Изготовление ЕС-метра с непрерывным измерением

[Borodach1]

А почему не думаем про силикон?
Бывает сантехнический,  а бывает двухкомпонентный. Из двухкомпонентного делают даже формы для выпечки всяких кексов и т.п. Если его разрешили для контакта с пищей,  да ещё и в тяжелых термических условиях, то для наших задач он должен быть вполне безвреден.

[siv237]

А почему не думаем про силикон?
Бывает сантехнический,  а бывает двухкомпонентный. Из двухкомпонентного делают даже формы для выпечки всяких кексов и т.п. Если его разрешили для контакта с пищей,  да ещё и в тяжелых термических условиях, то для наших задач он должен быть вполне безвреден.

Вот кстати да, я использую силиконовый герметик (для аквариумов) для герметизации стыков в воздушных коробах. Думаю если прям заявлено, что безопасен для рыб и водных растений, то проблем быть не должно.

[Vad]

Тут единственное что вызывает сомнения, это сопротивление графита. Все таки графит не металл, его сопротивлением пренебречь не получится. Если окажется, что его сопротивление сильно больше сопротивления раствора, то мы потеряем в точности.

Ничего абсолютно не потеряете по двум причинам:
1. Сопротивление графитового электрода на много порядков меньше сопротивления раствора.
2.Сопротивление графитового электрода всегда постоянно, а значит его можно легко скомпенсировать. Для интереса замерил - огрызок карандаша из ИКЕА, длина 82 мм, сопротивление 7.8 Ом. Т.е. 1 см стержня имеет проводимость около 1 Сименс и это на три порядка больше чем проводимость раствора, учитывая что АЦП ардуины имеет разрядность 1024, то погрешность от сопротивления стержня будет где то на уровне младшего незначащего разряда (вот так то).

с какого перепугу у нас  на погрешность стало влиять сопротивление  электрода?
если оно не меняется.. и при калибровке (а без этого никак) будет просто вычтено из показаний.

да и сам принцип измерения  позволяет  сделать рабочее сопротивление раствора - любым!
меняем площадь электрода и расстояние между ними.. и уже  ХОП...  сопротивление раствора 10 ком..
ах, да..  на ардуине так не выйдет
при таком раскладе, там от 1024 значений... останется 10

[Vad]

У нас на работе делают композиты и клеи очень серьезные.

а у нас в квартире ГАС
Рекомендую ширпотребную полиэфирную смолу.
после отверждения полностью инертна, водо-кислото-щелоче устойчива, на поверхности образуется  восковая пленка..

[siv237]

Вот специально сгенерил график раствора на клубничном дереве (пролив "ствола" раз в час) за месяц в высоком разрешении:
Могу дать сорсы данных хоть за весь период, для неверующих...

Верхний график температура воздуха (фиолетовым) и раствора в баке (зеленым)
Средний - усредненные сырые значения АЦП за секунду по электроду ЕС (фиолетовый), уровня (зеленый)

Никаких методов сглаживания графиков не применяется, измерения не откидываются и все включены в усреднение за 1 секунду.

Нижний - значение ЕС калиброванное по двум точкам с параметрами калибровки:
ec2=2.826
x2=145
ec1=1.232
x1=63



Отлично видно, что точности измерений, двумя проводками, более чем достаточно для бытовых задач.
Основные отклонения ЕС от ожидания вносит теплый или холодный раствор при при проливе его через трубу, так как температурный датчик и электроды несколько в разных местах раствора.

Разница в показаниях между электродом уровня и электродом ЕС указывает на уровень раствора, а точнее глубину погружения в раствор электрода. К сожалению градиент температуры в растворе и его динамическое не равномерное перемешивание насосом тут действует еще более сильно.

Моя схема три алюминиевых проводка без обвязок прямо в ардуину, 2 одновременных раствора с опросом по очереди, проверял 4 одновременно, в том числе в одной емкости (взаимное воздействие не оказывается).

