Schéma zapojení snímače deště (vlhkosti) V1.0

Plošný spoj v provedení SMD - prototyp

Popis

• Frekvenční výstup: k výstupu je nutné externě připojit PULLUP rezistor (10KOhms hodnota není kritická) k napájecímu zdroji (+ napětí 2,5-10 V). Výstupní signál je obdélníkový a jeho frekvence se pohybuje od 50 Hz (senzor za sucha) do 10.000 Hz (senzor za mokra) - připojení viz obrázek níže.
• Proudový výstup: odebíraný proud je od 200 (± 10) mikroampér (senzor za sucha) do 1000 (± 100) mikroampérů (senzor za mokra) - připojení viz obrázek níže.  
• Napěťový výstup: proud, který odebírá obvod vyvolá na rezistoru 1KOhm napětí 0,2 - 1 Voltů. Je nutné připojit externě kondenzátor 100uF viz obrázek níže.
• Umístění senzoru: senzor by měl být umístěn na dobrém místě (z důvodu rosení snímače) nikoliv tedy směrem k severu (nejlépe směrem na jih). Sensor by měl být ideálně namontován pod úhlem 45° od svislé polohy (déšť se nebude shlukovat a kapky budou stékat)
• Údržba: povrch občas vyčistíme slabým roztokem čisticího prostředku a opláchneme čistou vodou.
• Kdy je to mokré? prahová hodnota elektrického signálu, která musí být stanovena pozorováním. Tenká vrstva kondenzátu na holém senzoru zvýší frekvenci na cca 600 Hz. Takže 600 až 900 je rozumný údaj pro stanovení vyhodnocení ano/ne prší (možná jiná teprve to budu testovat). Pokud snímač ponoříme do šálku vody bude nárůst signálu na nejvyšší úrovni (10.000 Hz). Jak senzor stárne, jeho nula (pro sucho) se může posunout nahoru v důsledku nečistot elektrod (s tímto je nutno počítat při návrhu obslužného programu automatu, nebo CPU).
• Popis zapojení SMD stabilizátor snižuje napájecí napětí na 3,3 V. SMD časovač CMOS 555 pracuje v režimu přímé zpětné vazby, s obdélníkovým výstupním signálem na výstupu (pin 3). Nabíjení a vybíjení kondenzátoru 0,1 uF je zajišťeno prostřednictvím rezistorové sítě (sérioparalelně zapojené rezistory s vodivou snímací mřížkou). Když je mřížka suchá rezistor 150k 1% určuje minimální frekvenci oscilátoru na 50 Hz. Když je mřížka mokrá (nebo zkratovaná) rezistor 390Ohm 1% v sérii s mřížkou omezuje horní frekvenci na asi 11 kHz. Proud na snímací mřížce je střídavý. Kondenzátory 4.7 uF v sérii s mřížkou zajišťují, že svodové proudy netečou přes mřížku. Výstupní pin 3 je výstup s otevřeným kolektorem (zde odebíráme frekvenci úměrnou vlhkosti). Napájecí proud odebíraný obvodem se mění lineárně s frekvencí, takže napájecí proud je úměrný vlhkosti (v případě měření proudu, nebo napětí).

Zapojení výstupů snímače vlhkosti (frekvence, napětí, proud)

Seznam součástek

Pro pocínování desky jsem chtěl použít tento cínovací roztok, ale nedoporučuji ho

Buď byl roztok mimo dobu použitelnosti (na obalu byl stržen datum výroby), nebo není na moji desku vhodný. Zkoušel jsem desku dle návodu nechat v roztoku pocínovat a výsledek byl, že na desku nešlo vůbec pájet! Tzn. sedřít a zapájet na čistou měď

Pohled na ne/pocínovanou desku - nepoužitelné

Osazená suchá deska snímače (elektronika je přelakovaná, snímač zatím jen holá měď)

Pohled na osciloskop - suchá snímací plocha (neprší)

Pohled na desku - kapky vody z kohoutku (málo prší - první kapky)

Pohled na osciloskop - snímací plocha (malé kapky)

Pohled na desku - kapky vody z kohoutku (velká kapka)

Pohled na osciloskop - snímací plocha (velká kapka)

Na obrázcích je vidět, že na vysokých frekvencích není čistý obdélník, ale náběžná hrana je pozvolná (sestupná je ok). Nebudu toto prozatím řešit. Pokud se ukáže, že nepůjde tento průběh vyhodnotit raspberry pi (zalévač trávníku) - doplním tvarovací obvod (ukáže čas testů).

Hotový snímač

Sensor s "houbičkou na nádobí" pro setrvačnost systému (chvilku trvá než se houba nasákne cca 5min a cca den trvá než vyschne). Zároveň je systém imunní proti ranní rose.

Video - první test "na stole"