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!

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.

На показания датчика также влияют следующие факторы:

• Степень погружения датчика в почву.
• Тип почвы, её химические и физические свойства.
• Наличие и количество примесей в воде.

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформу из серии Arduino, например Arduino Uno.

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.

Прошейте платформу Arduino скетчем приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-resistive-arduino-read-data.ino

// любой GPIO пин с поддержкой АЦП
constexpr auto pinSensor = A0;
 
void setup() {
  // открываем Serial-порт
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  // считываем данные с датчика влажности почвы
  int valueSensor = analogRead(pinSensor);
  // выводим данные в Serial-порт
  Serial.println(valueSensor);
  // ждём 100 мс
  delay(100);
}

После загрузки скетча, в Serial-порт будут выводиться текущие показания сенсора в 10-битном диапазоне.

• 0–300: сухая почва;
• 300–600: влажная почва;
• 600–750: датчик в воде.

1. Создайте новый патч
2. Добавьте в патч ноду analog-sensor и установите ей в инспекторе PORT значение A0.
3. Добавьте ноду watch и подключите её к ноде analog-sensor к пину VAL.
4. Прошейте платформу Arduino с режимом отладки.

После загрузки прошивки, в отладочной ноде watch будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 0,75:

• 0–0,3: сухая почва;
• 0,3–0,6: влажная почва;
• 0,6–0,75: датчик в воде.

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из серии Espruino, например Iskra JS.

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.

Прошейте платформу Iskra JS скриптом приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-resistive-espruino-read-data.js

// выводим показания датчика на пине A0 каждые 100 мс
setInterval(function() {
  var valueSensor = analogRead(A0) * 100;
  print('Value sensor: ', Math.round(valueSensor), '%');
}, 100);

После загрузки скрипта, в консоль будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.

• 0–30%: сухая почва;
• 30–60%: влажная почва;
• 60–75%: датчик в воде.

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры Raspberry Pi, например Raspberry Pi 4.

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.

1. Подготовьте Raspberry Pi
2. Настройте плату расширения Troyka Cap

Запустите скрипт на малине приведённым ниже.

sensor-soil-moisture-resistive-raspberry-pi-read-data.py

# библиотека для работы со временем и задержками
import time
# библиотека для работы с расширителем портов GPIO Expander на плате Troyka Cap
import gpioexp
# создаём объект для работы с расширителем портов
exp = gpioexp.gpioexp()
 
# пин к которому подключен датчик влажности почвы
# любой GPIO пин платы расширения Troyka Cap
pinSensor = 3
 
while True:
    # считываем состояние датчика влажности почвы
    valueSensor = exp.analogRead(pinSensor) * 100
    # выводим показания датчика
    print('Value sensor: ', round(valueSensor), ' %')
    # ждём 100 мс
    time.sleep(0.1)

После загрузки скрипта, в консоль малины будут выводиться текущие показания сенсора в диапазоне от 0 до 75%.

• 0–30%: сухая почва;
• 30–60%: влажная почва;
• 60–75%: датчик в воде.

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.

Датчик подключается к управляющей электронике через три провода.

• Сигнальный (S) — выходной сигнал сенсора. Напряжение на выходе датчика прямо пропорционально уровню измеренной электропроводности: чем выше влажность почвы, тем выше уровень сигнала на выходе датчика и соответственно наоборот. Максимальное выходное значения 75% от напряжения питания. Подключите к аналоговому пину микроконтроллера.
• Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
• Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

• Тип датчика влажности почвы: резистивный
• Напряжение питания: 3,3 / 5 В
• Потребляемый ток:
  • При питании 5 В: до 34 мА
  • При питании 3,3 В: до 18 мА
• Интерфейс: аналоговый сигнал
• Диапазон выходного сигнала:
  • При питании 5 В: 0–3,5 В
  • При питании 3,3 В: 0–2 В
• Глубина погружения в почву: до 40 мм
• Габариты: 60×20×7,6 мм

• Датчик влажности почвы (резистивный) в магазине.
• Датчик влажности почвы (ёмкостный) в магазине.
• Векторное изображение датчика