Датчик влажности почвы для Ардуино

Оглавление статьи: Датчик влажности почвы для Ардуино
Содержание

Модуль измерения влажности почвы — устройство для определения уровня влажности окружающей его земли. В бытовой сфере такой датчик позволит вовремя узнать об избыточном поливе или, наоборот, недостаточном. Пригодится он для ухода за садовыми и домашними растениями, в ряде ситуаций может предупредить, например, о протечке. Благодаря простоте и доступности платформа Arduino обеспечивает удобную программно-аппаратную базу для создания такого приспособления и снабжения его различными функциями: датчик влажности почвы Ардуино может оповещать владельца, инициировать автоматический полив и прочие действия.

датчик влажности почвы Ардуино

Обзор датчиков

Сенсор влажности почвы, он же гигрометр, определяет влажность земли, для чего чувствительный элемент необходимо погружать в нее. Принцип действия основан на измерении сопротивления: если почва высохшая, сопротивление будет выше, а ток меньше. Когда же она увлажняется, сопротивление падает, ток увеличивается. Мониторя генерируемый на выходе аналоговый сигнал, управляющая схема датчика делает вывод об уровне влажности и выполняет действия согласно заложенной логике.

Мониторинг влажности пригодится и дома, чтобы вовремя полить цветы и не дать им погибнуть, и в приусадебном хозяйстве, и в любых исследовательских проектах, где необходимо отслеживать этот параметр. Для Ардуино существуют различные разновидности таких сенсоров, но все они работают по одному и тому же принципу.

Интересно: платформа позволяет с нуля создать собственную прошивку контроллера. Этому способствует обширный и хорошо документированный инструментарий разработчика.

Устройство состоит из трех компонентов:

  • погружной щуп с электродами;
  • комплект проводов;
  • управляющий блок.

Комплектующие

Щуп соединяется с платой, а последняя подключается непосредственно к мини контроллеру Arduino. Все подобные модули имеют три или четыре выхода:

  • S — сигнальный (цифровой/аналоговый);
  • VCC — питание;
  • GND — заземление.

Для работы системы (например, вывода индикации, отправки оповещения или запуска полива) в Ардуино должен быть загружен соответствующий сценарий. Его можно написать самостоятельно или воспользоваться одним из представленных в интернете скетчей, доработав его при необходимости.

сценарий

Датчик может подключаться и к аналоговому, и цифровому входу платы Ардуино.

Схема подключения

Принцип соединения гигрометра с Arduino общий для всех видов сенсоров.

  • Выход VCC подключается к Arduino на 5В-контакт.
  • GND соединяется с соответствующим контактом Ардуино.
  • Сигнальный выход — с сигнальным входом (аналоговым или цифровым, в зависимости от ситуации).

Возможности платы Ардуино позволяют реализовать различные способы считывания. Можно, например, выводить показатели на небольшой LCD-дисплей, включать или выключать диоды, инициировать отправку иных сигналов или запуск автоматической «поливалки». Все зависит от желания владельца и заложенных в программу контроллера директив.

Примеры подключения

Рассмотрим работу moisture-датчика на примере модели FC-28. Он умеет:

  • измерять объемный уровень воды в почве, показывая значение влажности;
  • выдавать цифровой и аналоговый контрольный сигнал.

подключение

Спецификации:

  • напряжение на входе — 3.3–5 В;
  • напряжение сенсора на выходе — 0–4.2 В;
  • тип выдаваемого сигнала — цифровой, аналоговый;
  • значение тока на входе 35 мА.

FC-28 оснащен четырьмя контактами:

  • питание — пин VCC;
  • контакт GND — заземление;
  • A0 — вывод аналогового сигнала;
  • D0 — вывод цифрового.

Комплектный модуль управления несет на себе потенциометр. С его помощью устанавливается пороговое значение показаний, о превышении которых (или падении ниже) сообщит устройство.

Комплектный модуль

Аналоговый режим работы

В этом режиме используется аналоговый вывод. Рассматриваемый датчик влажности почвы Arduino работает со входными значениями в диапазоне 0–1023.

Влажность измеряется в процентах, поэтому в ПО сообщаемые значения будут сопоставлены цифрам 0–100.

Схема подключения:

Схема подключения

Далее следует запрограммировать аналоговый вывод. Пример программы:

Пример программы

Цифровой режим

Для этого цифровой пин датчика подключается к соответствующему контакту платы Arduino.

На управляющем модуле имеется устанавливающий пороговое значение встроенный потенциометр. Данное значение сравнивается с идущими от гигрометра значениями, и контроллер выдает финальные параметры через цифровой выход.

Если «порог» превышен, цифровой контакт передаст 5В, включая светодиод. Если оно меньше, диод не загорится. На примере ниже — образец такой системы, собранной с помощью макетной платы и простых диодов.

Цифровой режим

Схема подключения в данном случае почти идентична аналоговой, но:

  • D0 будет соединен с 12 пином компьютера;
  • «плюс» светодиода — с 13 выводом;
  • «минус» — с контактом GND контроллера Arduino.

Соединение с дисплеем:

Соединение с дисплеем

Программный код цифрового режима гигрометра c комментариями:

Программный код

Можно реализовать и другие схемы, например, со включением соединенного с системой насоса.

Недостатки

Основная проблема таких датчиков — их недолговечность. Чувствительные элементы погружаются в почву, на них подается электричество, и это приводит к постепенному окислению и выходу из строя: окислы быстро уничтожают металл. Щуп начинает выдавать неверные показания, а со временем перестает работать совсем.

окисление

Часть производителей устраняет этот недостаток путем нанесения на контактные поверхности щупа покрытия из иммерсионного золота и других материалов. Но модули с таким напылением стоят дороже.

Существует и программный способ защиты — подавать напряжение не постоянно, а только время от времени, измеряя влажность через определенные интервалы. Это способно серьезно продлить «жизнь» гигрометра. Некоторые энтузиасты реализуют проекты альтернативных стандартным датчикам — например, на графитовых стержнях.

Заключение

Датчик уровня влажности на Arduino — доступный и удобный способ организовать мониторинг почвы домашней растительности или состояния земли на даче, в саду или огороде. Такая система поможет владельцу всегда знать, нуждаются ли растения в поливе, и не дать им погибнуть от высыхания, пригодна она и для других задач с использованием измерения влажности. А предлагаемые платформой возможности автоматизации позволяют создавать собственные сценарии и проектировать полностью автоматические системы.

Неустойчивость к коррозии оправдывается дешевизной устройства и легкостью замены элементов.

Видео по теме

Добавить комментарий Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *