Sensor de humedad del suelo de bricolaje: ensamblaje del dispositivo y alcance de uso

La automatización simplifica enormemente la vida del propietario de un invernadero o una parcela personal. Un sistema de riego automático lo salvará del trabajo repetitivo y monótono, y un sensor de humedad del suelo ayudará a evitar el exceso de agua; no es tan difícil ensamblar un dispositivo de este tipo con sus propias manos. Las leyes de la física acuden en ayuda del jardinero: la humedad en el suelo se convierte en un conductor de impulsos eléctricos, y cuanto más, menor es la resistencia. Cuando cae la humedad, aumenta la resistencia y esto ayuda a rastrear el tiempo óptimo de riego.

El diseño y principio de funcionamiento del sensor de humedad.

El diseño y principio de funcionamiento del sensor de humedad.

El diseño del sensor de humedad del suelo consta de dos conductores que están conectados a una fuente de alimentación débil, debe haber una resistencia en el circuito. Tan pronto como aumenta la cantidad de humedad en el espacio entre los electrodos, la resistencia disminuye y la corriente aumenta.

La humedad se seca: la resistencia aumenta, la fuerza actual disminuye.

Dado que los electrodos estarán en un ambiente húmedo, se recomienda encenderlos a través de la llave para reducir los efectos dañinos de la corrosión. Durante tiempos normales, el sistema está apagado y solo comienza a verificar la humedad con solo presionar un botón.

Los sensores de humedad del suelo de este tipo se pueden instalar en invernaderos; brindan control sobre el riego automático, por lo que el sistema puede funcionar sin intervención humana. En este caso, el sistema siempre estará en condiciones de funcionamiento, pero se deberá monitorear el estado de los electrodos para que no queden inutilizables debido a la corrosión. Se pueden instalar dispositivos similares en camas y céspedes al aire libre; le permitirán recibir instantáneamente la información necesaria.

En este caso, el sistema es mucho más preciso que una simple sensación táctil. Si una persona considera que el suelo está completamente seco, el sensor mostrará hasta 100 unidades de humedad del suelo (cuando se evalúa en un sistema decimal), inmediatamente después de regar, este valor aumenta a 600-700 unidades.

Después de eso, el sensor le permitirá controlar el cambio en el contenido de humedad del suelo.

Si se supone que el sensor se va a utilizar al aire libre, se recomienda sellar cuidadosamente su parte superior para evitar la distorsión de la información. Para ello, se puede recubrir con epoxi impermeable.

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Montaje de sensor de humedad de bricolaje

Montaje de sensor de humedad de bricolaje

El diseño del sensor se ensambla de la siguiente manera:

  • La parte principal: dos electrodos, cuyo diámetro es de 3-4 mm, están unidos a una base hecha de textolita u otro material protegido contra la corrosión.
  • En un extremo de los electrodos, debe cortar el hilo, por otro lado, están hechos en punta para una inmersión más conveniente en el suelo.
  • Se perforan agujeros en la placa de textolita, en la que se atornillan los electrodos, se deben fijar con tuercas y arandelas.
  • Los cables salientes deben colocarse debajo de las arandelas, después de lo cual se aíslan los electrodos. La longitud de los electrodos que se sumergirán en el suelo es de unos 4-10 cm, dependiendo del recipiente o lecho abierto utilizado.
  • Para operar el sensor se requiere una fuente de corriente de 35 mA, el sistema requiere un voltaje de 5V. Dependiendo de la cantidad de humedad en el suelo, el rango de la señal devuelta será de 0 a 4,2 V. La pérdida de resistencia mostrará la cantidad de agua en el suelo.
  • El sensor de humedad del suelo está conectado a través de 3 cables al microprocesador, para este propósito, puede comprar, por ejemplo, Arduino. El controlador le permitirá conectar el sistema a un zumbador para que suene una alarma cuando la humedad del suelo sea demasiado baja, o a un LED, el brillo de la iluminación cambiará cuando cambie el sensor.

