Датчик температуры почвы

Температура воздуха и почвы в разное время года!

76 комментариев

Доброго времени суток, дорогой посетитель!

Этот пост будет убойный по своему материалу. Дело в том, что один мой подписчик, Владимир Забава, предоставил великолепнейшую информацию по температуре воздуха и почвы на своей даче. Таких данных в такой доступной и простой форме Вы не найдёте в сети. Поэтому у меня будет к Вам просьба. Читайте материал поста ВНИМАТЕЛЬНО!

С чего всё началось.

В каком-то комментарии к посту, Владимир, обмолвился словом, что может прислать данные температуры воздуха и почвы на своей даче, так как сделал зонд с несколькими датчиками и вкопал их в почву. Другие датчики он разместил в воздухе и над самой поверхностью почвы. Сами понимаете, я за эту идею ухватился обеими руками.

Мы списались по электронной почте и, вот я получил от него файл с программой и первыми данными по температуре. Возможно, другим пользователям интернет эти данные совсем ни к чему, но нам с Вами, как дачникам, эти данные даже очень и очень полезны.

С помощью графика перепада температур почвы и воздуха мы можем проследить интереснейшую картину и удостовериться в действительности, как влияет температура окружающего нас воздуха на температуру почвы. К тому же, некоторым дачникам, которые волнуются о прогреве почвы ранней весной, будут предоставлены неоспоримые факты того, что их волнения напрасны.

Сразу оговорюсь, что датчики вкопаны в не мульчированную почву, но Владимир, в ближайшем будущем (возможно, в этом сезоне 2013 года) поместит их и в почву под мульчей. Таким образом, у нас с Вами будет достоверная информация и по температуре почвы под мульчей, причём в любое время года.

Владимир, будет присылать мне новые данные с датчиков, а я буду их архивировать, заливать на файлообменник и ссылку на скачивание помещать в этот пост или через письмо рассылки. Только, тут у меня есть к Вам вопрос и нужна Ваша помощь — как лучше поступить с новыми данными? По ссылке ниже Вы скачаете файл с программой, которую написал сам Владимир, и несколько файлов с данными температур.

Вот, собственно, и сам вопрос — новые данные о температуре помещать в этот же файл (с программой) и перезаливать его на файлообменник или эти новые данные заливать отдельным файлом?

Дело в том, что если постоянные посетители блога и подписчики скачают файл с программой и уже имеющимися данными о температуре почвы и воздуха, то им снова скачивать новые данные с программой не с руки. Лучше скачивать просто новые данные и помещать их в ту папку на своём компьютере, где уже лежит программа.

С другой стороны, новые подписчики рассылки и посетители блога не будут иметь никакого понятия, о чём идёт речь и им придётся скачивать отдельно файл с программой и новыми данными. Я предлагаю такой вариант. Заливать на файлообменник файл и с программой и с новыми данными, чтобы не вносить путаницу в головы людей. Т. е. постоянно обновлять файл со всеми данными и программой.

Таким образом, все будут скачивать полностью полный функционал и все данные, как имеющиеся, так и новые. К тому же, объём файла мизерный, и даже у посетителей и подписчиков с лимитным трафиком он много денег не украдёт. А про «безлимитчиков» и говорить не нужно.

В комментариях обязательно отпишите, как удобно будет сделать для Вас. Как решит большинство, так и будет.

Теперь, собственно, немного информации о Владимире, которую он мне предоставил. Он окончил Киевский Политехнический Институт — радиотехнический факультет, короче говоря, технарь. И в силу своей пытливости ума, возможностям и полученным знаниям в КПИ, он решил провести такой эксперимент, как измерять температуру воздуха и почвы на своей даче. Кстати, его дача находится в 35 км. от Киева.

Полученные им данные расставили многие точки над Ё. которые раньше он лишь читал из других источников, и которые, как оказалось, не совсем правдивы. Пример из его письма:

«Когда-то прочитал, что в Киевской области глубина промерзания почвы 1,2 метра. Я проложил трубу для полива на глубине около 70 см, а осенью не успел выкачать воду из неё. Весной проверил водопровод — труба не лопнула. Стало интересно почему? Теперь понял — например, в этом году земля не промерзала ниже 5 см и то только на пару дней, все время была выше 0. Просто в этом году выпал снег 2 декабря по колено и до сих пор (11 марта) не растаял» .

