КОЛЬ ПОЛИВАТЬ, ТО АВТОМАТИЧЕСКИ

Предлагаю вниманию любимого журнала разработанную мной систему автоматического полива и опрыскивания растений, хорошо зарекомендовавшую себя как в комнате, так и в теплице, зимнем саду и цветнике. Она включает в себя две взаимосвязанные подсистемы: «датчик — водоснабжение» (рис. 1) и автомат электронного управления (рис. 2). Причем если первая легко собирается даже начинающими, то вторую лучше поручить тем, кто имеет достаточный опыт и знания в области электро- и радиотехники.

Изначально рассчитанная на обслуживание трех (ценных для автора) растений, система может быть использована и как многоканальная. Все каналы абсолютно идентичные, что существенно облегчает их монтаж. 

Алгоритм работы системы таков, что большую часть времени автоматика (за исключением дежурного фотореле) и датчики обесточены. Это сделано для того, чтобы повысить экономичность аппаратуры, не провоцировать стрессы у растений постоянно протекающим через почву током, а также не допускать так называемой электрохимической поляризации, приводящей к ложному срабатыванию автоматики.

С наступлением светлого времени суток срабатывает дежурное фотореле, которое включает блок питания и подает на 5—7 мин (интервал времени, задаваемый главным таймером) 12-вольтное напряжение на электродвигатель насоса. Тот начинает заполнять «гидравлику» водой и опрыскивать растения, стравливая излишнюю воду через форсунки, выполняющие в данном случае функции предохранительного клапана.

Такое же 12-вольтное напряжение подается через свое реле времени с выдержкой до 15 секунд на субблок измерения, отвечающий за четкость и правильность замера влажности почвы. И если последняя оказывается ниже требуемого уровня, устанавливаемого индивидуально для каждого растения, то на выходе схемы появляется сигнал высокого уровня, который подводится ко входу триггера субблока управления. Срабатывая, тот открывает электроклапан на время, определяемое еще одним реле времени, выдержка которого устанавливается в зависимости от интенсивности полива, размера вегетационного сосуда и других факторов.

После истечения заданного временного интервала клапан закрывается и подача воды прекращается. Автоматически главный таймер выключает блок питания, обесточивая обе подсистемы за исключением фотореле, которое пребывает в дежурном режиме до следующего утра. Если же влажность почвы при следующем включении в норме, то полива не произойдет. Система сведет свою опеку над растениями лишь к обязательному утреннему опрыскиванию — при срабатывании на рассвете фотореле.

Теперь об особенностях подсистемы «датчик — водоснабжение».

Датчик влажности представляет собой щуп из полоски стеклотекстолита, с которого удалена большая часть фольги (только сверху оставлено примерно 10 мм). Два кусочка графитного стержня от карандаша (длиной 15—20 мм каждый) плотно обмотаны проводом на 10 мм и припаяны к фольге стеклотексто-литовой полоски с противоположных сторон. Сверху к грифелям припаяны провода и вся конструкция герметизирована компаундом.

В устройстве полива использованы электроклапаны, гибкие прозрачные трубки, пластмассовые тройники, а также электродвигатель омывателя лобового стекла от автомобиля ВАЗ-2109 (емкость бака омывателя маловата, поэтому лучше взять 25-литровую пластиковую канистру). В электродвигателе для снижения шума и уменьшения тока потребления ослаблен прижим щеток.

Вокруг растения из трубки свернуто кольцо полива и по его внутренней стороне проколоты небольшие отверстия. Если посадка рядковая, то трубку в кольцо можно не сворачивать, а протянуть между рядками. Форсунки опрыскивания взяты от аэрозольных баллонов. Эти детали расположены над цветами на П-образной штанге и соединены последовательно.

Иногда при низкорослости или малолиственности растений опрыскивание может повлиять на показания щупа. В таком случае его следует прикрыть конусным колпачком, который не должен соприкасаться с почвой. Если устройство применяется на большой площади, то к одному блоку измерения можно подключить несколько щупов, расположенных в разных местах.

