(ni¿sze wartoœci w praktyce nie wystêpu-
j¹) do 2 V. Nominalna wartoœæ napiêcia
wejœciowego to 1 V. O zniekszta³ceniach
jest trudno coœ powiedzieæ. W warunkach
amatorskich s¹ one niemierzalne. Mo¿na
oczekiwaæ, ¿e nie powinny one przekra-
czaæ 0,01% dla maksymalnego podbicia
wszystkich regulatorów przy amplitudzie
sygna³u wejœciowego 1 V.

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zalicze-
niem pocztowym. P³ytki mo¿na zama-
wiaæ w redakcji PE.
Cena:

p³ytka numer 587 – 3,70 z³
+ koszty wysy³ki (10 z³).

33

4/2001

Elektronika domowa

à Bogdan Tomsia

US1

– LM 833, patrz Tabela 1

R4, R17

– 1 k

W/0,125 W

R2

– 1,5 k

W/0,125 W

R10, R15 – 4,7 k

W/0,125 W

Wykaz elementów

Pó³przewodniki

Rezystory

R9

– 6,8 k

W/0,125 W

R5, R6,
R11, R12 – 10 k

W/0,125 W

R7

– 30 k

W/0,125 W

R16

– 47 k

W/0,125 W

R3

– 75 k

W/0,125 W

R1, R8

– 100 k

W/0,125 W

R13, R14 – 750 k

W/0,125 W

P1÷P3

– 100 k

W-W typ RV 166N(PH)

dla wersji stereo, RV 16LN (PH)
dla wersji mono

C7

– 3,3 pF/50 V ceramiczny

C13

– 100 pF/50 V ceramiczny

C9, C10

– 47 nF/50 V ceramiczny

C6

– 750 pF/25 V KSF-20-ZM

Rezystory

Kondensatory

C3, C4

– 1,6 nF/25 V KSF-020-ZM

C5

– 4,7 nF/100V MKSE-20

C2

– 33 nF/63 V MKSE-20

C1, C8,
C11, C12 – 10

mF/25 V

p³ytka drukowana

numer 587

Kondensatory

Inne

Woda jest ¿yciodajna. O tym proza-

icznym fakcie wiedz¹ chyba wszyscy.
Zbli¿aj¹ce siê wielkimi krokami lato
sprawia, ¿e konieczne jest zadbanie
o zielone roœliny w naszym domu lub
ogrodzie. Pomocne mo¿e siê tu okazaæ
urz¹dzenie, które zaprojektowa³em d¹-
¿¹c do automatyzacji czynnoœci domo-
wych. Automatyczna konewka jest
szczególnie wygodna w okresie waka-
cyjnym, gdy nie ma komu opiekowaæ
siê przydomowym trawnikiem. Zalet¹
urz¹dzenia jest utrzymywanie w miarê

sta³ej wilgotnoœci gleby nawet w czasie
kiedy domownicy mog¹ poœwiêciæ swój
cenny czas na podlewanie. Dziêki temu
mo¿na te¿ zaoszczêdziæ wodê, gdy¿
uk³ad nie dopuszcza do zbêdnego,
nadmiernego i nawet szkodliwego dla
roœlin nawilgocenia gleby. Oczywiœcie
w czasie gdy pada deszcz uk³ad nie bê-
dzie podlewa³ zieleni.

Urz¹dzenie jest tak¿e „inteligentne”

i nie podlewa trawnika w pe³nym s³oñ-
cu. Przyczyny dla których nie nale¿y
podlewaæ roœlin w pe³nym s³oñcu s¹

dwie. Pierwsza to du¿e parowanie
i zwi¹zane z tym straty wody. Druga
przyczyna to krople osiadaj¹ce na roœli-
nach. Krople tworz¹ miniaturowe so-
czewki powoduj¹ce skupianie promieni
s³onecznych na liœciach i ³odygach, co
mo¿e doprowadziæ do poparzenia ro-
œlin. Gdy pada naturalny deszcz niebo
z regu³y zasnute jest chmurami i roœli-
nom nie grozi poparzenie.

Elektroniczna konewka sk³ada siê

z tajmera i dwóch przetworników wiel-
koœci nieelektrycznych. Pierwszym prze-
twornikiem jest uk³ad pomiaru wilgot-
noœci gleby. W najprostszym rozwi¹za-
niu mo¿na mierzyæ rezystancjê pomiê-
dzy dwoma elektrodami wbitymi w zie-
miê. Zale¿noœæ pomiêdzy wilgotnoœci¹
a rezystancj¹ jest prosta. W glebie wil-
gotnej rezystancja miêdzy elektrodami
jest mniejsza ni¿ w glebie suchej. Warto-
œci liczbowe zale¿¹ od kilku czynników:
wielkoœci (powierzchni) elektrod, g³êbo-
koœci ich umieszczenia w glebie, odle-
g³oœci pomiêdzy elektrodami i co bar-
dzo wa¿ne od kwasowoœci gleby. Nie
zmienia to faktu koñcowej prostej zale¿-
noœci. Obie elektrody powinny byæ wy-
konane z tego samego materia³u odpor-
nego na korozjê. Mog¹ to byæ dwa czte-
rocalowe (10 cm) gwoŸdzie ocynkowa-
ne, lub dwa prêty ze stali nierdzewnej.
To drugie rozwi¹zanie jest k³opotliwe
i kosztowne. GwoŸdzie w zupe³noœci wy-
starcz¹. Bardzo wa¿ne jest aby pokrycie
elektrod by³o „szczelne” i identyczne

Ostatnimi laty coraz czêœciej nasz kraj nawiedzaj¹ fale upa³ów, a co z tym
zwi¹zane tak¿e susze. Zielone roœliny rosn¹ce w ogrodzie lub te¿ donicz-
kach s¹ wiêc skazane na rêczne podlewanie. Zbli¿aj¹ce siê wakacje i zwi¹-
zane z nimi wyjazdy stwarzaj¹ szczególne zagro¿enie dla naszych roœlinek.
Proponujemy wykonanie prostego automatu czuwaj¹cego nad ¿yciodajn¹
wilgotnoœci¹ gleby. Automatyczna konewka jest tak¿e inteligentna i nie
podlewa trawnika w pe³nym s³oñcu, lecz czeka do zmierzchu.

Automatyczna konewka

do domu i ogrodu

Opis uk³adu

w obu elektrodach. W przeciwnym wy-
padku otrzyma siê ogniwo elektryczne
mog¹ce fa³szowaæ wynik. Napiêcie ta-
kiego zbêdnego ogniwa mo¿e osi¹gn¹æ
setki miliwoltów.

Typowo rezystancja wilgotnej gleby

wynosi 200÷500 k

W, choæ wartoœæ ta

z powodzeniem mo¿e te¿ byæ mniejsza
nawet rzêdu kilkudziesiêciu kiloomów.
Dla gleby suchej wartoϾ rezystancji jest
wy¿sza i z regu³y przekracza 1 M

W. Gle-

ba sucha jak przys³owiowy pieprz mo¿e
wykazywaæ rezystancjê nawet rezystan-
cjê przekraczaj¹c¹ 20 M

W.

Uk³ad pomiaru wilgotnoœci gleby

sk³ada siê z dzielnika napiêciowego
który tworzy rezystor R1 i rezystancja
gleby. Napiêcie z tego dzielnika przez
uk³ad ca³kuj¹cy R2, C2 doprowadzone
jest do komparatora US1A. Zadaniem
uk³adu ca³kuj¹cego o du¿ej sta³ej czaso-
wej

t=10 s jest wyeliminowanie za-

k³óceñ jakie mog¹ docieraæ do elektrod.
Przyk³adem takich zak³óceñ mog¹ byæ
odleg³e wy³adowania atmosferyczne,
lub ró¿nego rodzaju impulsy zak³ócaj¹ce
wywo³ane pr¹dami b³¹dz¹cymi powsta-
j¹cymi na skutek up³ywu du¿ych warto-
œci pr¹du do ziemi (np. pr¹d up³ywu
z szyn tramwajowych lub kolejowych.
Dodatkowo zak³ócenia impulsowe blo-
kowane s¹ przez kondensator C2.