[siv237]

На работе растет уже 3й год томат чери в подпоре. Окна северные, солнца прямого нет. Но тем не менее понемногу плодоносил.
К осени решили с коллегами автоматизировать немного процесс и переделать пассивный подпор в активный с контролем ЕС и расхода соли.

Автоматика такая: горшок с керамзитом стоит в поддоне с раствором, насосом раз в 5 минут идет полив сверху до переполнения горшка и отключается.
Есть небольшой подогрев куском карбонового шнура на 12 вольтах.

Есть датчики температуры воздуха, температуры раствора, влажности воздуха.
Датчик ЕС из куска проволоки АВВГ, датчик уровня из двух вязальных спиц и датчик уровня ультразвуковой.


Скетч для arduino: https://paste.ubuntu.com/p/btwzCBJnSQ
Принцип описан тут: http://ru.gidroponika.wikia.com/wiki/Измеритель_EC_на_основе_Arduino

Цель, увидеть влияние негативных факторов - скачки влажности температуры и ЕС на развитие томата. Перед началом эксперимента 80% листьев и побегов было обрезано.
Оценить эффективность развития планировалось по динамике расхода соли из раствора.

Вот данные измерений за месяц



Сам стенд выглядит так:





Растение страдает от того, что периодически проветривают кабинет, листья попадающие под холодный -20 воздух погибают, кроме того очень резко падает температура раствора и несмотря на то, что температура поддержания стоит на 20, такую достичь не получается. Нагрев добавляет около 4-5 градусов, т.е. без нагрева раствор холоднее 15.

Измерение уровня по электродам из спиц дало неожиданно высокую точность. А вот датчик ультразвука сильно подвержен изменениям показаний возможно связанных с изменением влажности.

[VVS_]

Информативно и красиво! В такие условия лучше клубнику разместить, ей почти пофиг на мороз из окна.

Вопрос по ЕС-метру.Измерение происходит на переменном токе? На ардуино это реализовать легко.

[allex_step]

каким макаром спицами уровень определяется?
каким образом "полив сверху до переполнения горшка" при керамзите?

[VVS_]

по сопротивлению же... если на переменном токе - метод весьма точный.

[siv237]

И уровень и ЕС измеряются по переменному току высокой частоты.
Измерение уровня вынесено на отдельные электроды - являющиеся алюминиевыми спицами постоянного диаметра выставленными параллельно.
Никаких нанотехнологий

просто контакты припаяны флюсом по алюминию к вязальным спицам опущенным в раствор.



Все результаты измерений связаны в единой формуле выраженной через геометрические размеры. Меняем 1 параметр, меняется все.
Таким образом ЕС калибруется по линейке, как бы странно это не звучало.

каким образом "полив сверху до переполнения горшка" при керамзите?

Ну в горшке очень мелкие дырочки, и насос имеет значительно более высокую производительность. При этом горшок сам наполовину утоплен, вода уходит медленнее.
Схема позволяет регулировать мощность насоса, за счет того, что вместо механического - твердотельное реле на основе сборки дарлингтона, но устроил и вариант быстрой наливки с осечкой по касанию, чем подбирать мощность, которая к тому же еще и меняется.

Полив прикручен больше для того, чтобы быстрее перемешать раствор, так как измерения после внесения воды или соли некоторое время врут из-за неравномерности.

Резкие провалы уровня соли на графике связанны с тем, что из этой же емкости зачерпывается раствор для полива других растений.

[Chatl]

Не совсем понятно, как измеряется уровень по ЕС. Ведь проводимость сильно зависит от температуры и концентрации раствора.

[siv237]

Не совсем понятно, как измеряется уровень по ЕС. Ведь проводимость сильно зависит от температуры и концентрации раствора.

Всё верно, это учтено в уравнении. Если интересно, могу всю математику выложить для понимания.

[siv237]

Накидал в математическом виде решение задачи измерения уровня в баке кондуктометрическим методом.

Общие формулы

Совместное решение для ЕС и уровня


Пример расчета

[Medded]

Здорово! Оригинально и технически легко повторимо.