Можно ли электроникой измерить глубину промерзания почвы ?

[_Vasilij_]

Хотел было сделать логгер температуры для мониторинга температуры почвы, разместить несколько датчиков ds18b20 вертикально на расстоянии 15-20см друг от друга, с максимальным разрешением, загерметизировать, запихнуть в почву и следить, переход через ноль узнать линейным интерполированием...начал отладку и понял даташитную погрешность 0,5°С, т.е. датчики связанные в пучок(т.е. читай в одной точке) показывают разную температуру, ну да ладно дельта эта более-менее постоянна - можно скоррелировать, но тут осознал, реальная вода же, она тоже не при 0 наверное замерзает...научные труды описывают измерение промерзания чисто физически - хитрая, но колба находящаяся в грунте, меряют слой льда, я же на удаленке хотел следить, вот теперь думаю вообще реально ли на ds18b20 это сделать, да и вобще как-то электронно ? как найти этот 0, ну допустим датчики в банку с водой и в морозилку, ждать замерзания, но там же тоже ведь послойная температура наверное будет...запутался вообщем

[Adagumer]

Я не пойму что Вас смущает, датчики включайте параллельно, каждый будет
показывать свою температуру, по ней видно будет глубина промерзания!

[kollaider]

Человек хочет именно кристаллизацию отловить как я понимаю. Не чистая вода в земле ведь.

[sstvov]

Электропроводность воды и льда сильно различается, возможно на этом можно что то придумать.

[Borodach]

Если учесть, что лёд не пропускает ток, то можно воткнуть в землю параллельно два штыря и измерять сопротивление между ними.
По мере промерзания, сопротивление будет увеличиваться, но вот с калибровкой придётся повозиться ...

[petrenko]

Подсказка :

Спойлер

Основная электрическая характеристика любой среды - диэлектрическая проницаемость - в случае воды демонстрирует необычные для жидкости особенности. Она очень велика, для статических электрических полей она равна 81, в то время как для большинства других веществ она не превышает значения 10 (для льда 3,25). Если на любое вещество воздействовать переменным электрическим полем, то диэлектрическая проницаемость перестанет быть постоянной величиной, а зависит от частоты приложенного поля, сильно уменьшаясь для высокочастотных полей. Но диэлектрическая проницаемость воды уменьшается не только в переменных во времени полях, но также и в пространственно переменных полях, т.е. вода является нелокально поляризующейся средой.

Большое значение диэлектрической проницаемости объясняется особенностями химического строения молекулы H2O. Большая величина статической диэлектрической проницаемости воды ε =81 связана с тем, что вода - сильно полярная жидкость и поэтому обладает мягкой ориентационной степенью свободы (т.е. вращения молекулярных диполей). Каждая молекула воды обладает значительным дипольным моментом. В отсутствие электрического поля диполи ориентированы случайным образом, и суммарное электрическое поле, создаваемое ими, равно нулю. Если воду поместить в электрическое поле, то диполи начнут переориентироваться так, чтобы ослабить приложенное поле. Такая картина наблюдается и в любой другой полярной жидкости, но вода благодаря большому значению дипольного момента молекул H2O способна очень сильно (в ~80 раз) ослабить внешнее поле. Так реагирует вода на внешнее электрическое поле, если приложенное поле постоянно по времени и слабо меняется (или вообще не меняется) в пространстве, заполняемом водой. В переменных электрических полях диэлектрическая проницаемость воды уменьшается с ростом частоты приложенного поля, достигая значения 4-5 для частот больше 10^12 Гц.

[Adagumer]

можно воткнуть в землю параллельно два штыря и измерять сопротивление между ними.

Дык человек хочет ещё и по глубине ситуацию отслеживать!

[-=Vovka=-]

при этом скорей всего придется еще учитывать влажность земли...

[sstvov]

Влажность на глубине не будет меняться быстро, тем более зимой.

