Модуль для определения влажности почвы для Arduino

Содержание

Как это работает

Выходное напряжение датчика варьируется в зависимости от количества воды, содержащейся в почве.

Если почва влажна – выходное напряжение уменьшается
Если почва суха – выходное напряжение увеличивается

На выходе будет цифровой сигнал (D0) – LOW или HIGH, в зависимости от содержания воды в почве. То есть, если влажность почвы превысит определенное пороговое значение, модуль вернет значение LOW, а если нет – HIGH. Пороговое значение для цифрового сигнала настраивается при помощи потенциометра.

На выходе может быть и аналоговый сигнал, что позволяет измерять влажность значениями в диапазоне от «0» до «1023».

Шаг 6: Делаем разводку на макетной плате

Я решил использовать макетную плату, чтобы избавить вас и себя от паяния компонентов.

Как работает макетная плата

Плата прямоугольная, расположите ее на рабочей поверхности в портретной ориентации. Точечные отверстия соединены между собой в цепь горизонтально, а не вертикально. Это значит, что вы можете добавлять компоненты на плату в горизонтальные ряды, и они будут соединены последовательно.

Вернёмся к нашему проекту. Упрощенная схема, находящаяся в начале статьи, поможет вам разобраться с расположением компонентов. Последовательно соедините все компоненты (макетная плата в портретной ориентации).

5В провод, идущий от платы Arduino, со концом – удлините двумя проводами такого же цвета и оставьте пока ждать своей очереди.
Возьмите провод от GND разъема Arduino и тоже нарастите двумя соединительными проводами и пока оставьте так.

Шаг 10: Насос

НЕ ЗАПУСКАЙТЕ НАСОС БЕЗ ВОДЫ – ЭТО РАЗРУШИТ ПЛАСТИКОВЫЕ ШЕСТЕРНИ.

Соедините плюсовой провод (коричневый), идущий от реле, с одним из выходов насоса, не важно с каким. Меняя провода местами, вы просто меняет направление, в котором насос будет качать воду.
Соедините оставшийся нулевой (голубой) провод, идущий от клеммного блока, с другим выходом насоса

Убедитесь, что эти провода не соприкасаются, иначе их закоротит.
Разрежьте пластиковую трубку на две части. Каждую часть соедините с отверстиями насоса. Можно закрепить трубку на насосе стяжкой и эпоксидным клеем. Из-за близости с электрическими компонентами крайне важно предотвратить возможные протечки.

Скетч для работы с датчиками DHT11 и DHT22 в Arduino

#include "DHT.h"
#define DHTPIN 2 // Тот самый номер пина, о котором упоминалось выше
// Одна из следующих строк закоментирована. Снимите комментарий, если подключаете датчик DHT11 к arduino
DHT dht(DHTPIN, DHT22); //Инициация датчика
//DHT dht(DHTPIN, DHT11);
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
}
void loop() {
  delay(2000); // 2 секунды задержки
  float h = dht.readHumidity(); //Измеряем влажность
  float t = dht.readTemperature(); //Измеряем температуру
  if (isnan(h) || isnan(t)) {  // Проверка. Если не удается считать показания, выводится «Ошибка считывания», и программа завершает работу
    Serial.println("Ошибка считывания");
    return;
  }
  Serial.print("Влажность: ");
  Serial.print(h);
  Serial.print(" %\t");
  Serial.print("Температура: ");
  Serial.print(t);
  Serial.println(" *C "); //Вывод показателей на экран
}

После загрузки скетча и подключения датчика, результат измерений можно посмотреть в окне монитора порта. Там будут выводиться значения температуры и влажности. Если что-то пошло не так, проверьте правильность подключения датчика, соответствие номера порта на плате Arduino и в скетче, надежность контактов.
Если все работает и датчик дает показания, можете провести эксперименты. Например, поместить датчик в более холодное место или подышать на него, отслеживая при этом изменения . Если при запотевании уровень влажности увеличивается, значит датчик работает исправно. Подуйте на него тонкой струйкой – влажность уменьшится и температура вернется в норму.