Впоследствии, когда Владимир внедрит датчики в почву под мульчей, то мы с Вами получим достоверные данные о том, как оттаивает и прогревается почва под мульчей в ранневесенний период.

Теперь о программе и тех данных, которые уже есть. Вначале хочу сказать одно. Когда скачаете файл, то отведите для него отдельную папку на жёстком диске компьютера и обязательно обзовите её так, чтобы не потерять её в той информации, которая у Вас уже есть на компе. Например, я назвал эту папку так «2013. Температура воздуха и почвы от Владимира Забава».

Далее. После того, как Вы скачаете архив файла и поместите его в эту папку, то естественно нужно его распаковать. Я делаю это так. Навожу курсор мыши на архивный файл, и кликаю правой кнопкой мыши. В выпадающем окне выбираю строку — «извлечь файл в текущую папку». Вуаля, файл распакован.

Затем, нужно ознакомиться с текстовым файлом «описание» и после этого запустить программу, кликнув 2 раза левой кнопкой мыши по файлу V0_9_02.exe (с иконкой горшка на костре). У Вас откроется интерфейс программы, как показано на фото ниже.

Затем, кликаем на кнопочку в левом нижнем углу под названием «выбрать файл». После этого откроется дополнительное окно той папки, где находится у Вас сама программа и несколько файлов с данными, как показано на фото ниже.

После загрузки файла, Вы увидите, рабочее поле (сетку) программы, как на фото ниже.

Затем, нужно поставить галочку в нужной белой клеточке в левом столбце меню, как на фото ниже. Обратите внимание на красные стрелки, которые я поместил внизу графика. В нижней части рабочей области программы проставлены ДАТЫ измерения температуры. Соответственно, в левой части показана сама температура от — до +.

Таким образом, ставя галочки поочерёдно, Вы увидите температуру воздуха и почвы. Каждый цвет графика относится к определённому датчику, точнее сказать, где этот датчик находится — в воздухе или в почве (на разной глубине), как показано красными стрелками на фото ниже.

Теперь, ещё один очень важный нюанс по просмотру графика. В рабочем поле программы, возможно, будет виден не весь график за указанный период времени (от такого-то числа по такое-то). Что нужно сделать, чтобы двинуть график вправо или влево (вверх или вниз)?  Всё просто. Нужно навести курсор мыши на график (на рабочее поле программы), нажать ПРАВУЮ кнопку мыши и, не отпуская её, подвигать самой мышкой.

Таким образом, Вы сможете перемещать график в разные стороны и увидите его весь, т. е. от начала даты показания датчика до той даты, когда данные заканчиваются. Только будет одна просьба. Не ставьте галочки сразу во всех квадратиках, чтобы не было путаницы. Поставьте галочки, например, в двух квадратиках «улица» и «глубина на … см».

Это позволит чётко увидеть перепады температуры воздуха и почвы в указанный период времени года (по датам). После того, как Вы просмотрите графики одного файла, загружайте другой — просто кликните по кнопочке (в левом нижнем углу) «загрузить файл». Выберите следующий файл из имеющихся, и так же ВНИМАТЕЛЬНО просмотрите графики данного файла. Затем переходите к следующему.

На фото ниже, автор этой термо-лаборатории, Владимир Забава. Задать, интересующий Вас вопрос, можно ему лично по этому адресу — zabavv@ukr.net

На фото ниже, зонд.

Вот, собственно, и все инструкции по пользованию программой и просмотру тех данные, которые уже имеются на сегодняшний день. Файл можно скачать здесь

Хочу сказать Владимиру, огромнейшее спасибо и выразить благодарность за предоставленные данные!

Дорогой друг, после того, как Вы скачаете и просмотрите данные материалы, не забудьте отписаться в комментариях, как по самим материалам, так и с добавлением новых данных.

Договорились?

Рассматривается применение датчиков температуры фирмы Maxim на основе организации 1-Wire сетей для измерения температурного поля в почвенном покрове.

Abstract 2012 year, VAK speciality — 06.00.00, author — Bolotov Andrey Gennadievich

Похожие темы

научной работы на тему "ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ 1-WIRE". Научная статья по специальности "Почвоведение"

Библиографический список

1. Болотов А.Г. Беховых Ю.В, Семёнов Г.А. Определение теплофизических свойств капиллярно-пористых тел импульсным методом с использованием технологии визуального программирования // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. — 2010. — С. 37-40.