[-=Vovka=-]

Все будет зависеть от типа почвы. Да и на следующий год влажность может быть другая

[petrenko]

Adagumer писал(а):

.. Дык человек хочет ещё* и по глубине ситуацию отслеживать! ..

*_Это ,судя по названию темы, вроде даже в первую очередь ..

А "подсказку" кто-нибудь прочитал ?

Ну да ладно, вот ещё подсказка :

Спойлер

Отношение скорости света с в вакууме к фазовой скорости ν света в среде :
n== c/ν == (ε*μ)^(1/2)
называется показателем преломления этой среды.
( ε – относительная диэлектрическая проницаемость,
μ – относительная магнитная проницаемость )
Для любой среды, кроме вакуума, величина n зависит от частоты э.-м.-излучения и от состояния среды ..

Ну и шутливый ответ на вопрос темы : " можно Ли электроникой ... ? " -> "поищите на «али» - Вам приборчик пришлёт Ли"

[smalcom]

Ну да ладно, вот ещё подсказка :

Вариант 1. Набор конденсаторов, расположенных вертикально друг над другом.
Вариант 2. Излучатель и набор приёмников расположенных вертикально друг над другом. По уровню сигнала определять место где преломляется радиоволна.
Угадал?

[petrenko]

^_Почти верно вариант №2 .

На самом деле можно применить уже готовые устройства
,хотя и самому при достаточной информированности и навыках тоже возможно сделать.
( для поисковых машин оптимально запросить по словам " глубину промерзания георадиолокацией " - на первых же трёх страницах "найскается"(с) достаточное разнообразие устройств и всяческие описания оных )

[_Vasilij_]

спасибо всем за наводки, действительно нашел даже картинку у электриков, им для заземления важна характеристика сопротивления грунта от температуры.



т.е. лавинообразный рост при кристаллизации, влажность грунта не учитывают, видимо не сильно надо.
Попробую, наверное, опять же разместить сенсоры с равным шагом по глубине и смотреть АЦП, как скачок - значит змерз.

[Borodach]

Adagumer писал(а):

можно воткнуть в землю параллельно два штыря и измерять сопротивление между ними.

Дык человек хочет ещё и по глубине ситуацию отслеживать!

Подразумевалось, что это будут штыри на глубину не менее одного метра ...

[СКАЗОЧНИК]

А для чего это нужно? Прям интересно стало.

[Borodach]

Сопротивление при не промёрзшей земле, между штырями, будет одно.
По мере того как земля будет промерзать, сопротивление будет уменьшаться, вот и вся "идея" ...

[smalcom]

А почему так? Земля изолятор, у воды понижается подвижность ионов, а при замерзании так вообще печалька приходить. Почему сопротивление уменьшается?

[СКАЗОЧНИК]

А как калибровку проводить датчика? А если там порода разная, одна более проводная, другая нет.

[_Vasilij_]

Вообщем как-то так получается, емкость - баночка, два электрода из нержы через пластиковую крышку до середины высоты банки, ds18b20 где-то там же посередине, ставлю в морозилку, температура падает, сопротивление увеличивается(АЦП падает), немного неправильно тестовую емкость сделал, штыри идут с самого верха, а надо бы до середины изолировать было, т.е. первая же корка льда дает маленький провал (на 37мин.), затем температура чуток в минус проваливается и нагревается - пошла кристаллизация, но это ж банка и морозилка, то есть вокруг лед, а внутри вода, вообщем 2 часа температура почти не падает, АЦП плавно снижается(сопротивление растет), а потом одновременно и температура ниже нуля пошла по датчику, а АЦП очень резко провалилась...вывод - кристаллизацию по АЦП отследить можно, а вот линейно интерполировать по двум датчикам температуры вряд ли - очень долго около нуля держится,т.е. один датчик показывает -0,5, следующий через 30см +0,5, где 0 никто не узнает, может и через 10см и через 20.