Вимірювання вологості ґрунту

Фон

Щоб розпочати своє багаторічне прагнення повернутися до електроніки, я вирішив спробувати виготовити прилад, який вимірює вологість ґрунту горшкових рослин, щоб визначити, чи потрібно їх поливати. Метою першого втілення є створення відведення, яке показує поточний рівень води в рослині (додайте воду червоною!), Але, звичайно, у мене є дикі плани щодо самополивних рослин у дорозі.

Мій перший удар був заснований на інструктажі Гардуїно , конкретно на цій схемі тут:

Це простий дільник напруги, що використовує відомий резистор і два мідні дротяні електроди, що застрягли в ґрунті як вимірювальний прилад. Напруга, виміряна при A0використанні АЦП на моєму Teensy ++ , пропорційна відношенню опорів, і я можу повернутися до фактичного опору ґрунту.

Однак на практиці виявилося, що стійкість грунту дуже велика. Майже одразу після включення пристрою виміряна стійкість ґрунту почала падати. (Це також трапляється, якщо ви вставите мультиметр в установку.) Після кількох днів вимірювання я не міг знайти корисного зв'язку між вимірюваннями та рівнем вологи. Видалення зонда та його огляд виявило значні потьмяніння на аноді. Для мене це свідчить про те, що відбувається якась хімічна реакція (електроліз?). Мультиметр вимірює перепад напруги в кілька десятків мілівольт: я перетворив свою установку на акумулятор!

Щоб уникнути цієї проблеми, я перейшов до зонда, виготовленого з гвинтів з нержавіючої сталі. Оскільки вони значно менш реакційноздатні, ніж мідь, окислення має бути меншою проблемою. Крім того, щоб уникнути "зарядки" грунту, я поставив дільник напруги між двома цифровими вихідними штирями Teensy. Вимірювання відбувається наступним чином:

• Обидва штифти залишаються низькими, коли не проводиться жодне вимірювання.
• Я заїжджаю одну шпильку високо. Я чекаю одну мілісекунд і вимірюю напругу в центрі дільника.
• Я перевертаю напруги на штифтах (високі <-> низькі), чекаю одну мілісекунду і знову вимірюю. Тепер я повинен виміряти доповнення першого вимірювання.
• Обидва штифти знову знижуються, і пристрій спить до наступного вимірювання.

Це дійсно зменшує проблему окислення, але виміряна стійкість грунту все ще починає падати, як тільки я починаю вимірювати.

Питання

1. Хтось може порекомендувати надійний метод вимірювання вологості ґрунту?
2. Хтось може пояснити, що тут насправді відбувається?

Мозковий штурм:

Я недавно читав про ємнісне зондування . Ємнісні сенсорні сенсори мають велику перевагу в тому, що вони можуть бути повністю герметично закриті за тонким шаром пластику, так що не піддається впливу корозії металу. ( "Електроніка та робототехніка: відчуття дотику через товсту поверхню?" )

Оскільки ви не можете отримати постійний струм, щоб протікати через пластик, такі датчики повинні використовувати змінного струму, як запропонував Леон Геллер.

На жаль, більшість дискусій, які я бачив, стосувалися того, як реагувати лише на розумні натискання пальцями; що мало дискусій щодо води, вологи - про те, як зменшити чутливість ємнісних датчиків до бризок води. ( "Форуми Sparkfun: Ємнісні датчики та гідроізоляція" ). Так чітко вони чутливі до води, тож, можливо, ви могли б скористатися цією вадою і перетворити її на функцію.

Ви повинні використовувати змінного струму, щоб уникнути поляризації електродів, з розташуванням мосту Веннера.

Єдиний надійний метод вимірювання вологості ґрунту, який я знаю, - це використання цих зондів.

Ось як це роблять ботанічні .

Я сконструював датчик вологості ґрунту за допомогою двох оцинкованих цвяхів, встановлених у циліндрі паризької штукатурки. Я не перевіряв це протягом досить тривалого періоду часу, щоб зробити будь-які висновки, як у вас є, але ви можете експериментувати з цим дизайном.

Штукатурка нейтралізує будь-яку кислоту у вологи, тим самим виділяючи вміст вологості як змінну (але також працює як своєрідний фільтр низьких частот!) + Оцинкування на нігтях допомагає запобігти їх окисленню.

Будь ласка, напишіть, якщо ви знайдете хороше рішення.

Ви можете спробувати використовувати датчики водяного знака Irrometer. Я зараз їх використовую для вимірювання вологості ґрунту. Якщо вам цікаво, я можу спробувати розкопати схему.

Я б рекомендував датчики Watermark. Вони довговічні і їх досить легко читати. Вам потрібно два цифрових виходи плюс один вхід на датчик.

Підключіть кожен лічильник до своїх виходів, послідовно з 10k резистором. Коли потрібно виміряти, встановіть один вихідний високий, а інший низький. Виміряйте напругу на датчику. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf має графік грубої калібрування; Вам потрібно буде встановити "повністю мокру" базову лінію. Оскільки ви повинні ретельно змочити грунт, коли закопуєте датчик, ви все одно зробите це для того, щоб переконатися, що справа працює правильно.

Ви використовуєте два виходи, оскільки вам слід переключити полярність, щоб уникнути корозії.