На этом этапе вы сможете заметить разницу между реальным значением температуры и показаниями датчика с ардуино. Точность DHT11 гораздо хуже точности DHT22, о чем мы уже говорили в этой статье. Если у вас есть оба датчика, подключите их к плате Arduino и сравните результаты. По моему опыту, в среднем расхождение составляет больше градуса. Учитывайте это, используя эти датчики в своих проектах.

Компоненты и их описания

Arduino Uno

Arduino взаимодействует через датчики с окружающей средой и обрабатывает поступившую информацию в соответствии с заложенной в неё программой. Подробнее с платой Ардуино Уно можно ознакомиться здесь.

Ардуино Уно

Датчик влажности почвы

Измерение влажности почвы на базе Arduino производится с помощью датчика влажности. Датчик имеет два контакта. Через эти контакты при погружении их в грунт протекает ток. Величина тока зависит от сопротивления грунта. Поскольку вода является хорошим проводником тока, наличие влаги в почве сильно влияет на показатель сопротивления. Это значит, чем больше влажность почвы, тем меньше она оказывает сопротивление току.

Датчик влажности почвы

Этот датчик может выполнять свою работу в цифровом и аналоговом режимах. В нашем проекте используется датчик в цифровом режиме.
На модуле датчика есть потенциометр. С помощью этого потенциометра устанавливается пороговое значение. Также на модуле установлен компаратор. Компаратор сравнивает данные выхода датчика с пороговым значением и после этого даёт нам выходной сигнал через цифровой вывод. Когда значение датчика больше чем пороговое, цифровой выход передаёт 5 вольт (HIGH), земля сухая. В противном случае, когда данные датчика будут меньше чем пороговые, на цифровой вывод передаётся 0 вольт (LOW), земля влажная.

Этим потенциометром необходимо отрегулировать степень сухости почвы, когда как вы считаете нужно начать полив.

Фоторезистор

Фоторезистор (LDR) — это светочувствительное устройство, которое используются для определения интенсивности освещения. Значение сопротивления LDR зависит от освещённости. Чем больше света, тем меньше сопротивление. Совместно с резистором, фоторезистор образует делитель напряжения. Резистор в нашем случае взяли 10кОм.

Делитель напряжения

Подключив выход делителя Uin к аналоговому входу Ардуино, мы сможем считывать напряжения на выходе делителя. Напряжение на выходе будет меняться в зависимости от сопротивления фоторезистора. Минимальное напряжение соответствует темноте, максимальное – максимальной освещённости.

В этом проекте полив начинается в соответствии с пороговым значением напряжения. В утренние часы, когда считается целесообразным начать полив, напряжение на выходе делителя равно 400. Примем это значение как пороговое. Так если напряжения на делителе меньше или равно 400, это означает, что сейчас ночь и насос должен быть выключен.
Меняя пороговое значение можно настроить период работы автополива.

Релейный модуль

Реле представляет собой переключатель с электромеханическим или электрическим приводом.

Релейный модуль

Привод реле приводится в действие небольшим напряжением, например, 5 вольт от микроконтроллера, при этом замыкается или размыкается цепь высокого напряжения.

Схема реле

В этом проекте используется 12 вольтовый водяной насос. Arduino Uno не может управлять напрямую насосом, поскольку максимальное напряжение на выводах Ардуино 5 вольт. Здесь нам приходит на помощь релейный модуль.

Релейный модуль имеет два типа контактов: нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты. Нормально замкнутые без управляющего напряжения замкнуты, при подаче напряжения размыкаются. Соответственно нормально разомкнутые без напряжения разомкнуты, при подаче управляющего напряжения замыкаются. В проекте используются нормально разомкнутые контакты.

Водяной насос

В проекте используем 12-и вольтовый погружной насос с 18-ваттным двигателем. Он может поднимать воду до 1,7 метра.

Водяной насос

Этот насос можно эксплуатировать только тогда, когда он полностью погружен в воду. Это налагает некие обязательства по контролю уровня воды в ёмкости. Если водяной насос будет работать без воды, он просто-напросто сгорит.

Макетная плата

Макетная плата представляет собой соединительную плату, используемую для создания прототипов проектов электроники, без пайки.

