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 이 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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