Устройства сигнализации об уровне жидкости в горшке с растениями

Речь здесь идет о задаче длительного наблюдения за объек­том, в котором должна сохраняться минимально необходимая влажность. Соответствующие устройства описаны на примере гидропоники.

Опустившиеся листья, к сожалению, уже запоздалый сигнал о недостатке жидкости в цветочном горшке, электронное устрой­ство сообщит об этом своевременно. Сигнал подается, если уровень жидкости упадет ниже двух опущенных в горшок электродов(рис. 4.55). Этими электродами могут быть, например, графит­ные стержни от батарей для карманного фонаря. К металлическим колпачкам стержней припаиваются изолированные медные про­вода. Места пайки следует защитить от коррозии слоем лака.

Сигнал может вызывать периодические загорания лампы или звучание громкоговорителя. Схема, представленная на рис. 4.56 (сравни с рис. 4.22), позволяет реализовать оба эти варианта (значения в скобках даны для «светового» варианта). При питании схемы от двух миниатюрных аккумуляторов RZP2 лампа подает сигнал о недостатке жидкости в виде коротких вспышек между длинными паузами в течение примерно двух суток. При использо­вании же трех цилиндрических элементов R20 вспышки лампы продолжаются в течение 14 суток, однако растения за это время наверняка погибнут. Для работы с громкоговорителем достаточно напряжения 2 В, т. е. одного аккумулятора RZP2, причем подача сигнала продолжается в течение 4 суток.

Схема охвачена цепью обратной связи R2C, генерация начи­нается как только нарушается связь электродов через проводя­щую жидкость. Как видно из рис. 4.56, и в этом случае речь идет о мультивибраторе на транзисторах со взаимно дополняющими структурами и с малым током покоя. Соответственно, транзистор VI выбран n-р-n (например, SF126, SF136, SS216 групп С или D, выпускаемые в ГДР). Транзистор V2 — маломощный транзистор р-n-р, например из выпускаемых в ГДР германиевых транзисторов GC121 и GC301 (по меньшей мере относящихся к группе 8 усиления по току). Резистор V4 ограничивает диапазон регулировки. Частота генератора зависит прежде всего от номиналов конденса­тора С и потенциометра R1, Потенциометр R2 определяет время горения лампы в течение каждого периода (или время подачи звуковой частоты), причем чем больше сопротивление R2, тем больше это время. Длительность паузы устанавливают потенцио­метром R1, т. е. его сопротивление также определяет потребление тока устройством. Но, если оно выбрано слишком большим, колебания не наступают, если же слишком малым, возрастает потребляемый ток.

Акустический сигнал рассматриваемого устройства, который, конечно, не обязан поднимать с постели среди ночи, но может быть рассчитан на звучание в течение продолжительного времени, должен быть достаточно резким. Мигающая лампа не относится к числу экономичных решений, и, наоборот, светодиоды оказы­ваются здесь почти идеальным решением. Кроме того, устройство сигнализации можно при этом выполнить миниатюрным. На рис. 4.57 показана схема устройства с несколько другими номина­лами и с диодом, излучающим красный свет, на выходе. Здесь нет элементов регулировки, поэтому режим работы должен быть определен и выбран при настройке. Для этого вначале вместо резистора сопротивлением 220 кОм впаивают потенциометр сопротивлением 470 кОм, а вместо резистора 1 кОм в цепи обрат­ной связи — потенциометр 4,7 кОм.

Все устройство можно расположить на одной плате размерами 25X40 мм, для сборки конструкции нужно из фольгированного гетинакса вырезать еще две пластинки такого размера, как и плата, между которыми установить два никелево-кадмиевых акку­мулятора емкостью по 225 мА ч. Весь блок следует стянуть отрезками проволоки диаметром 1 мм и поместить в корпус, например, из пластмассы.

При номиналах, указанных на схеме, устройство имеет при­мерно следующие характеристики: ток в состоянии покоя 50 мкА, при подаче сигнала — 2 мА, частота миганий от 0,5 до 1 Гц, время готовности 6 месяцев (только за счет саморазрядки аккумуля­торов), продолжительность подачи сигналов при свежих аккуму­ляторах 5 суток. При длинных проводах импульсная помеха (например, включение люминисцентной лампы) может иногда вызвать вспышку диода. Однако об опасности засыхания растений говорят только его пе­риодические мигания. Если время от времени требуется проверять состояние аккумулято­ров, то провода, иду­щие к датчикам, соеди­няют выключателем. При его включении диод должен мигать.

В устройстве по схеме на рис. 4.56 транзистор VI аналогичный КТ351В, КТ359Б, V2 — КТ209В, возможно при­менение КТ361Г.

В устройстве по схеме на рис. 4.57 светодиод АЛ102А или АЛ102Б, диод — Д105Б, кремниевый n-р-n транзистор КТ312Б, р-n-р — КТ361 Г.

Дополнительный комфорт при использовании сигнального устройства дает коммутационное устройство (рис. 4.58), которое может быть заменено переключателем (что требует увеличения размеров корпуса). Положение штекера а соответствует варианту слежения за минимальным уровнем жидкости, положение б — за наполнением горшка, причем диод начинает мигать при дости­жении максимально допустимого уровня жидкости. Для гидро­поники с несколькими раздельными горшками целесообразно оборудовать центральное устройство сигнализации, построенное по последовательной или параллельной схе­ме (рис. 4.59). В пер­вом случае электроды датчика вызывают по­дачу сигнала тревоги, если хотя бы одна пара из них регистрирует опускание уровня жид­кости ниже допускае­мого. Но этот вариант требует последующей проверки вручную всех горшков, чтобы обна­ружить тот из них, из которого был подан сигнал. Но проще вы­явить это с помощью выключателей, распо­ложенных на централь­ном устройстве, последовательно замыкая пары электродов, пока не будут найдены подавшие сигнал. Однако следует учитывать ве­роятность подачи сигнала одновременно от двух или более горшков. На рис. 4.60 представлен более простой вариант схемы выяв­ления нужного горшка, в котором вместо гашения сигнала посред­ством замыкания электродов кнопками проверки к горшкам после­довательно подключается устройство сигнализации. Мигания диода начинаются при подключении устройства к горшку, в котором уровень жидкости слишком низок. Недостатком этого варианта является большое количество проводов, ведущих к центральному устройству. Возможен и вариант с параллельным подключением горшков, но при децентрализованном применении источников напряжения.