31.03.21

[Домашняя]

Тем читателям, которые выращивают цветы на балконах или на участках, не надо рассказывать о пользе этого увлечения. Большинство людей делает это по велению души. В последнее время даже проводятся конкурсы "Чей балкон краше". Некоторые цветоводы имеют много свободного времени и часами с удовольствием наблюдают за ростками, другие могут посвятить любимому занятию только несколько минут в день. Самым главным при выращивании растений является создание соответствующего микроклимата: поддержание оптимальной влажности почвы, температуры окружающего воздуха и освещенности. И если создать благоприятную температуру воздуха и дозированное солнечное освещение достаточно легко, установив горшок с цветком на соответствующее место в квартире, то поддержание влажности почвы требует постоянного внимания. А между тем, процесс полива можно автоматизировать, поручив это дело "электронике". Для данной работы служит предлагаемое устройство, структурная схема которого приведена на рис.1.

Оно состоит из трех частей, электрически взаимосвязанных между собой. Контролер влажности почвы постоянно измеряет сопротивление почвы между контактами датчика влажности R и выдает на выходе управляющий сигнал: низкий уровень напряжения, если почва подсохла и требует увлажнения. Таймер выдает на выходе положительный импульс с периодичностью один раз в час. Дозатор полива сравнивает сигналы управления от предыдущих блоков и включает исполнительное устройство — насос, нагнетающий воду из резервуара, — в том случае, когда оба сигнала имеют низкий уровень. На логических элементах микросхем DD1 и DD2 (рис.2) собран сигнализатор влажности.

Контакты Х1 и Х2 изготовлены из металлических вязальных спиц длиной 30 см. Проводники от спиц выполнены гибким монтажным проводом МГТФ-0,8 и имеют длину не более 50 см. Большая длина проводников от датчика может привести к ложным срабатываниям сигнализатора (от помех). Контактные проводники припаиваются к спицам с помощью припоя ПОС-61 и флюса для пайки нержавеющей стали. Подстроечным резистором R1 регулируется чувствительность узла контроля влажности почвы. При уменьшении сопротивления R1 чувствительность уменьшается. Перед первым включением движок R1 устанавливают в среднее положение, контакты датчика (спицы) втыкаются в почву цветочного горшка на глубину до 20 см. Пока почва сухая, она имеет большое сопротивление (несколько десятков мегаом). Сопротивление R1 меньше этого значения, поэтому на выводах 1 и 2 DD1.1 — высокий логический уровень ("1"). Элементы DD1.1 и DD1.2 служат инверторами, поэтому на выводе 4 DD1.2 — также высокий уровень, от которого заряжается конденсатор С3, необходимый для замедления срабатывания узла контроля влажности. Когда СЗ заряжается до напряжения срабатывания элемента DD1.3 (несколько секунд), на его выходе (выводе 10) появляется низкий уровень, поступающий на узел сравнения напряжений на элементе DD2.1. Если почва в цветочном горшке влажная, то сопротивление датчика небольшое, на входах 1, 2 DD1.1 за счет делителя напряжения R1-R получается низкий уровень, соответственно, и на выводе 4 DD1.2 — "0", а на выводе 10DD1.3 —"1". Элемент DD2.1 (ИЛИ-НЕ) выдает на выходе (выводе 11) сигнал "1", если на обоих его входах (выводах 12 и 13) — "0". В любом другом случаю на выводе 11 — "0", транзистор VT1 заперт, реле К1 обесточено, и электродвигатель М1 не работает. При появлении на выходе DD2.1 высокого уровня открывается VT1, и подается питание на реле К1, которое своими контактами К1.1 замыкает цепь питания электромотора насоса М1. В качестве насоса используется промышленный омыватель лобового стекла (вместе с бачком) для автомобилей. Диод VD1 препятствует броскам обратного тока через катушку реле К1 и защищает VT1. На элементах DD1.4 и DD2.2 собран электронный дозатор, формирующий временные интервалы, в течение которых работает электродвигатель М1, и нагнетается вода для полива. Время работы М1 определяется номиналами элементов времязадающей цепи C2-R6. При указанных на схеме значениях электродвигатель работает в течение 20 с. Таймер на микросхеме DD3 (К561ИЕ16) (рис.3) циклически вырабатывает управляющие импульсы (периодичность — примерно один импульс в час).

Они подаются на вход дозатора через конденсатор С1, который не пропускает постоянную составляющую напряжения. После подачи питания конденсатор С5 заряжается через резистор R8, на входе сброса R DD3 на время заряда возникает положительный импульс, в результате чего на всех выходах счетчика устанавливается низкий уровень. Задающим генератором импульсов в таймере служит мигающий светодиод HL1. На вывод 10 (тактовый вход) микросхемы. DD3 поступают импульсы с частотой примерно 2 Гц. При вспышке светодиода на выводе 10 — высокий уровень, при погасании — низкий. Счетчик DD3 реагирует на отрицательный фронт импульса и начинает внутренний счет. Уровень ИГ появляется последовательно на каждом выходе Q0...Q13 счетчика. Максимальная выдержка времени, которую может обеспечить счетчик К561ИЕ16 в данной схеме, составляет около 1 часа ("1" на выходе Q13 после того, как счетчик досчитает до 8192). Задержку включения таймера можно изменить переключением входа инвертора DD2.3 к другому выходу счетчика. Например, при подключении к выходу Q9 (выводу 14) DD3 управляющий импульс поступит на инвертор примерно через 3 мин. после начала отсче­та импульсов генератора (микросхема сосчитает до 512). Когда почва сухая, и, как уже говорилось, на выходе 12 DD2.1 —"0", с появлением высокого уровня на выходе DD2.3, срабатывает дозатор и на 20 с формирует "0" на выводе 13 DD2.1. Тогда на выходе 11 DD2.1 — "1", и включается насос. Вода из бачка омывателя поступает к растению по патрубку, который можно приобрести в магазинах автотоваров или товаров для аквариума. Предельная длина патрубка составляет 3...4 м. Большую длину делать нежелательно, так как снизится напор воды. На конец патрубка одевается распылитель воздуха для аквариума, через который свободно проходит и вода. Распылитель закрепляется на штативе или на самом стволе растения (если толщина позволяет) так, чтобы влага доставалась не только почве, но и листьям. Когда требуется поливать пару цветков, они ставятся рядом, а на основной патрубок одевается тройник, от которого разветвляются два патрубка. Детали. Кроме микросхемы К561ИЕ16, можно без изменений в схеме применить ее зарубежный аналог CD4020B. Вместо этих микросхем можно использовать более дорогую микросхему CD4060 (у нее нет полного аналога в серии К561). CD4060 имеет встроенный генератор импульсов, поэтому элементы HL1 и R9 в таком случае из схемы можно исключить. Транзистор КТ604А заменяется на любой из серий КТ815, КТ817, КТ819. Диод VD1 — любой из КД521, КД522, КД102, КД103, 1N4148. Постоянные резисторы — типа МЛТ- 0,25. Оксидные конденсаторы С2...С5 — К50-24, К50-29 или ана­логичные, С1 — КМ-6 или аналогичный. Мигающий светодиод (кроме указанного на схеме) может быть L-816BRSC-B, L-56DGD, ARL- 5013URC-B. Реле К1 — любое на напряжение 10...12 В с током срабатывания 10...50 мА, например, WJ118-1C. Ток потребления устройства (без учета тока реле) составляет всего 20 мА, причем большая часть расходуется мигающим светодиодом. Источник питания должен быть стабилизированным. Устройство хорошо работает при напряжении питания 9...15 В.

Радиомир  №8 2006г стр. 38