в емкость.
C = 7 /  (5.5 / (4.53 - U) - 1)
Частный случай, но все-же прогресс.
 
 
Я кстати понял, почему шотки вместо BAV99 ставить нельзя, у BAV99 емкость ~1pF, а шотки хоть и быстрые, но емкость на порядок выше, шунтируют сенсор.

[nikr]

Современный операционник это хорошо- динамический диапазон выше стал.. Я бы еще попробовал электроды как на 2 ссылке Дмитрия центральный земляной и 3 сигнальных по кругу.Если еще частоту маленько поднять - может все проблемы отпадут. Сенсор можно будет оформить плоской круглой таблеткой с 4 штырями.

[UL7AAjr]

Да, сейчас характеристики стали существенно лучше. Дальше улучшить не вижу путей, пока не вижу.

 

...Если еще частоту маленько поднять - может все проблемы отпадут...

Николай, с увеличением частоты будет расти шунтирующее влияние диодов. Вот это я и имел в виду, что должна быть золотая середина между характеристиками сенсора и частотой.

 

Таблетка с четырьмя штырями - боюсь будет высокая паразитная емкость из-за соединительных проводников до штырей. В общем проверять надо. Но попозже. Сейчас попробую найти формулы для разных частот и вывести общую функцию от частоты. После этого можно сделать модель с перебором частоты для построения характеристик конкретного сенсора.

[dimmich]

С высокочастотными операционниками внимательней: могут самовозбуждаться на ещё больших частотах. Не понимаешь почему показания скачут, а это из-за самовозбуждения. И отловить этот эффект осциллографом может не получиться из-за слишком большой частоты генерации и малой амплитуды. Читайте инфу по применению операционника из даташита.

[vovka.sv19]

А если сделать датчик такого типа: в центре штырь, а вокруг на расстоянии другой датчик в виде пружины? И когда вставляем в почву, то как сверло проворачиваем.

 

ЗЫ. Не пинайте меня сильно, может я иногда и ерунду пишу, но поверьте, слежу за этой темой, т.к. в дальнейшем такие датчики будут нужны...

[UL7AAjr]

Если их сделать друг от друга на расстоянии, то как эту пружину к центральному стержню прикрепить? Сложно получится, а выгода сомнительная. А если в плотную - то паразитная емкость будет высокая. 

 

 

Нормально все, раз интересно

[UL7AAjr]

В общем по поводу "научных" исследований.

 

Математическая модель готова. Рассчитывается просто. Зная реактивное сопротивление емкости сенсора на определенной частоте, вычисляем напряжение на выходе делителя (к емкости сенсора добавляется паразитная емкость датчика ~1.1 пФ).  Коррекция нелинейности диодов выполняется по формуле Uout = Uc - (5 - Uc) / 15, где Uc - рассчитанное напряжение на делителе. Проверил на разных частотах, совпадение достаточно точное с реальными замерами.

 

В данную модель подставлял различные параметры сенсоров, результаты выводил в таком виде.

 

 sens_model.jpg   73.83К   8 Количество загрузок:

 

Графики показывают разницу между значением сенсора на воздухе и в воде. Три графика соответствуют значениям R1 5K, 10K, 15K.

 

А выводы такие.

 

Как ни странно, оптимальная частота датчика 2..5 МГц.

 

Некоторые сенсоры могут хорошо работать и на более высоких частотах, но те-же значения можно получить на более низких частотах увеличивая R1.

 

 

PS: Раздобыл пачку конденсаторов малой емкости для калибровки, еще раз все проверю, и займусь расчетами геометрии сенсора.

 

 

[nikr]

Игорь, на предыдущем графике у вас дельта 3,5в, а на этих испытаниях в лучшем случае 2,6. Старый операционник? Похоже из этой схемотехники выжали все что можно. Нужны свежие идеи...

[UL7AAjr]

Николай, на предыдущей схеме указаны калибровочные замеры конденсаторов разной емкости. А на графике из модели характеристики одного из реальных сенсоров, не самой лучшей конструкции. Если присоединить сенсор с емкостью в  водена воздухе   22пФ0.5пФ, то будет 3.5В.
 
Собственно суть не в этом, а получить конструкцию сенсора с максимально толстым диэлектриком, высокой емкостью в воде и малой паразитной емкостью. Подставив его характеристики в модель, можно получить оптимальную частоту и номинал резистора R1.
 

Похоже из этой схемотехники выжали все что можно. Нужны свежие идеи..

Из схемы - да. Осталось посмотреть, что можно выжать из конструкции сенсора (сохраняя приемлемые габариты).
 
PS: На больших габаритах я с легкостью получу диапазон 3.5 В и диэлектриком 3мм с обоих сторон.

[nikr]

Игорь, в толстом диэлектрике никакого улучшения свойств нет так как его диэлектрическая проницаемость не зависит от влажности. То есть применяя толстый диэлектрик вы уменьшаете дельту сенсора- естественно, при равенстве площади пластин.

 

Николай, да, дельта будет меньше, но стабильность возрастет до приемлемой. Надеюсь.

[UL7AAjr]

В общем это.... я извиниться хотел за преждевременную панику по поводу "сползания" калибровки.

 

Похоже причина была в другом. Все мои датчики для горшков имеют одинаковую конструкцию, генераторный электрод на текстолите с наклеенной накладкой из оргстекла. На снимке накладка обведена красным.

 

 IMAG0131.jpg   111.7К   2 Количество загрузок:

 

Так вот, я хотел увеличить толщину накладки. Оторвал старую и обнаружил проникновение влаги. Вернее выглядит как будто клей напитался влагой. На снимке видно, что слой клея размягчился, отслаивается и изменил цвет.

 IMAG0132.jpg   109.06К   3 Количество загрузок:

 

 

Вот такой вот он американский двухкомпонентный клей:(

 

 

 

[nikr]

Так вот, я хотел увеличить толщину накладки. Оторвал старую и обнаружил проникновение влаги. Вернее выглядит как будто клей напитался влагой. На снимке видно, что слой клея размягчился, отслаивается и изменил цвет.

 

Игорь, можно герметики попробовать или термопистолет. Термоклей я использую в проволочных электродах при герметизации торцов, да и саму плату им тоже заливаю.

[UL7AAjr]

Николай, я нашел цианакрилатный гелевый клей. Думаю он к влаге устойчив.

[dimmich]

Вы ошибаетесь насчёт влагоустойчивости цианокрилатного клея. Я пробовал им раньше герметизировать какие-то щели - не помогает. Может потому что у него структура кристалловидная, не знаю. Пропускает воду.

 

А не попробовать ли вам эпоксидный клей?

 

Ещё хороший клей - Поксипол. Много где применяю его, очень понравился. Продаётся в автомагазинах.

 

Игорь, пожалуйста, дайте ссылочку на софт. Попробовал в теме искать - не вышло...

[Davn]

UL7AAjr, вы упоминали беспроводной передатчик NRF24L01 , но для него требуется отдельный МК для управления, что увеличит потребление, при чем 5 ножек МК будут заняты под SPI передатчика.
Стоит обратить внимание на еще один модуль из этой серии, NRF24LE1 , он уже содержит MCU, GPIO, ADC, и его можно запрограммировать. Это существенно снизит энергопотребление (500nA deep sleep mode), + судя по оптимальной частоте 2..5 МГц. возможно сделать на его базе и генератор.
Получается весьма компактный датчик с малым потреблением (запитать от СП+АКБ). 
Не малый фактор стоимость датчиков  NRF24LE1 обойдется на aliexpress в 4$, а NRF24L01 менее 1$.
Хотелось бы узнать ваше мнение.