Техника и электроника

Электронные устройства для дома

Индикатор влажности почвы представляет собой несложное электронное устройство, предназначенное для контроля влажности почвы домашних растений.

Проводимость почвы существенно зависит от ее химического состава, плотности и количества находящейся в ней влаги. Если в почву, где посажено домашнее растение, поместить одноштыревой двухпроводный штекер, то сопротивление, измеренное между ее выводами, составит 15-30 кОм. Изменение сопротивления почвы указывает на изменение влагосодержания. При высыхании почвы ее сопротивление увеличивается, и наоборот, резкое уменьшение сопротивления говорит о чрезмерной влажности. Как то, так и другое состояние почвы отрицательно сказывается на жизнедеятельности растений.

Для обеспечения линейности шкалы измерительного прибора действие индикатора основано на неизменности тока, проходящего через зонд в почву с определенным сопротивлением. Разность потенциалов на зондовых контактах регистрируется прибором.

На рис. 13.1 показан базовый генератор стабильного тока. На транзистор VT1 через резистор R2 поступает ток смещения, который его открывает. По мере увеличения проходящего через транзистор тока напряжение на резисторе R1 растет. Когда напряжение на этом резисторе достигнет значения 0,6 В, открывается транзистор VT2, который пропускает избыточный ток через резистор R2 на землю. Таким образом, на резисторе R1 поддерживается постоянное напряжение, равное падению напряжения база — эмиттер транзистора VT2, а через эмиттер транзистора VT1 и через резистор R1 проходит постоянный по значению ток. Следовательно, через коллектор транзистора VT1 проходит неизменный ток независимо от значения приложенного напряжения или нагрузки (в определенных пределах), включенной в коллекторную цепь. Значение этого тока определяется сопротивлением резистора R1 и' напряжением база — эмиттер транзистора VT2. Для большинства кремниевых транзисторов значение тока составляет приблизительно 0,6/Rl А. Отвод постоянного тока осуществляется через любую шину питания и зависит от типа применяемых транзисторов (р-п-р или п-р-п). В схеме, приведенной на рис. 13.2, используются р-п-р транзисторы VT1 и VT2, поэтому ток протекает через положительную шину питания и зонд на землю. Токозадающее сопротивление, состоящее из последовательно включенных резисторов R2 и RP1, обеспечивает регулировку тока в пределах от 0,08 до 0,2 мА. В средней точке настройки переменного резистора RP1 значение тока составляет около 0,12 мА, поэтому для зонда и почвы с сопротивлением от 5 до 55 кОм падение напряжения составляет от 0,6 до 7,6 В. Напряжение, снимаемое с зонда, усиливается транзистором VT3, включенным по схеме повторителя напряжения. Напряжение эмиттера этого транзистора приблизительно на 0,6 В ниже напряжения его базы, поэтому напряжение на выходе будет иметь значение от 0 до 7 В для сопротивления почвы от 5 до 55 кОм. Зависимость напряжения от сопротивления почвы носит линейный характер. Общее сопротивление эмиттерной цепи вместе с сопротивлением измерительного прибора должно составлять 7 кОм. В соответствии с этим выбирается и сопротивление резистора R3. При этом значение стабильного тока, проходящего через измерительный прибор, в зависимости от напряжения изменяется в пределах 0—1 мА. В качестве измерительного прибора можно применять миллиамперметры, рассчитанные на любой диапазон, однако при этом необходимо изменять сопротивление резистора R3. Схема собирается на небольшой плате с 10 медными полосками по 24 отверстия в каждой. На рис. 13.3 представлена фольгированная сторона платы, в полосках которой сделано семь разрезов, а на рис. 13.4 — схема расположения элементов с пятью перемычками. Собранное на плате устройство градуируется следующим образом: к плате подключаются измерительный прибор и батарея, а между наконечниками зонда помещается резистор с сопротивлением 30 кОм (можно и 33 кОм).