Využití automatizace v pěstování rostlin není žádnou novinkou. Automatické zavlažování, systémy hnojení a kontrola vlhkosti půdy se staly součástí moderního zemědělství.

Dnes si povíme něco o kapacitním senzoru půdní vlhkosti V1.2. Od jednoduchých senzorů půdní vlhkosti, které jsou k dispozici pro nadšence, se liší svým principem činnosti.

Typicky snímače vlhkosti pracují na principu měření odporu. Jejich sonda má dvě elektrody ponořené do půdy v určité vzdálenosti od sebe.

Snímač prochází sondou malý proud a sleduje změny odporu půdy. Tyto změny jsou spojeny se změnami vlhkosti. Princip fungování je jednoduchý a zatím je vše v pořádku.

Ne každý si však pamatuje fenomén elektrolýzy, ke kterému dochází při protékání proudu mezi elektrodami. Po krátké době nepřetržitého provozu sondy je jedna z elektrod vystavena korozi. To následně vede k poruše celého snímače vlhkosti. Změna provozního režimu z nepřetržitého na přerušovaný pouze oddálí problém, ale často je tím nejlepším řešením.

Existuje řešení tohoto problému? Ano. Změňte princip měření. Místo měření odporu budeme měřit kapacitu. V tomto případě proud prakticky neteče, a proto nedochází k žádnému účinku elektrolýzy. Přesně na tomto principu funguje čidlo půdní vlhkosti V1.2, o kterém bude řeč později.

Popis snímače půdní vlhkosti V1.2

Schematický diagram samotného senzoru je uveden níže.

Zde vidíme oscilátor s pevnou frekvencí, který je postaven na čipu časovače NE555. Obdélníková vlna z generátoru je přiváděna do snímače, což je v podstatě kondenzátor.

Pro obdélníkový signál má však tento kondenzátor určitou reaktanci. Čím vyšší je vlhkost půdy, tím vyšší je kapacita senzoru. Proto je zde menší reaktance pro obdélníkovou vlnu, což snižuje napětí na signálním vedení.

Napětí na analogovém signálním pinu senzoru lze měřit pomocí analogového pinu na Arduinu, který zobrazuje vlhkost půdy.

Připojení Soil Moisture Sensor V1.2 k Arduinu

Pro připojení senzoru k desce potřebujeme pouze tři vodiče, GND, VCC a AOUT. Senzor se snadno používá, protože komunikuje s deskou přes analogový pin a není potřeba používat žádné knihovny.

Pro čtení dat z našeho senzoru použijeme pin A0 a schéma zapojení bude následující:

READ
Jak utěsnit praskliny v garážových vratech?

Prvním programem je kontrola snímače

Ke kontrole, zda senzor funguje, potřebujeme pouze mírně upravený program „AnalogReadSerial“, který je uveden níže:

Program je navržen tak, aby zobrazoval data přijatá ze senzoru na monitor sériového portu. Pokud jsou data stabilní (výkyvy 0.5 % jsou přijatelné), pak snímač funguje.

Ve výchozím nastavení program „AnalogReadSerial“ vrací načtenou hodnotu na pinu A0 v rozsahu 0-1024, ale provedli jsme malou úpravu, která umožňuje zobrazovat data v rozsahu 0-100. To vám umožní odhadnout stupeň vlhkosti půdy v procentech.

Senzor vydává napětí v rozsahu 0-3V, takže pomocí funkce map() jsme efektivně izolovali pouze rozsah, který senzor využívá.

Výsledky zobrazené na monitoru sériového portu jsou uvedeny níže:

Činnost senzoru lze velmi snadno zkontrolovat. Pokud jsou v monitoru sériového portu hodnoty suchého senzoru 0. 2 a 98. 100 ponořeného ve sklenici vody, znamená to, že senzor funguje správně!

Druhým programem je automatické zavlažování

Po kontrole činnosti senzoru můžete přejít k dalšímu programu. Půjde o jednoduchý obvod zařízení na Arduino Pro Mini, který automaticky zalévá půdu v ​​květináči.

K tomu používáme Arduino Pro Mini, vodní čerpadlo, LED a samozřejmě senzor vlhkosti půdy.

Kromě výše zmíněných prvků bude pro ovládání čerpadla zapotřebí MOSFET tranzistor. Budete potřebovat rezistor 220 ohmů pro LED a 10k ohmů pro tranzistor, FTDI programátor pro nahrání programu do Pro Mini, napájecí panel pro prkénko na prkénko, ke kterému připojíme zdroj.

Proč potřebujete samostatné napájení? Vzhledem k tomu, že pumpa spotřebovává mnohem více energie, než nám dokáže poskytnout převodník Arduino a FTDI, může napájení celého zařízení pouze přes USB port vést k vyhoření desky, převodníku nebo dokonce základní desky.

Pokud jsme vybrali všechny prvky, můžeme začít sestavovat diagram. Vše by mělo vypadat následovně:

Čerpadlo musí být vypnuto, dokud se nevypne programátor a nepřipojí se externí zdroj napájení.

Stručné vysvětlení: čidlo je připojeno na pin A0, ovládací tranzistor čerpadla spolu s LED je připojen na pin 11. Programátor pro Pro Mini je připojen – GND na GND, VCC na VCC, RX na TX a TX na RX.

READ
Co dát na podlahu ve sprše?

Když jsme probrali propojení všech prvků, můžeme přejít k samotnému programu.

Program je určen k zapnutí vodního čerpadla, když vlhkost půdy klesne pod 60 %. Provoz čerpadla bude indikován LED a měření vlhkosti by mělo být prováděno každých 30 minut.

Program je i přes mírné rozšíření obvodu velmi jednoduchý a vypadá takto:

Nyní nám zbývá jen zkontrolovat funkčnost celého systému. Nejjednodušší způsob je vložit čidlo a hadici od čerpadla do květináče se suchou půdou, a pokud se spustí zavlažování a rozsvítí se LED, pak systém i program fungují správně.

Jak vidíte, vybudování automatického závlahového systému je velmi jednoduché a rozšířením celého systému lze snadno dosáhnout automatického zavlažování velké plantáže.