Как работает датчик почвы FC-28?

Датчик влажности почвы состоит из двух датчиков, которые используются для измерения объемного содержания воды. Два зонда позволяют току пройти через почву, которая дает значение сопротивления, что позволяет в итоге измерить значение влаги.

Когда есть вода, почва будет проводить больше электричества, а это значит, что будет меньше сопротивление. Сухая почва плохо проводит электричество, поэтому когда воды меньше, почва проводит меньше электричества, а это значит, что сопротивление будет больше.

Датчик FC-28 можно соединить в аналоговом и цифровом режимах. Сначала мы подключим его в аналоговом режиме, а затем в цифровом.

Спецификация

Спецификации датчика влажности почвы FC-28:

входное напряжение: 3.3–5V
выходное напряжение: 0–4.2V
входной ток: 35mA
выходной сигнал: аналоговый и цифровой

Датчик влажности почвы FC-28 имеет четыре контакта:

VCC: питание
A0: аналоговый выход
D0: цифровой выход
GND: земля

Модуль также содержит потенциометр, который установит пороговое значение. Это пороговое значение будет сравниваться на компараторе LM393. Светодиод будет нам сигнализировать значение выше или ниже порогового.

Превращение изменения емкости в изменение напряжения

Подключив последовательно с резистором конденсатор получим
ФНЧ (фильтр нижних частот).

Получается делитель напряжения, где у верхнего плеча R1 сопротивление не изменяется, а емкостное сопротивление нижнего плеча C1 меняется в зависимости от частоты.

Но так как частота сигнала будет неизменной, то построим график зависимости емкостного сопротивления от емкости (C = 1-100 пФ):

Таким образом понятно, что при увеличении емкости (
погружение в воду) сопротивление нижнего плеча будет уменьшаться, как и падение напряжения на нем, а значит и выходное напряжение (см. подтверждение опытом ниже).

Но остается еще одно — выделить только амплитуду, именно для этого применяется
АМ-детектор. Его расчет был выполнен, но ничего полезного этого не дало, поэтому номиналы взяты такие же, как у готового. Главная суть в этом:

Проверка на практике

Сначала непосредственно датчик, состоящий из двух кусочков фольгированного стеклотекстолита
FR-4 (70�12 мм).

*также не забываем изолировать открытые участки меди клейкой лентой

И также схемка в миниатюрном исполнении.

Сигнал сгенерирован с помощью МК (ШИМ,
f = 1 МГц, D = 50%), конечно это можно сделать с помощью того же таймера NE555, но если устройство уже будет иметь микроконтроллер, то зачем же еще одна МС?

Теперь просто подключаем питание (здесь 3.3 В), вольтметр на выход и смотрим как изменяется напряжение при заливании водой.

Очень хорошо, показания изменяются очень плавно и четко.

Остается только оцифровать показания с помощью встроенного в МК АЦП и придать им какие-то смысловые привязки, например проценты.

Шаг 6: Делаем разводку на макетной плате

Я решил использовать макетную плату, чтобы избавить вас и себя от паяния компонентов.

Как работает макетная плата

5В провод, идущий от платы Arduino, со концом – удлините двумя проводами такого же цвета и оставьте пока ждать своей очереди.
Возьмите провод от GND разъема Arduino и тоже нарастите двумя соединительными проводами и пока оставьте так.

Топ-3 механических приборов измерения кислотности почвы

Механические pH-измерители характеризуются надежностью и простотой использования. В комплект входит инструкция, которая подробно объясняет конструкцию прибора и правила его использования. Чтобы погрешность в показаниях была минимальной, измерения надо проводить после полива.

3 позиция – Espada APH

Механический определитель кислотности почвы, который одновременно измеряет и выдает данные по ее влажности и освещенности. Аппарат прост в применении – стрелка индикатора в течение 60 сек. выдаст результат исследования.