Drugim wa¿nym elementem uk³adu

pomiaru rezystancji s¹ diody D2 i D3
zabezpieczaj¹ce wejœcie komparatora
US1A przed uszkodzeniem ewentualny-
mi przepiêciami, które nie zostan¹ st³u-
mione przez uk³ad ca³kuj¹cy. Trudno po-
wiedzieæ czy takie przepiêcia mog¹ wy-
st¹piæ, zw³aszcza trwaj¹ce d³ugo ale le-
piej „dmuchaæ na zimne”.

W czasie gdy gleba jest wilgotna

a jej rezystancja jest ma³a napiêcie na
wejœciu odwracaj¹cym komparatora
US1A jest ni¿sze od napiêcia referencyj-
nego dostarczanego do wejœcia nieod-
wracaj¹cego przez dzielnik R3, P1, R4.
W takiej sytuacji na wyjœciu komparato-
ra wystêpuje stan wysoki. Gdy ziemia
wyschnie polaryzacja napiêæ na wejœciu
komparatora ulegnie zmianie i wyjœcie
zmieni stan na niski (rys. 2).

Podobnie dzia³a uk³ad zmierzcho-

wy, w którym jako element œwiat³oczu³y
zastosowano fotorezystor. Tak¿e tu za-
stosowano uk³ad ca³kuj¹cy o sta³ej cza-
sowej

t=10 s. Zadaniem uk³adu ca³ku-

j¹cego jest eliminowanie krótkotrwa³ych
oœwietleñ fotorezystora w czasie pano-

wania ciemnoœci. Takie oœwietlenia mo-
g¹ byæ wywo³ane b³yskawicami, lub
œwiat³ami przeje¿d¿aj¹cych w pobli¿u
samochodów.

Gdy jest jasno rezystancja fotorezy-

stora jest niska i na wyjœciu komparato-
ra US1B wystêpuje stan wysoki. Na-
tomiast po zapadniêciu zmierz-

chu komparator zmienia stan wyjœcia
na niski (rys. 2).

Kolejnym elementem urz¹dzenia

jest tajmer. Wykorzystano tu uk³ad CD
4541 (US2) doskonale nadaj¹cy siê do
generowania d³ugich impulsów. W sk³ad
tajmera wchodzi generator RC (R15,
R16, C6), programowany dzielnik czê-

C7

47n

78L12

C8

100

m

F

/16V

U

wy

LM

U

we

C9

470

m

F

/25V

~220V

FR1

100k

10uF

C4

1k

R10

10k

10k

US1B

6

1N4148

R17

47k

1N4148

D6

+12V

US3

+U

pk

PR1

GB008

TR1

TS2/034

B1

63mA

doniczka, trawnik,

drzewo, itp.