2. Вадюнина А.Ф. Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. — М. Агропромиздат, 1986. — 416 с.

3. Архангельская Т.А. Закономерности пространственного распределения температуры почв в комплексном почвенном покрове: автореф. дис. д-ра биол. наук. — М. 2008. — 50 с.

4. Макарычев С.В. Теплофизические свойства почв Юго-Западной Сибири: авто-реф. дис. д-ра биол. наук. — М. 1993. — 34 с.

УДК 631.436 А.Г. Болотов

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЧВЫ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ 1^ГСЕ

Ключевые слова: температура почвы, датчик температуры, 1-Wire сеть, многоточечный измеритель температуры почвы.

Одним из основных факторов, определяющих функционирование и продуктивность агроэкосистем, является температура почвы. При исследовании вариабельности температурного режима почвенного покрова возникает необходимость синхронного измерения температуры на одинаковых глубинах в разных точках экспериментального участка, разнесенных на значительном расстоянии. Применение традиционных методик и приборов накладывает ограничение по времени перемещения экспериментатора от одной точки к другой, при этом температура, особенно верхних слоев, может измениться.

Одним из способов решить эту проблему является применение технологии 1-Wire, которая в настоящее время получила широкое распространение в различных сферах. Оптимальные метрологические характеристики, удачное аппаратно-конструктивное решение, возможность объединения в распределенную сеть на фоне доступной цены делают привлекательным применение цифровых датчиков при измерениях температуры почвы в полевых условиях.

1-Wire-net представляет собой информационную сеть, использующую для осуществления цифровой связи одну линию данных и один возвратный провод. Таким образом, для реализации среды обмена этой сети могут быть применены доступные кабели, содержащие неэкранированную витую пару и даже обычный телефонный провод. Такие кабели при их прокладке не требуют нали-

чия какого-либо специального оборудования, а ограничение максимальной длины однопроводной линии регламентировано разработчиками на уровне 300 м [1].

В качестве датчиков температуры были выбраны микросхемы DS18B20 фирмы Мах^ [2] как наиболее совершенные. Микросхема преобразует температуру в цифровой код, не требует калибровки и позволяет измерять температуру окружающей среды от -55 до +125°С. В интервале -10. +85°С производитель гарантирует абсолютную погрешность измерения не хуже ±0,5°С. Каждый экземпляр микросхемы имеет уникальный номер, что позволяет подключать к одной линии практически любое число таких приборов. Ограничивающими факторами является в основном только общее время, затрачиваемое на последовательный опрос всех датчиков, подключенных к сети, и мощность источника питания.

Целью исследования являлось изучение возможности применения технологии 1-Wire для синхронного измерения температуры на одинаковых глубинах в разных точках экспериментального участка, разнесенных на значительном расстоянии. Учитывая достоинства 1-Wire технологии, была поставлена задача по разработке и созданию многоточечного измерителя температуры почвы в полевых условиях.

Объект и методы исследований

Объектом исследований были цифровые датчики температуры DS18B20 фирмы Мах^ [2]. Предметом исследования служило создание полевого многоточечного измерителя температуры почвы на основе 1-Wire интерфейса.

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 11 (97), 2012

Результаты исследований

Датчики температуры DS18B20, объединенные в 1-Wire сеть, расположены в низкотеплопроводной ПВХ трубке (зонде), заполненной теплоизоляционным материалом. Для обеспечения теплового контакта фронтальная сторона датчика находится снаружи зонда. Количество датчиков зависит от глубины исследуемого почвенного профиля и составляет пять, семь или девять штук для двадцатисантиметрового, одно- и двухметрового слоя соответственно. Число подключенных температурных датчиков прибор определяет автоматически.

25 20 15 10 5 0

Рис. 1. Зависимость тока потребления от напряжения питания прибора в режиме сохранения энергии

30 25 20 15 10

3 3,5 4 4,5 5 5,5

Рис. 2. Зависимость тока потребления от напряжения питания прибора в рабочем режиме

В качестве источника питания использованы аккумуляторы с напряжением 4,8 В (4 шт/1,2 В). Для уменьшения энергопотребления прибор основную часть времени находится в режиме сохранения энергии, потребляемый ток в котором равняется 15 цА при напряжении питания 4,8 В (рис. 1). В рабочем состоянии прибор находится несколько миллисекунд, для того чтобы запустить процесс преобразования температура-код и считать эту информацию в

микроконтроллер с выдачей на жидкокристаллический индикатор. При этом потребляемый ток равняется 26 тА при напряжении питания 4,8 В (рис. 2).