Теперь о работе принципиальной электрической схемы. При затемнении датчика VR1 увеличивается его сопротивление, что приводит к закрыванию транзистора VT1. На транзисторах VT1— VT2 собран триггер Шмитта, чтобы обеспечить гистерезис при медленном изменении входного сигнала и добиться четкого срабатывания реле К1.

При появлении на затворе VT3 напряжения реле К1 замыкает цепь нагрузки — субблок 12-вольтного питания. Для того, чтобы он был включенным ограниченное время (5—7 мин), предусматривается транзистор VT4 с цепью разряда R8C1. Как только конденсатор С1 разряжается до порогового значения, то открывается VT4, замыкая затвор VT3 на общий провод, и реле К1 отключается. В этом состоянии схема находится до следующего вечера.

Рис. 1. Подсистема «датчик— водоснабжение» для автоматического ухода за комнатными растениями:

1 — бак с водой; 2 — эластичный трубопровод (силиконовая или резиновая трубка); 3 — электроуправляемый насос; 4 — тройник; 5 — водяной электроклапан; 6 — кольцо капельного полива; 7 — форсунка (распылитель от аэрозольного баллончика); 8— самодельный датчик влажности; детали 3…5 — от омывателя автомобиля ВАЗ-2109; количество деталей 2,4…8 — по месту; а — двусторонне фольгированный стеклотекстолит; б— электрод (графитный стержень карандаша, 2 шт.); в — контактная проволочная обмотка; г — вывод (провод типа МГШВ, 2 шт.); д — защитный чехол (компаунд или отрезок виниловой трубки)

Рис. 2. Принципиальная электрическая и функциональная схемы управления автоматическим опрыскиванием и поливом с учетом индивидуальных особенностей растений

Днем конденсатор С1 разряжается через резисторы R6 и R8. Значит, при очередном освещении датчика реле сработает в течение интервала времени, задаваемого номиналами R8 и С1.

Устройство питается от сети по бестрансформаторной схеме — для уменьшения энергозатрат. В ждущем режиме оно потребляет ток порядка 30 миллиампер.

Субблок 12-вольтного питания на выходе также имеет устройство ограничения времени, аналогичное фотореле. Но время ограничения уже другое — 15 секунд, задаваемые параметрами цепи R14C7.

Схема измерения собрана на компараторе, порог срабатывания которого устанавливается подстроечным резистором R19. Под ручками регулировки R17 и R19 располагаются бумажные шайбы — своеобразные шкалы с делениями.

Движок «подстроечника» R19 выставляется в среднее положение. Щуп помещается в почву с требуемой влажности. Вращением ручки R17 подбирается момент срабатывания реле КЗ. Регулировка выполняется для каждого растения (каждого канала) отдельно.

Триггер на микросхеме DD1 обеспечивает четкость срабатывания реле КЗ. Чтобы лимитировать продолжительность его удержания (а значит, и полива), вводится ограничитель, время которого подбирается номиналами резистора R24 и конденсатора С12. Для более удобной отладки аппаратуры при смене одного растения на другое эти элементы схемы выполнены в виде съемного модуля. Нелишне иметь под руками несколько модулей, настроенных на разное время (от нескольких секунд до нескольких минут).

Практически вся информация о деталях содержится в принципиальной электрической схеме. Можно лишь уточнить, что постоянные резисторы — типа МЯТ, а подстроечные — СП-3-19, причем R17 и R19 можно заменить постоянными резисторами после измерения разных уровней влажности почвы. Конденсаторы С1, С2, С4—С12 широко известных типов К50-35, а СЗ — К73-17 на 500 В. Реле подойдут любые, лишь бы их обмотка была рассчитана на 12 В, а контакты надежно работали при токе коммутации 0,6 А.

Трансформатор готовый или самодельный, с двумя вторичными обмотками, способными отдавать в нагрузку по 12 В при токе 1 А (стабилизированная для электроники) и 8 А (обычная, для питания электроклапанов и двигателя насоса). Параметры названы с некоторым запасом, предусматривающим расширение устройства и подсоединение новых клапанов из расчета 0,4 А на каждый клапан.

С.САВЛЮКОВ