Postavil jsem si automat pro zalévání trávníku ke kterému potřebuji vyhodnocení stavů vlhkosti. Mé první zkušenosti s DC snímačem byla slepá ulička. Tento snímač vlhkosti vysílá do elektrod (Cu plocha na PCB, nebo drátěné elektrody v hlíně květiny - dostatečně daleko od sebe) střídavý signál a tím zamezuje projevům koroze elektrod a rozkladu vody. Na snímači můžeme použít výstup: a) vlhkost/frekvence b) vlhkost/napětí c) vlhkost/proud...

Napájecí napětí snímače: 4 - 15 VDC (V2.0 2.2V-18V)
Výstupní frekvence za sucha: cca 50 Hz (nekonečný odpor na elektrodách)
Výstupní frekvence za mokra: cca 5 kHz (nulový odpor na elektrodách)
Typ výstupu: otevřený kolektor - obdélníkový průběh
Příkon snímače cca: 200 ± 10μA od sucha až 1000μA za mokra
Napěťový výstup cca: 0,2 - 1 Volt
Provozní teplota cca: 0° C až +70° C (pro mínus nemá snímač smysl)
Připojení k automatu: cca 5m (stíněná dvojlinka)
Životnost: ? zatím netuším (závisí na prostředí a kontaminujících látkách deště) PCB jsem pocínoval ručně - nedoporučuji chemické cínování viz níže...

DONATE (v příloze navíc deska spojů Eagle, Gerber, STL, GCODE pro PET-G)

Po nějaké době jsem "oprášil" snímač deště a udělal verzi 2.0. Snímač bude použit v jiných konstrukcích. Schéma je stejné, ale je vypuštěn stabilizátor (aby zařízení mohlo pracovat na 2 tužkové baterie od cca 2.2V), je použit jiný typ obvodu 555 a je upravena deska pro budoucí 3D krabičku...

Schéma zapojení snímače deště (vlhkosti) V2.0

Plošný spoj v provedení SMD - prototyp V2.0

Foto osazené desky

Připojení vodičů ke snímači (nezapomeneme připojit Pull-Up rezistor mezi výstup a napájení - použil jsem 1 KOhm rezistor)

Test a měření (při 2.4V zdroji - jako 2 tužkové baterie 11.9.2018)

Za sucha cca 50Hz

Elektrody "pokapané" vodou cca 3KHz

Frekvence je stabilní a při provozu se pohybuje +- jednotky Hz (na stole po hodině provozu byla frekvence stále cca 50Hz a ve vodě 5KHz).

Seznam součástek
(orientační seznam, lze osadit podobné hodnoty - není kritické. mimo 7555!)

Položka	Hodnota	Odkaz	cena za kus	Celkem
IO1	ICM7555IBAZ SO8	https://www.tme.eu/cz/details/icm7555ibaz/obvody-watchdog-a-reset/renesas-intersil/	13.8,-	13.8,-
R1, R pull-UP	1k 1206	https://www.tme.eu/cz/details/1206s4j0102t5e/rezistory-smd-1206/royal-ohm/	0.32,-/2x	0.64,-
R2, R3	390 1206	https://www.tme.eu/cz/details/crcw1206390rjntabc/rezistory-smd-1206/vishay/	0.7,-/2x	1.4,-
R4	150k 1206	https://www.tme.eu/cz/details/crcw1206150kfktabc/rezistory-smd-1206/vishay/	0.7,-	0.7,-
R5	47k 1206	https://www.tme.eu/cz/details/smd1206-47k/rezistory-smd-1206/royal-ohm/1206s4j0473t5e/	0.4,-	0.4,-
C1	100n 1206	https://www.tme.eu/cz/details/cc1206krx7r9104/kondenzatory-mlcc-smd-1206/yageo/cc1206krx7r9bb104/	1.3,-	1.3,-
C2, C3, C4	4,7uF 1206	https://www.tme.eu/cz/details/gcm31cr71e475ka55l/kondenzatory-mlcc-smd-1206/murata/	7.9,-	7.9,-
CN	4 pin hřeben	není potřeba, lze rovnou připájet vodiče	0-,	0,-
Celkem				26,-

3D krabička

Materiál PET-G

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"