Датчик влажности почвы (ёмкостный): инструкция по использованию и примеры
Ёмкостный сенсор влажности почвы пригодиться для создания систем автоматического полива растений. Датчик не даст засохнуть комнатным цветкам и флоре на огороде.
Принцип работы
Ёмкостный датчик выполнен в виде штыря, которым погружается в грунт на расстояние до 80 мм. На штыре в виде дорожек расположены два электрода, но в отличии от резистивной модели, электроды ёмкостного сенсора защищены токоизолирующей маской и неподвержены коррозии.
Внутри ёмкостного датчика находится RC-генератор на таймере 555, частота которого зависит от ёмкости между двумя электродами, которые выполняю роль конденсатора. Изменение влажности грунта сказывается на его диэлектрических свойствах и меняет ёмкость, что приводит к повышению или понижению выходного сигнала датчика. Итоговое напряжение пропорционально степени влажности почвы.
Пример работы для Arduino и XOD
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к аналоговому пину A0 платформы Arduino. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».
Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.
Код для Arduino IDE
Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.
После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания сенсора в 10-битном диапазоне.
Источник
Датчик влажности почвы for micro:bit: подключение, настройка и начало работы
Используйте сенсор влажности почвы для создания систем автоматического полива растений. Датчик подойдёт для ухода за комнатными цветками и флоре на огороде. Не дайте своим растениям засохнуть!
Датчик влажности почвы выполнен предпочтительно для контроллеров BBC micro:bit. Однако сенсор запросто подружится с любым контроллером, который содержит аналого-цифровой преобразователь: Arduino, Espruino, Iskra и другие.
Подробнее про датчик
Датчик для измерения влажности почвы выполнен в виде вилки с двумя электродами, которыми погружается в грунт на расстояние до 45 мм. При подключении питания на электродах создаётся напряжение. Если почва сухая, её сопротивление велико и через датчик между электродами течёт слабый ток. Если земля влажная — её сопротивление становится меньше, а ток датчика между электродами соответственно увеличивается. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени увлажнения почвы.
Выходной сигнал
Максимальное напряжение на выходе SIG примерно 75% от напряжения питания модуля VCC , т.е. сигнальный диапазон датчика равен:
Факторы погрешности показаний
На показания датчика также влияют следующие факторы:
Защита от коррозии
Электроды датчика подвержены двум видам коррозии: пассивной и электрической.
Для борьбы с пассивным разрушением, когда датчик выключен, электроды сенсора покрыты золотом. А для борьбы с электрической коррозией, рекомендуем запитывать только в момент снятия показаний. Отсюда сенсор имеет два варианта подключения у управляющей плате: постоянное питание и управляемое питание.
Примеры работы для BBC micro:bit
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из семейства BBC micro:bit.
Так как электроды датчика подвержены коррозии, рассмотрим два варианта работы с сенсором:
Постоянное питание
Датчик постоянно подключен к источнику питания. Подробности читайте в разделе про коррозию электродов.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к платформе BBC micro:bit.
| Датчик влажности почвы | BBC micro:bit |
|---|---|
| VCC | 3V |
| GND | GND |
| SIG | P0 |
Для коммуникации понадобятся провода с «крокодилами».
Для надёжной фиксации электрических связей, возьмите плату расширения micro:bit Breakout, которая устанавливается на краевой разъём BBC micro:bit. Для коммуникации понадобится кунг-фу пайки и соединительные провода «мама-папа».
Патч для визуального программирования
Соберите схему из визуальных блоков.
Код для JavaScript
Прошейте платформу кодом приведённым ниже.
Код для Python
Прошейте платформу кодом приведённым ниже.
Управляемое питание
Датчик подключен к питанию, только во время измерения. Подробности читайте в разделе про коррозию электродов.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к платформе BBC micro:bit.
| Датчик влажности почвы | BBC micro:bit |
|---|---|
| VCC | P2 |
| GND | GND |
| SIG | P0 |
Для коммуникации понадобятся провода с «крокодилами».
Для надёжной фиксации электрических связей, возьмите плату расширения micro:bit Breakout, которая устанавливается на краевой разъём BBC micro:bit. Для коммуникации понадобится кунг-фу пайки и соединительные провода «мама-папа».
Патч для визуального программирования
Соберите схему из визуальных блоков.
Код для JavaScript
Прошейте платформу кодом приведённым ниже.
Код для Python
Прошейте платформу кодом приведённым ниже.
Примеры работы для Arduino
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из семейства Arduino.
Так как электроды датчика подвержены коррозии, рассмотрим два варианта работы с сенсором:
Постоянное питание
Датчик постоянно подключен к источнику питания. Подробности читайте в разделе про коррозию электродов.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к платформе Arduino Uno.
| Датчик влажности почвы | Arduino Uno |
|---|---|
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| SIG | A0 |
Код для Arduino
Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.