10k

P2

R11

1k

2,2M

5

D5

7

R15

470n

C6

R16

47k

R18

R7

10k*

R8

51k

100k

R9

TL082

R12

1N4148

D4

MR

6

CD 4541

US2

8

Q

GND

AR

Q/Q

7

5

9

1N4148

D7

22k

R19

T1

BC547B

22k

123

C

RTC

RS

E2

E1

220k

C1

47

m

F

R2

C2

47n

D3

10k

2

4

US1A

1

Vcc

14

A

M

10

B

R14

100k

R21

Pk1

BC547B

T2

X2

10k

R4

1k

1m

F

C3

1m

F

C5

12

13

elektrody z prêtów

ocynkowanych,

stali nierdzewnej

1M*

R1

D1

D2

P1

R5

1k

R3

R13

100k

R20

4,7k

D8

4148

1N

X1

3

8

+

2,2M

R6

JP1

JP2

+12V

+U

pk

Rys. 1 Schemat ideowy automatycznej konewki

34

4/2001

Automatyczna konewka

stotliwoœci i uk³ady steruj¹ce. Czêstotli-
woϾ pracy generatora ustawiono na ok.
18 Hz. Czêstotliwoœæ t¹ mo¿na zmieniaæ
przez dobór wartoœci rezystorów R15,
R16 i kondensatora C6. Jako C6 powin-
no siê stosowaæ kondensator poliestro-
wy (MKSE). Poni¿ej zamieszczono przy-
bli¿ony wzór do obliczania czêstotliwo-
œci pracy generatora:

Czêstotliwoœæ generatora jest dzie-

lona przez wewnêtrzne programowane
dzielniki. Mo¿liwe s¹ do wyboru cztery
ustawienia stopnia podzia³u, wybierane
przy pomocy zworek (jumperów) JP1
i JP2. Wartoœci stopnia podzia³u zamie-
szczono w Tabeli 1 wraz z odpowiadaj¹-
cymi im czasami trwania impulsu wyj-
œciowego przy podanej czêstotliwoœci
pracy generatora równej 18 Hz.

Pewnego wyjaœnienia wymaga czas

trwania impulsu wyjœciowego. Wype³-
nienie przebiegu wyjœciowego wynosi
1/2. Dlatego te¿ czas trwania impulsu,
zarówno dla stanu wysokiego jak i ni-
skiego równy jest po³owie okresu.

Uk³ad tajmera posiada wewnêtrzne

zerowanie dzielników i generatora po
w³¹czeniu zasilania, co jest bardzo wy-
godne. Do g³ównego wejœcia zeruj¹cego
(nó¿ka 6 US2) doprowadzona jest suma
logiczna sygna³ów z obu komparatorów.
Zatem gdy ziemia jest sucha a mamy
dzieñ tajmer jest wyzerowany. Dopiero
po zapadniêciu zmroku, gdy na obu
wyjœciach komparatorów pojawi¹ siê
stany niskie tajmer zostanie odblokowa-
ny. Rozpocznie siê wtedy odliczanie cza-
su. W tym stanie wyjœcie tajmera
Q (nó¿ka 8 US2) pozostaje w dalszym
ci¹gu w stanie niskim. Stan niski z wyj-
œcia Q tajmera i stan niski na obu wyj-
œciach komparatorów doprowadzony

jest do sumatora diodowego D6 i D7.
Powoduje to zablokowanie tranzystora
T1 i w³¹czenie tranzystora T2 urucha-
miaj¹cego przekaŸnik Pk1. Zaczyna siê
podlewanie.

Po odmierzeniu odcinka czasu taj-

mer zmienia stan wyjœcia na wysoki
w³¹czaj¹c tym samym tranzystor T1
i blokuj¹c tranzystor T2. Nastêpuje teraz
przerwa w podlewaniu. Po której nastê-
puje nastêpny cykl podlewania. Drugi
cykl podlewania rozpocznie siê pod wa-
runkiem, ¿e po pierwszym cyklu ziemia
nie zosta³a dostatecznie nawilgocona.
W chwili osi¹gniêci dostatecznej wilgot-
noœci uk³ad wy³¹czy siê sam.

W automatycznej konewce przewi-

dziano dwa rodzaje wy³¹czenia. Pierw-
szy z nich to natychmiastowe wy³¹cze-
nie podlewania z chwil¹ osi¹gniêcia za-
³o¿onej wilgotnoœci, kiedy to kompara-
tor US1A zmieni stan wyjœcia na wysoki
co spowoduje wyzerowanie tajmera
i równoczesne wysterowanie tranzystora
T1 blokuj¹cego przekaŸnik Pk1. W tym
przypadku nie montuje siê diody D1.
Ten rodzaj pracy jest wygodny gdy pod-
lewa siê roœliny w doniczkach.

Drugi rodzaj wy³¹czania to zakoñ-

czenie pe³nego cyklu podlewania i wy-
zerowanie tajmera. Uzyskano to dziêki
diodzie D1, która w trakcie podlewania
jest spolaryzowana w kierunku przewo-
dzenia i doprowadza napiêcie dodatnie
do wejœcia komparatora US1A unie-
mo¿liwiaj¹c tym samym zmianê stanu
jego wyjœcia na wysoki mimo tego, ¿e
gleba osi¹gnê³a ju¿ za³o¿on¹ wilgot-
noϾ. Ten rodzaj pracy przewidziano dla
podlewania trawników. Uniemo¿liwie-
nie przerwania cyklu podlewania ma
na celu wyeliminowanie b³êdnego wy-
³¹czenia uk³adu kiedy to np. wiatr spo-
woduje bezpoœrednie spryskanie czujni-
ka wilgotnoœci, fa³szuj¹c tym samym
wynik pomiaru.

Nastanie dnia powoduje zakoñcze-

nie podlewania nawet je¿eli ziemia po-
zostanie niedostatecznie nawodniona co
wydaje siê nieprawdopodobne.

Elementem wykonawczym w³¹cza-

j¹cym podlewanie mo¿e byæ w przy-
padku roœlin doniczkowych pompka od
spryskiwacza samochodowego. Jej wy-
dajnoœæ idealnie nadaje siê do tego ce-
lu. Pompkê spryskiwacza mo¿na zasiliæ
napiêciem niestabilizowanym +U

t

. Ko-

nieczne jest wtedy zastosowanie zewnê-
trznego transformatora o wiêkszej mo-

cy, gdy¿ ten przewidziany na p³ytce dru-
kowanej wystarcza tylko do zasilania
uk³adu i przekaŸnika Pk1.

Do podlewania trawników mo¿na

wykorzystaæ zawory wodne od pralki
automatycznej. Poniewa¿ przekrój za-
worów jest ma³y mo¿na po³¹czyæ rów-
nolegle dwa zawory (zawór prania
wstêpnego i zasadniczego). Ze wzglêdu
na obecnoœæ wody wszelkie pod³¹cze-
nia zaworów do sieci 220 V nale¿y wy-
konaæ bardzo starannie i dok³adnie za-
izolowaæ. Brak nale¿ytego zabezpiecze-
nia mo¿e doprowadziæ do pora¿enia
pr¹dem.

Zmontowane urz¹dzenie wymaga

regulacji. Elektrody takie jak podano
wczeœniej umieszcza siê w ziemi wbite
na g³êbokoœæ ok. 5 cm. w odleg³oœci
ok. 5 cm od siebie. Reguluj¹c poten-
cjometrem P1 ustawia siê próg zadzia-
³ania komparatora US1A dla po¿¹danej
wilgotnoœci. W czasie prób mo¿e oka-
zaæ konieczne dobranie wartoœci rezy-
stora R1, je¿eli nie uda siê ustawiæ pro-
gu zadzia³ania komparatora przy po-
mocy potencjometru P1. Mo¿na te¿
zmieniæ odleg³oœæ miêdzy elektrodami.
Elektrody powinny byæ umieszczone
w miejscu podlewanym, lecz os³oniê-
tym przed bezpoœrednim padaniem
wody. Mo¿na je przykryæ niewielkim
kawa³kiem plastiku.

Podobnie reguluje siê uk³ad wy³¹cz-

nika zmierzchowego. O zmierzchu usta-
wia siê potencjometr P2 na skraju za-
dzia³ania komparatora US1B. W wy³¹cz-
niku zmierzchowym mo¿na zastosowaæ
inny fotorezystor ni¿ podany na sche-
macie ideowym. Konieczne jest wtedy
dobranie wartoœci rezystora R7.

