Описані в літературі датчики дощу і вологості, як правило, засновані на вимірі опору між контактами-щупами, поміщається в контрольоване середовище (наприклад в грунт). У пропонованій схемою управління навантаженням здійснюється за допомогою генератора частоти звукового діапазону, котушка якого (L1) заривається в грунт. Прилад реагує на поширення звукових хвиль у вологому і сухий середовищі.

Вологий грунт зробить роботу генератора неможливою – відбудеться зменшення амплітуди і зрив коливань. За величиною поглинання енергії в котушці визначається ступінь вологості грунту. Індуктивний контроль стану грунту в порівнянні з ємнісним методом і методом вимірювання електричного опору дозволяє оперативно реагувати на зміну вологості навколо котушки L1. Опір грунту постійному струму між двома щупами-датчиками змінюється поступово.

Ємнісний метод вимірювання на дачній ділянці не ефективний внаслідок переміщення по території людей і тварин, що є джерелами помилкових спрацьовувань. У індуктивного методу також є свої недоліки.

На’практіке встановлено, що, крім вологості, на коливання генератора з вміщеній в грунт котушкою L1 впливають частота генератора, глибина, на якій знаходиться котушка, і температура грунту. Довжина сполучних проводів від котушки до схеми не повинна перевищувати 1 м. У весняно-літній сезон прилад працює стабільно в режимі 24 години на добу.

Метод був запропонований в 2001 році журналом «Popular Electronics», однак електрична схема, наведена там, при повторенні виявилася непрацездатною. Додавши один транзистор і саморобну котушку, вдалося реалізувати коректно працюючий прилад (схема на рис. 2.27).

   

Рис. 2.27. Електрична схема датчика вологості грунту на автогенератори

Розміри котушки дозволяють застосовувати прилад на присадибній ділянці з будь-яким складом грунтів в будь-якому кліматичному поясі. А ось для контролю вологості землі, наприклад у квітковому горщику, якщо тільки квітка – не пальма, пристрій неефективно, тому що оптимальна глибина занурення котушки L1 становить 45-55 см; квітковий горщик такої глибини виявляється під рукою не завжди. Пристрій надійно працює, контролюючи вологість грунту, скажімо, в теплиці.

Транзистор VT2, котушка індуктивності L1 і конденсатори С2, СЗ утворюють автогенератор. Коливання збуджуються на частоті близько 16 кГц. При сухому грунті або розміщенні котушки L1 поза вологою середовища генерація відбувається нормально – амплітуда імпульсів на колекторі транзистора VT2 становить близько 3 В. Резистор R4 разом з конденсатором С4 пропускають імпульси автогенератора на частоті резонансу. Без нього чутливість приладу недостатня.

Транзистор VT1, включений за схемою емітерний повторювача, зменшує вплив навантажувальних ланцюгів на роботу генератора. Діоди VD1, VD2 перетворять імпульси автогенератора в постійний струм. Останній задає зсув на базі ключового транзистора ѴТЗ. Посилені транзистором ѴТ2 імпульси автогенератора проходять через розділовий конденсатор С5 (він не пропускає постійну складову напруги), випрямляються діодами VD1, VD2 і відкривають транзистор ѴТЗ – в результаті спрацює реле і зазвучить сирена. Пристрій сирени на схемі не показано.

Транзистор ѴТЗ включить реле К1, як тільки вихідна напруга генератора виявиться достатнім для відкривання цього транзистора. Якщо амплітуда імпульсів автогенератора на колекторі транзистора ѴТ2 мала (менш 1 В, що свідчить про вологому середовищі навколо L1), транзистор VT1 не відкривається повністю і напруги зсуву на базі ѴТЗ не достатньо для його відкриття. Реле знеструмлено.