Управляемое питание
Датчик подключен к питанию, только во время измерения. Подробности читайте в разделе про коррозию электродов.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к платформе Arduino Uno.
| Датчик влажности почвы | Arduino Uno |
|---|---|
| VCC | 5V |
| GND | A1 |
| SIG | A0 |
Код для Arduino
Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.
Примеры работы для Espruino
Примеры работы для Raspberry Pi
Элементы платы
Измерительные электроды
Датчик построен на основе транзисторного усилителя тока. Для измерения влажности почвы на плате расположены два электрода, которые для проведения измерений необходимо воткнуть в почву. Электроды подключены в цепь между коллектором (точка SP) и базой (точка SN) встроенного транзистора на плате.
При изменении влажности почвы, меняется сопротивление между базой и коллектором, к которому подключён положительный полюс источника питания. Соответственно меняется и протекающий ток от коллектора через эмиттер на землю. В результате изменяется и выходное аналоговое напряжение сенсора (точка OUT).
Площадки подключения
Датчик подключается к управляющей электронике через три контакта, которые задублированы на площадках под «Крокодилы / Banana Plug» и площадках под контактные штыри:
Площадки под «Крокодилы / Banana Plug»
Используйте для подключения сенсора к платам BBC micro:bit. Для коммуникации понадобятся провода с «крокодилами» или «Banana Plug».
Площадки под контактные штыри
Используйте для подключения сенсора к Arduino, Espruino и другим микроконтроллерам. Сначала понадобится припаять штыревую вилку (PLS-3) к датчику с помощью паяльника. А затем использовать макетные провода для дальнейшей коммуникации.
Источник
Датчик влажности почвы (резистивный): инструкция по использованию и примеры
Используйте резистивный сенсор влажности почвы для создания систем автоматического полива растений. Датчик подойдёт для ухода за комнатными цветками и флоре на огороде. Не дайте своим растениям засохнуть!
Принцип работы
Датчик для измерения влажности почвы выполнен в виде вилки с двумя электродами, которыми погружается в грунт на расстояние до 40 мм. При подключении питания на электродах создаёться напряжение. Если почва сухая, её сопротивление велико и через датчик между электродами течёт слабый ток. Если земля влажная — её сопротивление становится меньше, а ток датчика между электродами соответственно увеличивается. По итоговому аналоговому сигналу можно судить о степени увлажнения почвы.
Максимальное напряжение на выходе S не превышает 75% от напряжения питания модуля V , т.е. сигнальный диапазон датчика равен:
На показания датчика также влияют следующие факторы:
Электроды датчика покрыты золотом, чтобы предотвратить пассивную коррозию, когда он выключен. Избавиться от электролитической коррозии, вызванной протекающим током, невозможно, поэтому сенсор резистивного типа рекомендуется запитывать через силовой ключ. То есть, включать его только на время измерений, чтобы максимально продлить ресурс. В плане эксплуатации это доставляет неудобство, поэтому рекомендуем обратить внимания на ёмкостный датчик влажности почвы, который в силу своего исполнения неподвержен корозии.
Пример работы для Arduino и XOD
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к аналоговому пину A0 платформы Arduino. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».
Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.
Код для Arduino IDE
Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.
После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания сенсора в 10-битном диапазоне.
Патч для XOD
После загрузки прошивки, в отладочной ноде watch будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 0,75:
Пример для Espruino
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например Iskra JS.
Схема устройства
Подключите датчик влажности почвы к аналоговому пину A0 платформы Iskra JS. Для коммуникации понадобятся соединительные провода «мама-папа».
Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения Troyka Shield, которая одевается сверху на Iskra JS методом бутерброда. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.
Исходный код
Прошейте платформу Iskra JS скриптом приведённым ниже.
После загрузки скрипта, в консоль будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.
Пример для Raspberry Pi
В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры Raspberry Pi, например Raspberry Pi 4.
Схема устройства
К сожалению в компьютере Raspberry Pi нет встроеенного аналого-цифрового преобразователя. Используйте плату расширения Troyka Cap, которое добавит малине аналоговые пины.
Подключите датчик влажности почвы к Raspberry Pi через плату расширения Troyka Cap к 3 пину. Для коммуникации используйте трёхпроводной шлейф «мама-мама», который идёт в комплекте с датчиком.
Программная настройка
Исходный код
Запустите скрипт на малине приведённым ниже.
После загрузки скрипта, в консоль малины будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.
Элементы платы
Измерительные электроды
Датчик построен на основе транзисторного усилителя тока. Для измерения влажности почвы на датчике расположены два электрода, которые для проведения измерений необходимо воткнуть в почву. Электроды подключены в цепь между коллектором (точка SP) и базой (точка SN) встроенного транзистора на плате MMBT2222ALT1G.
При изменении влажности почвы, меняется сопротивление между базой и коллектором, к которому подключен положительный полюс источника питания. Соответственно меняется и протекающий ток от коллектора через эмиттер на землю. В результате изменяется и выходное аналоговое напряжение сенсора (точка OUT). Подробности найдёте на принципиальной схеме датчика.
Troyka-контакты
Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.
Источник