Dicho dispositivo casero puede convertirse en parte del riego automático en el sistema Smart Home, por ejemplo, utilizando el controlador Ethernet MegD-328. La interfaz web muestra el nivel de humedad en un sistema de 10 bits: el rango de 0 a 300 indica que el suelo está completamente seco, 300-700 – el suelo tiene suficiente humedad, más de 700 – el suelo está mojado y no es necesario regar requerido.

El diseño, que consta de un controlador, un relé y una batería, se retrae en cualquier estuche adecuado, para lo cual se puede adaptar cualquier caja de plástico.

En casa, el uso de un sensor de humedad de este tipo será muy simple y al mismo tiempo confiable.

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Campos de aplicación del sensor de humedad

Campos de aplicación del sensor de humedad

La aplicación del sensor de humedad del suelo puede ser muy diversa. La mayoría de las veces se utilizan en sistemas de riego automático y riego manual de plantas:

  1. Se pueden instalar en macetas si las plantas son sensibles al nivel de agua en el suelo. Cuando se trata de suculentas, como los cactus, es necesario llevar electrodos largos que respondan a los cambios en el nivel de humedad directamente en las raíces. También se pueden usar en violetas y otras plantas con sistemas de raíces frágiles. La conexión a un LED le permitirá saber exactamente cuándo es el momento de regar.
  2. Son indispensables para la organización de las plantas de riego en el invernadero. De acuerdo con un principio similar, también se ensamblan sensores de humedad del aire, que son necesarios para iniciar el sistema de pulverización de la planta. Todo esto asegurará automáticamente el riego de las plantas y el nivel normal de humedad atmosférica.
  3. En el campo, el uso de sensores le permitirá no tener en cuenta el tiempo de riego de cada cama, la ingeniería eléctrica misma le informará sobre la cantidad de agua en el suelo. Esto evitará el exceso de riego si ha llovido recientemente.
  4. El uso de sensores es muy conveniente en algunos otros casos. Por ejemplo, le permitirán controlar la humedad del suelo en el sótano y debajo de la casa cerca de los cimientos. En un apartamento, se puede instalar debajo del fregadero: si la tubería comienza a gotear, la automatización lo informará de inmediato y se podrá evitar la inundación de los vecinos y las reparaciones posteriores.
  5. Un simple dispositivo sensor permitirá en solo unos días equipar completamente todas las áreas problemáticas de la casa y el jardín con un sistema de alerta. Si los electrodos son lo suficientemente largos, se pueden usar para controlar el nivel del agua, por ejemplo, en un pequeño estanque artificial.

La fabricación propia del sensor ayudará a equipar la casa con un sistema de control automático a un costo mínimo.

Los componentes fabricados en fábrica son fáciles de comprar en línea o en una tienda especializada, la mayoría de los dispositivos se pueden ensamblar con materiales que siempre se encontrarán en el hogar de un amante de la electricidad.

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Se puede encontrar más información en el vídeo.

Utilice un sensor de humedad del suelo resistivo para crear sistemas automáticos de riego de plantas. El sensor es adecuado para el cuidado de las flores de interior y la flora del jardín. ¡No dejes que tus plantas se sequen!

¿Cómo funciona?

El sensor para medir la humedad del suelo tiene la forma de un enchufe con dos electrodos, que se sumergen en el suelo a una distancia de hasta 40 mm. Cuando se conecta la alimentación, se crea un voltaje en los electrodos. Si el suelo está seco, su resistencia es alta y una corriente débil fluye a través del sensor entre los electrodos. Si el suelo está húmedo, su resistencia disminuye y la corriente del sensor entre los electrodos aumenta en consecuencia. Según la señal analógica final, se puede juzgar el grado de humedad del suelo.

La tensión máxima en la salida S no supera el 75 % de la tensión de alimentación del módulo V , es decir el rango de señal del sensor es igual a:

Los siguientes factores también afectan las lecturas del sensor:

Los electrodos del sensor están chapados en oro para evitar la corrosión pasiva cuando está apagado. Es imposible deshacerse de la corrosión electrolítica causada por el flujo de corriente, por lo que se recomienda alimentar el sensor de tipo resistivo a través de un interruptor de alimentación. Es decir, enciéndalo solo durante la duración de las mediciones para maximizar el recurso. En términos de operación, esto es un inconveniente, por lo que recomendamos prestar atención al sensor de humedad del suelo capacitivo que, debido a su diseño, no está sujeto a la corrosión.