Считывание информации с датчиков происходит начиная с младших серийных номеров к старшим, по мере их возрастания, поэтому при изготовлении зондов датчики располагаются в таком же порядке. Такой подход упрощает использование прибора, не требуя дополнительной идентификации датчиков в процессе эксплуатации. При использовании нескольких зондов одновременно, а также при добавлении новых зондов в устройстве предусмотрены дополнительные цифровые входы, позволяющие автоматически переключать зонды, не задумываясь об их взаимозаменяемости и повторяемости. Работой датчиков и жидкокристаллического индикатора WH0802A фирмы Winstar [3] управляет 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega8 производства фирмы Atmel [4].

Время измерения температуры с одного зонда, состоящего из девяти датчиков, составляет около 5 сек. Разрешающую способность преобразования температуры можно выбирать из следующего ряда значений: 0,5; 0,25; 0,125 и 0,0625°С. Погрешность измерения температуры почвы не превысила ±0,2°С в диапазоне +10. +60°C.

1. Технология 1-Wire позволяет значительно упростить разработку и создание приборов многоточечного мониторинга почвенных температур в полевых условиях.

2. Использование датчиков температуры DS18B20 позволяет достичь оптимальных метрологических параметров при доступной цене.

3. Разработанный измеритель температуры почвы на основе 1-Wire интерфейса позволяет существенно расширить возможности исследования вариабельности температурного режима почв.

Библиографический список

1. Что такое 1-Wire? // http://www. elin.ru/1-Wire/?topic=whatis.

2. DS18b2o Programmable Resolution 1-Wire Digital Thermometer.- http:// datasheets.maxim-ic.com/en/ds/DS18B20. pdf.

3. 8x2 Character WH0802A // http: //www.winstar.com.tw/products_detail.php ?CID=17.

4. 8-bit AVR with 8K Bytes In-System Programmable Flash ATmega8 // http://www.atmel.com/dyn/resources/ prod_documents/ doc2486.pdf.

Вестник Алтайского государственного аграрного университета № ii (97), 20i2

Автоматический полив. Хочется датчиков, с чего начать? - КИП, датчики

14.02.2012, 20:38 Автоматический полив. Хочется датчиков, с чего начать?

Вот решил сделать автоматический полив. К примеру сам полив я организую, а вот с датчиками проблема возникла. Подскажите с чего начать? Пишу на VB 2010. В программном коде думаю, что проблем больших не возникнет, а вот как подключить (или вообще сделать) датчики к компьютеру? Нужно датчик температуры, влажности, освещённости. Хотелось бы чтоб можно было подключать несколько датчиков. В общем обобщаю чего хочу:

а вот с датчиками проблема возникла

Датчик температуры - диод, термистор (их море в платане и чип and дип). Датчик влажности почвы - это просто два металлических электрода (хоть гвоздя) на расстоянии в см, далее схема измерения сопротивления (мост) или падения напряжения. Датчик освещенности - фоторезистор, фотодиод (берете любой германиевый в стеклянном корпусе, Д9 например) или фототранзистор (тоже любой, можно раскурочить верхнуюю крышку, дабы добраться до кристалла), у меня такой (промышленный образец):

==================================

Предложу три варианта (автономные и не автономные):

1- автомат полива растений в зависимости от влажности почвы

есть две методики полива: полив по расписанию и полив, исходя из влажности почвы. Для предотвращения полива днем стоит фото-датчик:

2- "электронное пугало"

Обратимся к истории. все ведь помним журнал "ЮТ", да? Кто никогда не выписывал, срочно бежим на рутрекер и забираем все доступные года. Ах да, к чему это все. Была там рубрика ЗШР и вот навеяло воспоминание об одной конструкции, что мы повторили с отцом в деревне, когда еще мальцом был. На дачах-огородах особо продвинутые использовали против птичек. единственно, что, к примеру, вороны - птицы хитрые и/или умные, приспосабливались, а вот голуби - нет.

Опубликовано в ЮТ 1981/№8, с.74. Схемка гаджета таки проста: два несимметричных мультивибратора, запитываемых от ветрогенератора и солнечной батареи + управление от датчика влажности + датчика освещенности. А, как вам автоматика тех лет? Это вам не ардуину точить.