В якості навантаження приладу дбайливий дачник може використовувати будь-яку схему звукової сигналізації або водяний насос з живленням від мережі 220 В. У цьому випадку контакти реле К1 повинні комутувати потужне реле на відповідну напругу, наприклад МКУ-48с, а воно своїми контактами буде подавати напругу на насос. Діод VD3 перешкоджає кидкам зворотного струму через перехід «емітер-колектор» ѴТЗ в моменти включення або виключення реле. Чутливість генератора до зміни вологості грунту встановлюється змінним резистором R3 (типу СП5-3).

Котушка L1 намотана на пластмасовому каркасі довжиною 30 см з зовнішнім діаметром 100 мм і містить 250 витків дроту марки ПЕЛ або ПЕВ діаметром 1 мм, намотаного виток до витка. Зверху намотка закріплюється подвійним шаром ізоляційної стрічки.

Елементи пристрою закріплюють на монтажну плату довжиною 50 х 70 мм. «Начинка» монтується в якому відповідному металевому корпусі. Движок змінного резистора через відкрите в корпусі повинен бути доступний для коригуючої регулювання ззовні. Усередині корпусу розміщується джерело живлення із знижуючим трансформатором і стабілізатором КР142ЕН8Б з вихідною напругою 12 В, само пристрій і додаткова схема звукової сигналізації. Світлодіод HL1 відображає режим «включено». Тумблер S1 подає харчування на схему. Корпус приладу повинен бути вологонепроникним. На торцевій стінці монтується роз’єм РП10-11, який з’єднує елементи схеми з живильним мережевим напругою 220 В, проводами котушки L1 і пристроєм звукового сигналізатора.

Всі постійні резистори – типу МЛТ-0, 25. Оксидні конденсатори С8, С9, що згладжують пульсації напруги, – типу К50-20. Конденсатори C1-С7 – типу КМ-6. Реле К1, крім зазначеного на схемі, може бути типу РЕС10 (виконання РС4.524.314), РЕС15 (ХП4.591.010) або аналогічне слабкострумове на напругу спрацювання 8-10 В. Діодний міст VD4-VD7 – будь-який малопотужний із серій КЦ402, КЦ405. Замість транзисторів серії КТ3102 можна застосувати прилади КТ315Б. Змінний резистор можна замінити на СП5-1ВБ. Стабілізатор D1 встановлювати на радіатор не потрібно, оскільки струм, споживаний схемою, дуже малий – 20 (50) мА ‘при вимкненому (включеному) реле К1. HL1-будь світлодіод. Трансформатор Т1 – типу TПП277-127/220-50 (необхідно з’єднати перемичками обмотки 3-7 і 12-13) або будь-який інший з напругою на вторинній обмотці 13-17 В.

При справних деталях пристрій починає працювати відразу-після збірки. Роботу генератора перевіряють на робочому столі, підключаючи щуп осцилографа до колектора транзистора VT2. Регулювання приладу зводиться до встановлення порогу, при якому зривається генерація автогенератора допомогою зміни величини опору R3 («чутливість»). Роблять це при тій же температурі середовища, при якій прилад буде здійснювати контроль вологості.

Для цього індуктивну котушку L1 поміщають в сухий грунт (наприклад в глибокий квітковий горщик) на глибину 20-30 см, подають харчування на схему приладу з підключеним пристроєм звукової сигналізації, зміною опору змінного резистора R3 домагаються включення реле К1 по спрацьовуванню сирени. Оптимальне положення движка R3 таке, коли пристрій буде працювати стабільно (реле К1 включатися) при серії з декількох перемикань тумблера SA1.

Після установки порога чутливості переходять до другого етапу регулювання – зволожують грунт в місці зондування котушки L1. Примусове зволоження зводиться до виливання на випробуваний ділянку землі 2-3 л води. Через хвилину звукова індикація приладу повинна припинитися. Регулювання може мати відміну від вказаної методики в залежності від складу грунту і її температури.

Кашкаров А. П. 500 схем для радіоаматорів. Електронні датчики.