Плюсы и минусы

Не требует питания для работы
Легкость в применении
Удобство в работе
Долговечность
Быстрый результат – в течение 60 сек.
Компактность
Дополнительные функции
Небольшой вес

Не всегда показывает точные данные
Не реагирует на изменение силы света
Пользователи жалуются, что попадаются бракованные экземпляры
Быстро выходит из строя
Некачественная сборка
Нет инструкции на русском языке
Стеклянный электрод может легко разбиться
Маленький дисплей

Технические характеристики
pH	3,5-8,0
Влажность почвы	2 градации
Освещенность	От 0 до 20000 лк
Тип питания	Без дополнительных элементов
Температура	От +5 до +40°C
Размеры	260х58х36 мм
Производитель	Китай

Модель китайского производителя вызывает нарекания – отзывы свидетельствуют о некачественной сборке, случаях брака.

94% пользователей рекомендуют эту модель
Функциональность 4.9

Эффективность 5

Экономичность 4.8

Итого 4.9

Мне нравитсяНе нравится4

2 позиция – «МЕГЕОН» 35280

Универсальный прибор для измерения кислотности почвы – продукт российской компании. Простая конструкция и удобство отличают торговую марку «МЕГЕОН». С помощью аппарата можно вести постоянный мониторинг среды, в которой происходит развитие растений.

Плюсы и минусы

Компактность
Легкий и прочный корпус
Минимальная погрешность измерений
Измерения по трем параметрам
Подробная инструкция в комплекте
Не нужны элементы питания
Понятная инструкция
Удобно переносить

Слишком длинный щуп для маленьких комнатных горшков
Нечеткое изображение на дисплее
Не всегда точные замеры
Не всегда срабатывает замер влажности
При неосторожном обращении стержень легко ломается
Много времени уходит на обработку измерений
Стеклянный электрод ненадежен
Нет регистрации показаний

Технические характеристики
pH	3,5-8,0 единиц
Влажность почвы	10 уровней
Освещенность	0-20000 лк
Тип питания	Солнечная батарейка
Рабочая температура	От +5 до +40°C
Размеры	50х281х37 мм
Производитель	Россия, Китай

Контрольно-измерительное оборудование, которое выпускается под торговой маркой «МЕГЕОН», характеризуется высоким качеством.

98% пользователей рекомендуют эту модель
Функциональность 5

Эффективность 5

Экономичность 4.9

Итого 5

Мне нравитсяНе нравится3

1 позиция – Green Belt 06-091

Согласно отзывам, это надежный измеритель кислотности почвы «3 в 1». Набор его функций включает также определение влажности грунта и силы светового потока. Для замера электроды надо погрузить в землю до полного соприкосновения и выждать некоторое время. Показание на дисплее сравнивается со шкалой стандартов.

Плюсы и минусы

Легкость в эксплуатации
Простота конструкции
В комплекте – подробная инструкция по использованию
Точность показаний
Удобная шкала стандартов
Многофункциональность
Автоматическая калибровка
Наличие температурной компенсации

Встречается брак
Может попасться неоткалиброванный экземпляр
Для калибровки необходимо дополнительно купить буферный раствор
Электрод быстро окисляется
Работают не все функции
Перед каждым замером щуп нужно тщательно очищать от остатков грунта
Возможность повреждения электрода
Маленький дисплей

Технические характеристики
Диапазон pH	3,5-8,0
Диапазон измерения влажности почвы	10 значений
Интервал измерения освещенности	От 0 до 20000 лк
Питание	Солнечная батарейка
Рабочая температура	От +5 до +40°C
Размеры	50х100х10 мм
Производитель	Россия, Китай

По окончании работы щуп надо очистить и протереть насухо

При хранении важно предотвратить попадание на прибор влаги

100% пользователей рекомендуют эту модель
Функциональность 5

Эффективность 5

Экономичность 5

Итого 5

Мне нравится2Не нравится5

Цифровой режим

Для подключения датчика влажности почвы FC-28 в цифровом режиме мы подключим цифровой выход датчика к цифровому контакту Arduino.

Модуль датчика содержит потенциометр, который использован для того чтобы установить пороговое значение. Пороговое значение после этого сравнивается со значением выхода датчика используя компаратор LM393, который помещен на модуле датчика FC-28. Компаратор LM393 сравнивает значение выхода датчика и пороговое значение, и после этого дает нам выходное значение через цифровой вывод.

