토양 수분 측정


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배경

전자 제품으로 돌아 가려는 오랜 야심을 시작하기 위해 화분에 심은 식물의 토양 수분을 측정하여 물을 공급해야하는지 여부를 결정하는 장치를 만들기로 결정했습니다. 첫 번째 화신의 목표는 식물의 현재 수위를 나타내는 LED를 가져 오는 것입니다 (물이 붉습니다!). 물론 물론 자체 급수 식물에 대한 야생 계획이 있습니다.

나의 첫 번째 찌르기는 Garduino의 지시 가능 , 특히이 회로를 기반으로했습니다 .

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

알려진 저항과 측정 장치로 토양에 붙어있는 두 개의 구리선 전극을 사용하는 간단한 전압 분배기입니다. Teensy ++A0 에서 ADC 를 사용할 때 측정 된 전압 은 저항의 비율에 비례하며 실제 토양 저항으로 되돌릴 수 있습니다.

그러나 실제로 토양 저항은 매우 큰 드리프트의 영향을받는 것으로 판명되었습니다. 장치를 켜 자마자 측정 된 토양 저항이 떨어지기 시작했습니다. (이는 또한 플랜트에 멀티 미터를 부착 한 경우에도 발생합니다.) 며칠간의 측정 후에 측정과 수분 수준 사이에 유용한 연결을 찾을 수 없었습니다. 프로브를 제거하고 검사 한 결과 양극이 상당히 변색되었습니다. 나에게 이것은 일종의 화학 반응이 일어나고 있음을 나타냅니다 (전기 분해?). 멀티 미터는 수십 밀리 볼트의 전압 차이를 측정합니다. 플랜트를 배터리로 전환했습니다!

산화 양극

이 문제를 피하기 위해 스테인레스 스틸 나사로 구성된 프로브로 옮겼습니다. 이들이 구리보다 상당히 덜 반응성이기 때문에, 산화는 문제가되지 않아야한다. 또한 토양을 "충전"하는 것을 피하기 위해 Teensy의 두 디지털 출력 핀 사이에 전압 분배기를 배치했습니다. 측정은 다음과 같이 수행됩니다.

  • 측정이 수행되지 않으면 두 핀이 모두 낮게 유지됩니다.
  • 하나의 핀을 높이 운전합니다. 나는 1 밀리 초를 기다렸다가 분배기의 중앙에서 전압을 측정합니다.
  • 핀 전압을 반전시키고 (높음-낮음) 1 밀리 초 기다렸다가 다시 측정하십시오. 이제 첫 번째 측정의 보완을 측정해야합니다.
  • 두 핀 모두 다시 낮아지고 다음 측정 시까 지 장치가 절전 모드로 전환됩니다.

이것은 산화 문제를 줄이지 만 측정 된 토양 저항은 측정을 시작하자마자 떨어지기 시작합니다.

질문

  1. 누구나 토양 수분을 측정하는 강력한 방법을 추천 할 수 있습니까?
  2. 아무도 여기서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 설명 할 수 있습니까?

답변:


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브레인 스토밍 :

최근 에 정전 용량 감지 에 대해 읽었습니다 . 정전 식 터치 센서는 얇은 플라스틱 층 뒤에 완전히 밀봉되어 부식 될 노출 된 금속이 없다는 장점이 있습니다. ( "전자 및 로봇 공학 : 두꺼운 표면을 통한 터치 감지?" )

DC 전류가 플라스틱을 통해 흐를 수 없기 때문에 Leon Heller가 제안한대로 이러한 센서는 AC를 사용해야합니다.

아아, 내가 본 대부분의 논의는 지능적인 손가락 누름에만 반응하는 방법에 관한 것이었다. 수분에 대한 논의가 거의없는 것은 물이 튀는 것에 대한 용량 성 센서의 감도를 줄이는 방법에 관한 것입니다. ( "Sparkfun 포럼 : 용량 성 센서 및 방수" ). 분명히 그들은 물에 민감하므로 아마도이 "결함"을 사용하여 그것을 특징으로 바꿀 수있을 것입니다.


그렇습니다. 이것은 확실히 효과가 있으며 그것은 현재의 질문입니다. 내가 겪고있는 주요 문제는 측정 할 수있는 커패시턴스 스윙이있는 프로브를 설계하는 것입니다. 이것이 나의 주요 영감의 원천입니다 : mechanical.poly.edu/faculty/vkapila/ME3484/Readings/…
drxzcl

용량 성 센서로 좋은 진전을 보이고 있습니다. 가장 큰 과제는 수분이 전극과 직접 접촉하지 않도록하는 것입니다. 전극이 저항성 부하로 변하기 때문입니다. 그러나 나는 그것의 전자 부품이 효과가 있다고 생각합니다.
drxzcl

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Wenner 브리지 배열로 전극의 분극을 피하려면 AC를 사용해야합니다.


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Wenner 다리의 개념에 대해 좀 더 자세히 설명해 주시겠습니까? 검색은 주로 저널 논문을 산출하며 실제로 대학 도서관에 가지 않고는 논문에 액세스 할 수 없습니다. 제목 (염도 측정 등)이 유망 해 보입니다!
drxzcl


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내가 알고있는 토양 수분을 측정하는 유일한 방법은 프로브를 사용 하는 것 입니다.


매우 흥미로운! 기본적으로 커패시터를 구축하여 유전 상수를 측정하는 프로브에 대해 들어 봤지만 판매용 제품을 보았습니다. 그것이 취미 프로젝트이기 때문에 "구매"보다 "빌드"를 선호하지만 "아무것도"보다 "구매"를 선호합니다.)
drxzcl

"우리의 프로브는 송전선 기술을 사용하여 토양의 유전 상수를 측정하기 때문에 수염에 민감하지 않으며 전도도 기반 프로브와 마찬가지로 시간이 지나도 부식되지 않습니다." -정확히 필요한 기술인 것 같습니다.
drxzcl

공유 링크의 프로브가 어떻게 작동하는지 정확하게 파악하려고합니다. 그들은 TDR 또는 TDT를 사용하고 있습니까? 아니면 정전 용량입니까? 기능을 복제하기위한 기본 설정에는 무엇이 포함됩니까?
Davido

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botanicalls가하는 방법 은 다음과 같습니다 .


9, 10 및 12 핀이 다른 용도로 사용된다고 가정하면 정확합니까? 센서 회로에 영향을 미치지 않는 것 같습니다.
drxzcl

예, 9 & 10은 LED를 제어하고 12는 스위치입니다
Toby Jaffey

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내가 이것을 얻을 수 있는지 보자. 프로브를 통해 (작은) 전류를 설정하여 8을 높게 구동합니다. 이 전류는 BJT에 의해 증폭되며 알려진 저항 100 Ohm에서이 전류의 전압 강하를 측정합니다. 전압 분배기 설계를 통해 무엇을 구매할 수 있습니까?
drxzcl

나를 Botanicalls로 보내 주셔서 감사합니다! 회로도 및 코드를 살펴 보았으며 위의 회로 측정의 차이를 제외하고 흥미로운 발견을했습니다. 그들은 측정하는 동안에 만 에너지를 공급하는 아연 도금 강철 전극을 사용합니다 (지연도, ms도 아님). 전해로 인한 열화에 여전히 문제가 있습니다. 또한 수분 센서 판독 값의 이동 평균, 기본적으로 2 분 동안 10 개의 샘플을 유지합니다. 조금 실험하고 다시보고하겠습니다.
drxzcl

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파리 석고의 실린더에 2 개의 아연 도금 손톱을 사용하여 토양 습도 센서를 만들었습니다. 나는 당신이 가진 결론을 도출하기에 충분한 시간 동안 그것을 테스트하지는 않았지만 그 디자인을 실험 해 볼 수도 있습니다.

석고는 습기의 모든 산을 중화하여 습도 함량을 변수로 분리하지만 (저역 통과 필터의 일종으로 작동합니다!) + 손톱의 아연 도금은 산화를 방지하는 데 도움이됩니다.

좋은 해결책을 찾으면 게시하십시오.


이 센서들과 함께 시간을 보냈으니 내구성에 대해 더 알고 있습니까? 나는 특히 갈바니 부식에 대해 걱정하고있다 ....
angelatlarge

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Irrometer Watermark 센서를 사용해보십시오. 토양 수분을 측정하기 위해 지금 사용하고 있습니다. 당신이 관심이 있다면, 나는 회로도를 파고 시도 할 수 있습니다.


웹 사이트를 살펴본 결과 용량 센서와 저항 센서가 석고에 내장되어 있음을 알았습니다. 어느 것을 사용하고 있습니까? 그들은 좋은가요?
drxzcl

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워터 마크 센서를 추천합니다. 내구성이 뛰어나고 읽기 쉽습니다. 센서 당 2 개의 디지털 출력과 1 개의 입력이 필요합니다.

각 미터를 10k 저항과 직렬로 출력에 연결하십시오. 측정하려면 한 출력을 High로 설정하고 다른 출력을 Low로 설정하십시오. 센서의 전압을 측정하십시오. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf 에는 대략적인 교정 차트가 있습니다. "완전히 젖은"기준을 설정해야합니다. 센서를 묻을 때 토양을 완전히 적셔야하기 때문에 어쨌든 제대로 작동하는지 확인하기 위해이 작업을 수행해야합니다.

부식을 피하기 위해 극성을 전환해야하므로 두 개의 출력을 사용합니다.

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