Состояние почвы характеризуется ее объемным сопротивлением между погруженными в почву «точечными» электродами. Для двух электродов, отстоящих один от другого на 30 мм и углубленных в цветочный грунт на 15 мм, были измерены показатели сопротивления через различные интервалы времени, начиная с 15 минут после полива сухой земли и кончая несколькими днями после него. Полученная зависимость показана на рисунке 1, где шкала времени построена в логарифмическом масштабе.
Как видите, влажность почвы тесно связана с ее электропроводностью. И это позволяет построить простой прибор, подающий сигнал, когда пора полить цветок. Схема сигнального устройства приведена на рисунке 2.
Он построен на транзисторах VT1, VT2 по схеме триггера Шмитта. Ценной особенностью последнего является способность переходить скачком из состояния «выключено» в положение «включено» и обратно по достижении входным сигналом строго определенных уровней. Во входной цепи датчика имеется пара электродов-щупов X1, Х2, погружаемых в грунт. Настройка порога срабатывания производится резистором R1. При этом нет необходимости измерять сопротивления почвы в килоомах для градуировки датчика: опытному садоводу достаточно один раз нащупать порог. Пока влажность почвы достаточна, ее сопротивление Rn относительно низко, и это удерживает транзистор VT1 запертым, a VT2 открытым. Низкий уровень напряжения на коллекторе последнего запирает транзистор VT3 и блокирует работу мультивибратора, построенного на цифровой микросхеме DD1. Как только сухость почвы достигнет порогового уровня, возросшее напряжение на делителе R1, Rn «опрокинет» триггер, и подскочившее на коллекторе VT2 напряжение запустит мультивибратор и откроет транзистор VT3.
Акустический сигнал пьезоизлучателя BG1 дублируется сигналом светодиода НL1.
Когда вы польете растение, влажность войдет в норму, снизившееся сопротивление почвы вернет сигнальное устройство в исходное положение.
Понятно, что этот прибор можно улучшить, чтобы он поливал цветы сам. В этом случае сохранятся триггер с электродами-щупами, но добавится исполнительное устройство с водяным электронасосом. Для управления им в коллекторную цепь транзистора VT3 введем управляющий вход полупроводникового (симисторного) реле DA1 (рис. З), способного включать электронасос переменного тока мощностью около 0,5 кВт.
Конечно, такая производительность рассчитана на обслуживание не цветочного горшка, а целого сада-огорода. Но можно использовать и маломощный насосик, например, от аквариума, если он потребляет ток менее 60 мА.
Для устойчивой работы реле DA1 нужно подключить параллельно электроприводу осветительную лампочку мощностью 25 Вт. Производительность насоса можно отрегулировать, «пережимая» проточное сечение водяного трубопровода.
Обратите внимание, что в реле DA1 входные цепи гальванически развязаны с исполнительными силовыми, где действует опасное сетевое напряжение.
Если вероятно длительное отключение электроснабжения дома, для сравнительно небольших площадей можно использовать автономный вариант прибора (см. рис. 4).
Полупроводниковое реле DA1 постоянного тока рассчитано на «силовое» напряжение до 60 В при токе до 320 мА. При желании исполнительные узлы по рисункам 3, 4 могут собираться вместе с акустической сигнализацией по рисунку 2, с переключателем 2 «сигнал»-«насос». Во всех вариантах можно применить постоянные резисторы МЛТ-0,25, переменный СП-0,4, конденсаторы типа КЛС.
В качестве электродов-штырей подойдет медный изолированный провод с диаметром жилы 2…3 мм.
Для цветочного горшка длина погружаемого в почву штыря составляет порядка 25 мм, длина оголенного и облуженного конца 5…7 мм. Для контроля земли сада-огорода возьмите штырь подлиннее — порядка 100…150 мм с оголенным концом 15…20 мм. Штыри зафиксируйте на пластмассовой планке, на расстоянии около 30 мм для цветочного горшка и 50…70 мм для садового участка. Места пайки щупов с соединительными гибкими проводами следует изолировать.
Применение подобных устройств не ограничивается контролем за состоянием почвы. Так, вариант по рисунку 2 окажется кстати, когда имеется опасность подтекания воды, например, из ненадежной сантехники.
Электрическое сопротивление воды составляет порядка 0,5 кОм — она послужит своеобразным коммутатором, способным замкнуть электроды «датчика воды», включенные в разрыв цепи с резистором R1. В этом случае электроды X1, Х2 нужно соединить между собой через резистор с сопротивлением 6,8 кОм.
«Датчик воды» выполните в виде лоскута ткани диаметром порядка 100 мм; в переплетения ткани пропустите оголенные концы двух проводов, отстоящих на 10… 15 мм.
П. ЮРЬЕВ