Когда значение датчика больше чем пороговое значение, цифровой выход передаст нам 5В, и загорится светодиод датчика. В противном случае, когда значение датчика будет меньше чем это пороговое значение на цифровой вывод передастся 0В и светодиод не загорится.

Электрическая схема

Соединения для датчика влажности почвы FC-28 и Ардуино в цифровом режиме следующие:

VCC FC-28 -> 5V Arduino
GND FC-28 -> GND Arduino
D0 FC-28 -> Пин 12 Arduino
Светодиод положительный -> Вывод 13 Ардуино
Светодиод минус -> GND Ардуино

Объяснение кода

Прежде всего, мы инициализировали 2 переменные для соединения вывода светодиода и цифрового вывода датчика.

В функции setup мы объявляем пин светодиода как пин выхода, потому что мы включим светодиод через него. Мы объявили пин датчика как входной пин, потому как Ардуино будет принимать значения от датчика через этот вывод.

В функции цикла, мы считываем с вывода датчика. Если значение более высокое чем пороговое значение, то включится светодиод. Если значение датчика будет ниже порогового значения, то индикатор погаснет.

На этом вводный урок по работе с датчиком FC-28 для Ардуино мы завершаем. Успешных вам проектов.

Автоматическая система полива растений: схема

Принципиальная схема автоматической системы полива растений показана на рис. 2. Цепь содержит плату Arduino UNO, датчик влажности почвы, серводвигатель, 12-вольтовый водяной насос и микросхему привода двигателя L293D (IC1) для управления водой. насос.

Вы можете запитать плату Arduino от 7 В до 12 В или от адаптера или от солнечной панели. Вам нужна отдельная батарея 12В или блок питания или солнечная панель для двигателя насоса.

Датчик влажности почвы

На рынке доступны два типа датчиков влажности почвы – контактные и бесконтактные датчики. В этом проекте используется контактный датчик почвы (как показано на рис. 3), поскольку он должен проверять влажность почвы для измерения электропроводности.

Датчик влажности обеспечивает аналоговый выход, который может быть легко связан с Arduino. В этом проекте два датчика могут быть подключены к аналоговым контактам A0 и A1 платы Arduino. Каждый датчик имеет четыре контакта (Vcc, Gnd, Ao и Do) для взаимодействия с платой Arduino. Здесь вывод цифрового выхода (Do) не используется. Водяной насос и серводвигатель управляются Arduino, подключенными к цифровым контактам 3 и 9 соответственно. То есть контакт управления сигналом серводвигателя подключен к контакту 9 платы Arduino.

Программа в Arduino считывает значение влажности с датчика каждые 20 секунд. Если значение достигает порогового значения, программа выполняет следующие три вещи:

Он перемещает гудок серводвигателя вместе с водопроводной трубой, закрепленной на нем, в направлении горшечного растения, уровень влажности которого меньше предварительно определенного / порогового уровня.
Он запускает моторный насос для подачи воды на установку в течение определенного периода времени, а затем останавливает водяной насос (см. Рис. 4).
Он возвращает рупор серводвигателя в исходное положение.

Как работает датчик почвы FC-28?

Спецификация

Спецификации датчика влажности почвы FC-28:

входное напряжение: 3.3–5V
выходное напряжение: 0–4.2V
входной ток: 35mA
выходной сигнал: аналоговый и цифровой

Распиновка

Датчик влажности почвы FC-28 имеет четыре контакта:

VCC: питание
A0: аналоговый выход
D0: цифровой выход
GND: земля

Автоматический полив

После организации считывания данных с датчика уровня влажности и их отображения, проект можно развить дальше, организовав систему автоматического полива.

Датчик уровня влажности в составе автоматической системы полива на основании Arduino:

Для автоматизации полива нам понадобятся дополнительные детали: возможно, шкивы, зубчатые шестерни, двигатель, муфта, транзисторы, резисторы. Список зависит от вашего проекта. Ну все, что может попасться под руку в быту. Более детально один из примеров показан ниже:

Это один из множества вариантов установки двигателя для системы автоматического полива. Колесо можно установить непосредственно в воде. В таком случае при его быстром вращении, вода будет подаваться к растению. В общем, можете проявить фантазию.

