Делаю свой датчик воды

[cavebear]

Здравствуйте.
Я делаю схему управления системой для выращивания грибов.
Для себя, но возможны даже заказы.

Мне понадобился универсальный датчик наличия влаги и воды, скорее всего ёмкостной.

Я решил сделать свой датчик из за конструктивных ограничений тех, которые дешево продают китайцы.
Хочу что бы все работало от 12 вольт.

Есть две популярные схемы такого датчика:
1) генератор, в котором две обкладки датчика образуют ёмкость. Когда влага попадает между ними, то ёмкость между ними повышается и частота генерируемого сигнала - падает. Дальше - low pass filter и - в моём случае - компаратор.

2) генератор работает на постоянной частоте ок. 1 мгц. Сигнал идет на одну обкладку ёмкостного датчика, ко второй обкладке присоединена схема с диодом и делителем напряжения и к ней подключен компаратор.

Я склоняюсь ко второму варианту и уже закупил детали (TLC555 и LM393)
Компаратор хочу сделать больше похожим на триггер Шмита и чтоб он подстраивался и чтоб у него регулировался гистерезис.

Есть соблазн сделать генератор один на все датчики, а детектор/делитель делать и компаратор сделать свой для каждого конкретного места измерения. Правильно ли это?

Я хочу чтоб самим "датчиком" являлись две проводящие полоски медного скотча, закрытые от воды полоской обычного скотча или трёхжильный провод, идущий в никуда, с заизолированными концами жил. Это удобно потому что можно и влагу на горизонтальной плоскости фиксировать таким датчиком и наклеить его на трубу, в виде двух разомкнутых спиралей.

Хочу чтоб вся электроника была в сухости, в ящике, а к воде бы шли простенькие провода.

Идут два провода: тот на который подается частота от генератора и тот, который ее принимает.
Если схему и обкладки ёмкостного датчика разнести, то появляется паразитная емкость линии.

Если я веду два провода к "официальному" месту измерения, то между ними будет паразитная ёмкость, которая будет увеличиваться по мере удлинения провода, идущего от схемы к тому месту, где я хочу регистрировать наличие или отсутствие воды.

Возникла мысль: а если я добавлю 3 провод (идущий до места измерения), на который буду подавать ту же частоту от того же генератора, но со сдвигом по фазе на 180 градусов. Провод этот будет компенсировать первый 1мгц сигнал, так чтоб в той части линии, которая не работает как датчик воды, сигналы двух пульсирующих проводов как бы друг из друга вычитались и в среднем проводе не наводилось никакого ответного напряжения.

А в том месте, где я хочу проводить измерения, компенсирующий проводник бы заканчивался и два проводника работали бы как ёмкость, которая меняется от наличия влаги/воды — один бы наводил напряжение в другом и дальше делитель/детектор бы выпрямлял бы радиочастоту и компаратор/триггер Шмита бы выключал/выключал реле (например), в зависимости от напряжения выпрямленного сигнала.

Это и есть дифференциальная линия передачи сигнала?

Как проще сделать схему что бы в линии не было паразитной ёмкости?
Стоит ли с этим связываться?

На что я опираюсь:

триггер шмитта - стоит ли использовать zvn3306
https://www.edn.com/simple-changes-i...hmitt-trigger/

типичный датчик наличия воды (без триггера шмитта)
https://docs.sunfounder.com/projects...nent_soil.html

https://www.mdpi.com/sensors/sensors...05387-g001.png

Так же я смотрел схемы сдвига по фазе на 180 градусов, но не смог выбрать подходящей.
Хорошо бы чтоб схема была простой и не зависела бы от частоты генератора.

Спасибо

[Yuri222]

соблазн сделать генератор один на все датчики, а детектор/делитель делать и компаратор сделать свой для каждого конкретного места измерения. Правильно ли это?