Ejemplo de trabajo para Arduino y XOD

Como cerebro para leer el sensor, considere una plataforma de la serie Arduino, como Arduino Uno.

Diagrama del dispositivo

Conecte el sensor de humedad del suelo al pin analógico A0 de la placa Arduino. Para la comunicación, necesitará cables de conexión “mamá-papá”.

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Para ensamblar y depurar rápidamente el dispositivo, tome la placa de expansión Troyka Shield, que se coloca encima del Arduino Uno usando el método sándwich. Para la comunicación, utilice el cable hembra a hembra de tres hilos que viene con el sensor.

Código para Arduino IDE

Muestra la plataforma Arduino con el boceto a continuación.

Después de cargar el boceto, las lecturas actuales del sensor en el rango de 10 bits se enviarán al puerto serie.

Parche para XOD

Después de cargar el firmware, el nodo de depuración del reloj mostrará las lecturas actuales del sensor en el rango de 0 a 0,75:

Ejemplo para Espruino

Como cerebro para leer lecturas de un sensor, considere plataformas de la serie Espruino, como Iskra JS.

Diagrama del dispositivo

Conecte el sensor de humedad del suelo al pin analógico A0 de la plataforma Iskra JS. Para la comunicación, necesitará cables de conexión “mamá-papá”.

Para ensamblar y depurar rápidamente el dispositivo, tome la placa de expansión Troyka Shield, que se coloca encima del Iskra JS utilizando el método sándwich. Para la comunicación, utilice el cable hembra a hembra de tres hilos que viene con el sensor.

Código fuente

Actualice la plataforma Iskra JS con el siguiente script.

Después de cargar el script, las lecturas actuales del sensor se mostrarán en la consola en el rango de 0 a 75 %.

Ejemplo para Raspberry Pi

Como el cerebro para leer las lecturas de los sensores, considere las computadoras de placa única Raspberry Pi, como la Raspberry Pi 4.

Diagrama del dispositivo

Desafortunadamente, la computadora Raspberry Pi no tiene un convertidor analógico a digital incorporado. Use la placa de expansión Troyka Cap, que agregará pines analógicos a la frambuesa.

Conecte el sensor de humedad del suelo a la Raspberry Pi a través de la placa de expansión Troyka Cap al pin 3. Para la comunicación, utilice el cable hembra a hembra de tres hilos que viene con el sensor.

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Entorno programático

Código fuente

Ejecute el script de frambuesa a continuación.

Después de cargar el script, las lecturas actuales del sensor en el rango de 0 a 75 % se mostrarán en la consola de Raspberry.

Elementos del tablero

Electrodos de medida

El sensor se basa en un amplificador de corriente de transistor. Para medir la humedad del suelo, el sensor tiene dos electrodos, que deben insertarse en el suelo para realizar las mediciones. Los electrodos están conectados en un circuito entre el colector (punto SP) y la base (punto SN) del transistor incorporado en la placa MMBT2222ALT1G.

Cuando cambia la humedad del suelo, cambia la resistencia entre la base y el colector, al que se conecta el polo positivo de la fuente de alimentación. En consecuencia, la corriente que fluye desde el colector a través del emisor hacia tierra también cambia. Como resultado, el voltaje analógico de salida del sensor (punto OUT) también cambia. Los detalles se pueden encontrar en el diagrama de circuito del sensor.

Contactos de Troyka

El sensor está conectado a la electrónica de control a través de tres cables.

Señal (S) — señal de salida del sensor. El voltaje en la salida del sensor es directamente proporcional al nivel de la conductividad eléctrica medida: cuanto mayor sea la humedad del suelo, mayor será el nivel de la señal en la salida del sensor y viceversa. El valor máximo de salida es el 75% de la tensión de alimentación. Conéctese al pin analógico del microcontrolador.

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