Схема подключения двигателя постоянного тока (статья с более подробным примером подключения двигателя к Arduino) на примере копии Arduino от SparkFun приведена ниже:

Ниже приведен скетч для Arduino (по сути он такой же как и приведенный выше с небольшим дополнением для управления двигателем):

// В скетче считываются данные с датчика и отображается уровень влажности почвы

// если почва сухая, начинает работать двигатель

// Для работы с дисплеем используется библиотека softwareserial library

#include &ltSoftwareSerial.h&gt

// Подключите пин для обмена данными с использованием LCD дисплея по серийному протоколу RX к цифровому пину 2 Arduino

SoftwareSerial mySerial(3,2); // pin 2 = TX, pin 3 = RX (unused)

// Управляем двигателем с помощью пина 9.

// Этот пин должен обязательно поддерживать ШИМ-модуляцию.

const int motorPin = 9;

// Тут мы настраиваем некоторые константы.

// Настройка констант зависит от условий внешней среды, в которой используется датчик

int thresholdUp = 400;

int thresholdDown = 250;

// Настраиваем пин A0 на Arduino для работы с датчиком:

int sensorPin = A0;

void setup(){

pinMode(motorPin, OUTPUT); // устанавливаем пин, к которому подключен двигатель в качестве выхода

mySerial.begin(9600); // устанавливаем скорость обмена данными на 9600 baud

delay(500); // ждем пока дисплей прогрузится

}

void loop(){

// Здесь мы объявляем строку, в которой хранятся данные для отображения

// на жидкокристаллическом дисплее. Значения будут изменяться

// в зависимости от уровня влажности почвы

String DisplayWords;

// В переменной sensorValue хранится аналоговое значение датчика с пина А0

int sensorValue;

sensorValue = analogRead(sensorPin);

// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея: mySerial.write(254);

mySerial.write(128);

// очистка дисплея:

mySerial.write(� �);

// перемещение курсора к началу первой строки LCD дисплея: mySerial.write(254);

mySerial.write(128);

// запись необходимой информации на дисплей:

mySerial.write(�Water Level: �);

mySerial.print(sensorValue); //Использование.print вместо .write для значений

// Теперь мы проведем проверку уровня влажности по сравнению с заданными нами предварительно числовыми константами.

// Если значение меньше thresholdDown, отображаем слова:

// �Dry, Water it!�

if (sensorValue

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

DisplayWords = �Dry, Water it!�;

mySerial.print(DisplayWords);

// запуск двигателя на небольших оборотах (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):

analogWrite(motorPin, 75);

// Если значение не ниже thresholdDown надо провести проверку, не будет

// ли оно больше нашего thresholdUp и, если, больше,

// отобразить надпись �Wet, Leave it!�:

} else if (sensorValue >= thresholdUp){

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

DisplayWords = �Wet, Leave it!�;

mySerial.print(DisplayWords);

// выключение двигателя (0 – остановка, 255 – максимальная скорость):

analogWrite(motorPin, 0);

// Если полученное значение в диапазоне между минимальным и максимальным

// и почва была раньше влажной, а теперь сохнет,

// отображаем надпись �Dry, Water it!� (то есть, когда мы

// приближаемся к thresholdDown). Если почва была сухой, а теперь

//быстро увлажняется, отображаем слова �Wet, Leave it!� (то есть, когда мы

// приближаемся к thresholdUp):

} else {

// перемещение курсора к началу второй строки дисплея:

mySerial.write(254);

mySerial.write(192);

mySerial.print(DisplayWords);

}

delay(500); //Задержка в пол секунды между считываниями

}

Удачи вам в реализации автоматического полива ваших растений!

Пухлые губки, стройные ножки, лучшие шлюхи в Краснодаре, это стоит попробовать с yeskrasnodar.ru. Отказ исключён, всё, что пожелаете можно сделать в постели с проститутками - обворожительными феями интимного досуга. Темпераментные лучшие шлюхи в Краснодаре, желанные и восхитительные, они такие изобретательные и чуткие, что у любого появится желание. Окунись в удовольствие.