Какое расстояние между датчиками?
Есть ли смысл экономить дешевую микросхему генератора ради того, чтобы кабелем вести мегагерц куда-то на несколько потребителей?
Ну и - с учетом емкости этих многих (предположительно) проводов - нужно умощнять выход мегагерцевого генератора.
ИМХО - делать полностью автономные схемы, заводить общее - только воду для полива и питание 12В (или сколько там).
Гарантия того - если откажет один датчик, то завянут грибы только в одной грядке

Как проще сделать схему что бы в линии не было паразитной ёмкости?

Поместить схему (генератор + датчик) в спичечный коробок и залить парафином. Или каким герметиком - силиконовым для аппаратуры, эпоксидным...
Много их есть разных.
А эту коробочку поместить на грядке рядом с датчиком.

[Yuri222]

Возникла мысль: а если я добавлю

это Вам нужно создать математическую модель с учетом всех паразитных параметров.
Но если эта матмодель даст вывод о том, что все равно нужно подстраивать под каждый конкретный случай (длину подводящего провода) - то не проще ли сделать кучку одинаковых датчиков, расположенных непосредственно на месте...

[Yuri222]

полоски медного скотча, закрытые от воды полоской обычного скотча или трёхжильный провод, идущий в никуда, с заизолированными концами жил

Это потом будет втыкаться в землю? Сомневаюсь, что ПВХ изоляция или скотч на 100% паронепроницаемы - т.е. предполагаю, что коррозия будет. Взять бы полноценную нержавейку... Ну и ее тоже в изоляцию, на всякий случай...

[cavebear]

это Вам нужно создать математическую модель с учетом всех паразитных параметров.
Но если эта матмодель даст вывод о том, что все равно нужно подстраивать под каждый конкретный случай (длину подводящего провода) - то не проще ли сделать кучку одинаковых датчиков, расположенных непосредственно на месте...

Спасибо.
Разумно.
Про мощность передатчика - правда.
Сделаю свой генератор для каждого датчика.

Можно вообще по потребляемой генератором мощности определять наличие воды но мне проще готовую схему применить.

На счет математической модели - я думаю, что все кончится подстраиванием.
Угадать бы порядок. В математике я не силен. Хочу сделать свой прототип, а если все доведу до ума, то может найму кого ни будь чтоб посчитал и закажу платы у китайцев.

Так же я хочу компараторы сделать с двумя ручками настройки и они будут с датчиком разнесены.

Если бы можно было купить дешевый датчик, который клеился на ведро, на трубу или одевался на тонкий шланг (и желательно много раз) и при этом гарантированно прилегал бы и работал бы через толстую пластиковую стенку за счет своей плоскости и способности обвиваться, то я бы и не думал мутить свой.

Думаю, что я действительно напечатаю на ЗД принтере корпус и залью в него парафином схему, но только из него все равно должно что то торчать и клеится/наматываться на измеряемый сосуд или трубу.

Систем я делаю несколько.
Это и для лечебных и пищевых грибов, которые я учусь выращивать и кое что еще, и кое что - другое.

Если бы китайцы догадались сделать датчик, который бы напаивался или приклеивался на две наклеенные полоски медного скотча или поджимал их края, да и еще на 12 вольт, то я бы сразу его купил на пробу.
Но китайцы не делают то, что мне надо.

С датчиком оседания конденсата на полу помещения, где я выращиваю вешенки, еще более сложная история.
Практика показала, что такой датчик нужен ибо при влажности ок 100%, где на резистивные датчики набьется вода и они станут не точны и их придется сушить нагревателем, мне нужен дискретный ответ: пол сухой или пол мокрый.

Для цветочков в горшочках датчик хорошо бы просто клеить на внешнюю поверхность горшка.

Если придется мерить влажность почвы, то я просто петли из провода в изоляции закопаю, может пущу в желобах пластмассового кола с двутавровым сечением. Сверху залью парафином схему. Кол под это на зд принтере напечатаю.

Или еще интереснее - проводящий филамент для зд принтера попробовать.

Ёмкостной датчик, в виде колышка из печатной платы, я купил и подпаялся к его обкладкам и проводил с нм опыты.

Некоторые датчики будут продублированы датчиками другой конструкции.