Самодельный автомат для полива домашних растений (CD4020B)
Известно множество схем автоматов для полива домашних растений. Большинство из них относительно простые, представляющие собой контактный датчик влажности почвы, управляющий насосом, подающим воду для полива. Датчик обычно состоит из двух металлических предметов, воткнутых в почву.
Если сопротивление между ними высокое, включается полив, и выключается, как только почва станет достаточно влажной, и сопротивление её между щупами датчика понизится.
Такому простому способу присуще несколько недостатков. Полив не ограничен во времени. То есть, включается насос, и вода будет поступать в горшок до тех пор, пока не зальет датчик.
Учитывая производительность насоса, а так же, распространение воды по поверхности почвы, может быть как недополив, так и избыточный полив.
Второй недостаток в том, что щупы датчика постоянно находятся под током, и в почве постоянно действует электролиз. Это не только приводит к коррозии щупов датчика, но и может повлиять на растение, на состав почвы, потому что в ней под действием тока происходят электрохимические процессы.
Здесь приводится описание схемы более сложного датчика, так же, работающего с контактным датчиком влажности почвы, но лишенного выше указанных недостатков.
Этот автомат имеет таймер, который задает однократную продолжительность полива в размере 3,5 секунд, 7 секунд или 14 секунд. И задает периодичность полива, делая её не менее одного часа. При этом, ток на датчик подается через каждый час на короткое время, менее секунды. В результате, полив происходит оптимальным образом, и нет постоянного электролиза в почве.
Щупы не корродируют, почва не портится от электролиза.
Принципиальная схема
Схема состоит из таймера и триггера. Таймер состоит из мультивибратора на элементах D1.1 и D1.2 и счетчика D2. Мультивибратор генерирует импульсы частотой около 2,7 Гц.
Рис. 1. Схема самодельного автомата для полива домашних растений (CD4020B).
Эти импульсы поступают на вход счетчика D2. Примерно через каждый час. на выводе 3 счетчика D2 появляется единица, которая обнуляет счетчик, но с небольшой задержкой, заданной цепью R3-C2. Получается, что на выводе 3 D2 с периодичностью в один час появляется импульс, длительность которого зависит от цепи R3-C2.
Триггер выполнен на элементах D1.3 и D1.4 микросхемы D1. Это RS-тригтер. К одному из его входов подключен датчик влажности, состоящий из двух металлических щупов Е1 и Е2, воткнутых в почву в цветочном горшке, и резистора R5. Датчик работает только во время действия импульса на выводе 3 D2.
То есть, вот. через каждый час, на выводе 3 D2 появляется логическая единица. Она поступает на резистор R5, и фактически, питает датчик влажности. Если почва достаточно влажная, то сопротивление почвы оказывается существенно ниже сопротивления резистора R5. Сопротивление влажной почвы шунтирует вход элемента D1.4, и единица с вывода 3 02 на него не поступает.
Триггер остается в нулевом состоянии, транзисторный ключ на VT1 и VT2 закрыт, полив не происходит.
Если же почва сухая, то через очередной час, на резистор R5 поступает единица с выхода счетчика D2. И, так как сопротивление сухой почвы существенно выше сопротивления R5, оно не шунтирует вход элемента D1.4, и единица с вывода 3 D2 проходит на него. Триггер переключается в единичное состояние.
Логическая единица с выхода элемента D1.3 поступает на транзисторный ключ на VT1 и VT2. Он открывается, подает ток на обмотку реле К1, и это реле своими контактами включает насос или другое устройство полива (на схеме не показано).
Далее, счетчик 02 обнуляется через цепь R3-C2, и продолжает считать снова. Через 3,5 секунды появляется единица на его выводе 7, она поступает через перемычку и резистор R4 на вход элемента D1.3, и возвращает триггер в нулевое состояние. Ключ на VT1-VT2 закрывается и реле К1 выключает полив.
Таким образом, полив длился всего 3,5 секунды. Этого времени вполне достаточно чтобы полить почву в цветочном горшке средних размеров. Но, если система полива малопроизводительная или по другой причине, например, большой объем горшка, времени 3,5 секунды не достаточно, можно переставить перемычку, идущую от резистора R4 на более старший выход счетчика, получив продолжительность полива 7 секунд или 14 секунд.
В любом случае, если одноразового полива будет недостаточно, он повторится через час, и еще через час, и в конечном итоге полив будет произведен в достаточном объеме. Как только это произойдет, сопротивление почвы между щупами Е1 и Е2 снизится, и триггер перестанет переключаться в единичное состояние, до тех пор, пока почва не высохнет. А счетчик так и будет все время работать, проверяя сухость почвы через каждый час.
Детали и конструкция
Питается схема от источника напряжением 5V, в качестве которого можно использовать типовой блок питания для зарядки сотовых телефонов. Напряжение питания можно увеличить вплоть до 15V, но тогда нужно либо взять реле К1 с обмоткой на такое напряжение, либо последовательно обмотке реле на 5V включить постоянный резистор, на котором будет падать избыток напряжения. Еще не забыть заменить конденсатор C3 таким же. но напряжение ни ниже напряжения питания.
Реле К1 - типовое реле с обмоткой на 5V и контактами на 220V. Микросхему К561ЛЕ5 можно заменить зарубежным аналогом типа «...4001». Микросхему К561ИЕ16 можно заменить зарубежным аналогом типа «...4020».
Транзисторы можно заменить любыми аналогами. Диод VD1 типа КД521 можно заменить любым маломощным кремниевым диодом, например, КД522,1N4148 и т.д.
В конструкции датчика лучше всего использовать нержавеющую сталь. Например, можно взять за основу две чайные ложки. Расстояние между ними и место расположения в цветочном горшке можно выбрать произвольно.
Налаживание
Датчик настраивают подбором сопротивления R5 таким образом, чтобы при достаточной влажности почвы полив не включался.
На время налаживания, можно R5 временно отключить от вывода 3 D2 и подключить к его выводу 4. Это сократит период проверки влажности до 14 секунд, и позволит подобрать сопротивление R5. Затем, после налаживания, нужно будет R5 вернуть на вывод 3 D2.
Дмитриев С. РК-06-21.
Комментарии (1):
Вариант печатной платы - Скачать.
Перечень элементов:
Замена элементов:
Все изменения учтены на печатной плате.
Размеры печатной платы - 56 х 34 мм.