Po tych czynnoœciach wstêpnych

uk³ad jest gotowy do pracy. Pozostaje
tylko wyjazd na weekend lub wakacje
a roœlinki nigdy nie bêd¹ mia³y sucho.

35

4/2001

Automatyczna konewka

R16

[

k

W

]

»2×R15

[

k

W

]

f

[

Hz

]

»

2,3

×R15

[

k

W

]

×C6

[

mF

]

1000

WE A

WE B

St. Podz

Czas

[min]

0 8192

3,8

0 1024

0,5

1

0

256 0,1

1

1

0

1

65536 30,0

Tabela 1 – Wartoœci stopnia podzia³u

wewnêtrznych dzielników
uk³adu CD 4541

US1

– TL 082

US2

– CD 4541

US3

– LM 78L12

T1, T2

– BC 547B

D1÷D8

– 1N4148

PR1

– GB 008 1 A/100 V

R3, R4,
R9, R10

– 1 k

W/0,125 W

R20

– 4,7 k

W/0,125 W

R5, R11

– 10 k

W/0,125 W

Wykaz elementów

Pó³przewodniki

Rezystory

P³ytki drukowane wysy³ane s¹ za zali-
czeniem pocztowym. P³ytki mo¿na za-
mawiaæ w redakcji PE.
Cena:

p³ytka numer 586 – 5,90 z³
+ koszty wysy³ki (10 z³).

t

t

t

t

t<

t gdy brak D1

t=

t gdy jest D1

PODLEWANIE

STOP

Kolektor

T2

PRZERWA

PODL.

STOP

PODLEWANIE

PRZERWA

STOP

nó¿ka 8

US2

ZEROWANIE

ZEROWANIE

ZEROWANIE

US2

nó¿ka 6

nó¿ka 7

US1B

JASNO

CIEMNO

nó¿ka 1

US1A

WILGOTNO

SUCHO

WILGOTNO

WILGOTNO

SUCHO

Rys. 2 Harmonogramy czasowe pracy uk³adu

586

586

E2

R8

R17

C1

C5

C4

C3

CD4541

R18

D6

X1

X2

D8

Pk1

B1

63mA

~220V

TS 2/034

RX-81P

T1

R14

R13

D7

R19

R16

R12

R11

R6

R5

R10

US1

TL

082

FR

R4

R2

E1

D1

P2

R1

P1

R3

R7

R9

D5

D2
D4

D3

C6

R15

US2

JP2

JP1

R20

R21

T2

C7

C8

US3

C9

–

+

~

~

PR1

Rys. 3 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów

36

4/2001

Automatyczna konewka

à Tomasz Niewiadowski

R7

– 10 k

W/0,125 W

patrz opis w tekœcie

R19, R21

– 22 k

W/0,125 W

R17, R18

– 47 k

W/0,125 W

R15

– 51 k

W/0,125 W

R8, R13,
R14, R16

– 100 k

W/0,125 W

R2

– 220 k

W/0,125 W

R1

– 1 M

W/0,125 W

patrz opis w tekœcie

R6, R12

– 2,2 M

W/0,125 W

P1, P2

– 10 k

W TVP 1232

Rezystory cd.

C2, C7

– 47 nF/50 V ceramiczny

C6

– 470 nF/50 V MKSE-20

C3

– 1

mF/63 V

C4, C5

– 10

mF/25 V

C1

– 47

mF/25 V

C8

– 100

mF/16 V

C9

– 470

mF/25 V

FR1

– fotorezystor 10 k

W

JP1, JP2

– JUMPER

Pk1

– RX-81P 12 V

B1

– WTAT 63 mA/250 V

Kondensatory cd.

Inne

TR1

– TS 2/034

p³ytka drukowana

numer 586

Inne cd.