Датчик влажности почвы Arduino: принцип работы, подключение и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работает датчик влажности почвы Arduino. Какие бывают виды датчиков. Как подключить и откалибровать датчик влажности почвы. Где применяются датчики влажности почвы на Arduino.

Содержание

Принцип работы датчика влажности почвы Arduino

Датчик влажности почвы для Arduino позволяет измерять уровень влажности грунта. Принцип его работы основан на измерении электропроводности почвы:

Датчик имеет два электрода, между которыми пропускается небольшое напряжение
В сухой почве сопротивление высокое, ток низкий
Во влажной почве сопротивление снижается, ток увеличивается
На основе измеренного тока определяется уровень влажности

Чем больше воды содержится в почве, тем выше ее электропроводность и ниже сопротивление. Это позволяет оценить степень увлажненности грунта.

Виды датчиков влажности почвы для Arduino

Существует несколько основных типов датчиков влажности почвы, совместимых с Arduino:

1. Резистивные датчики

Принцип работы основан на измерении сопротивления между двумя электродами. Простые и недорогие, но подвержены коррозии.

2. Емкостные датчики

Измеряют диэлектрическую проницаемость почвы. Более точные и долговечные, но дороже резистивных.

3. Гигрометры

Определяют влажность по изменению электрического сопротивления гигроскопичного материала. Компактные, но менее точные.

Какой тип выбрать? Для большинства любительских проектов подойдут резистивные датчики. Для длительного использования лучше выбрать емкостные.

Как подключить датчик влажности почвы к Arduino

Подключение датчика влажности почвы к Arduino выполняется следующим образом:

Подключите питание датчика (VCC) к выводу 5V Arduino
Подключите GND датчика к GND Arduino
Подключите аналоговый выход датчика (AO) к любому аналоговому входу Arduino, например A0
Если есть цифровой выход (DO), его можно подключить к цифровому пину Arduino

Схема подключения выглядит так:

VCC датчика → 5V Arduino
GND датчика → GND Arduino
AO датчика → A0 Arduino
DO датчика (если есть) → любой цифровой пин Arduino

Калибровка датчика влажности почвы

Для получения точных показаний датчик влажности почвы необходимо откалибровать. Процесс калибровки включает следующие шаги:

Измерьте показания датчика в сухой почве и запишите значение
Измерьте показания в полностью влажной почве
Определите диапазон значений между сухой и влажной почвой
Настройте пороговые значения в скетче Arduino

Например, если сухая почва дает значение 850, а влажная — 400, можно установить такие пороги:

<500 — слишком влажно
500-750 — оптимальная влажность
>750 — слишком сухо, нужен полив

Калибровку рекомендуется проводить для конкретного типа почвы, так как разные грунты могут давать разные показания.

Применение датчиков влажности почвы на Arduino

Датчики влажности почвы на базе Arduino находят широкое применение в различных областях:

Умное сельское хозяйство

Датчики помогают оптимизировать полив растений, экономя воду и повышая урожайность. Они могут использоваться для:

Автоматизации систем орошения
Мониторинга состояния почвы в теплицах
Контроля влажности в гидропонных установках

Умный дом и садоводство

В домашних условиях датчики влажности почвы применяются для:

Автополива комнатных растений
Мониторинга влажности в цветочных горшках
Управления поливом газона

Экологический мониторинг

Датчики используются для:

Изучения состояния почв
Оценки риска эрозии
Мониторинга влажности в лесах

Преимущества использования датчиков влажности почвы

Применение датчиков влажности почвы на базе Arduino дает ряд преимуществ:

Экономия воды за счет оптимизации полива
Повышение урожайности растений
Автоматизация ухода за растениями
Предотвращение пересушивания или переувлажнения почвы
Возможность удаленного мониторинга

Как датчики влажности почвы помогают экономить воду? Они позволяют поливать растения только при необходимости, избегая чрезмерного расхода воды.

Ограничения датчиков влажности почвы

При использовании датчиков влажности почвы следует учитывать некоторые ограничения:

Точность измерений может снижаться со временем из-за коррозии электродов
Показания зависят от типа почвы и требуют калибровки
Датчики могут давать неточные результаты при высоком содержании солей в почве

Необходимо регулярное обслуживание датчиков для поддержания их работоспособности

Как преодолеть эти ограничения? Рекомендуется использовать датчики с защитой от коррозии, проводить регулярную калибровку и очистку.

Перспективы развития датчиков влажности почвы

Технологии измерения влажности почвы продолжают развиваться. Основные направления развития включают:

Повышение точности и долговечности датчиков
Интеграция с системами Интернета вещей (IoT)
Разработка беспроводных сенсорных сетей для мониторинга больших территорий
Создание мультипараметрических датчиков, измеряющих не только влажность, но и другие характеристики почвы

Какие инновации ожидаются в ближайшем будущем? Ожидается появление самокалибрующихся датчиков и систем с искусственным интеллектом для анализа данных о состоянии почвы.

Датчик влажности почвы на LM393

Датчик влажности почвы с дискретным и аналоговым выходом. Построен на компараторе LM393. Конструктивно датчик состоит из сенсорной пластины и драйвера. Чувствительность датчика настраивается потенциометром на плате драйвера. Сенсорная пластина устанавливается в почву.ХарактеристикиРабочее напряжение: 3.3-5 В;Тип выхода: дискретный и аналоговый;Размеры платы драйвера: 30 мм x 16 мм ;КонтактыVCC: питание;GND: земля;D0: дискретный выход;A0: аналоговый выход.Распиновка датчика влажности почвыДатчик влажности почвы очень прост в использовании и содержит только 4 вывода для связи с внешним миром.Рисунок 5 – Распиновка датчика влажности почвыAO (аналоговый выход) выдает аналоговый сигнал с напряжением в диапазоне между напряжением питания и 0 В и будет подключен к одному из аналоговых входов нашей платы Arduino.Вывод DO (цифровой выход) выдает цифровой выходной сигнал со схемы встроенного компаратора. Вы можете подключить его к любому цифровому выводу на Arduino или напрямую к 5-вольтовому реле или подобному устройству. Вывод VCC подает питание на датчик. Рекомендуется питать датчик напряжением от 3,3 до 5 В. Обратите внимание, что сигнал на аналоговом выходе будет зависеть от того, какое напряжение питания подается на датчик.GND для подключения земли.Измерение влажности почвы с помощью аналогового выходаПоскольку модуль предоставляет как аналоговый, так и цифровой выходные сигналы, то для нашего первого эксперимента мы будем измерять влажность почвы, считывая аналоговые показания.ПодключениеДавайте подключим наш датчик влажности почвы к плате Arduino.Сначала вам нужно подать питание на датчик. Для этого вы можете подключить вывод VCC на модуле к выводу 5V на Arduino.Однако одной из широко известных проблем с этими датчиками является их короткий срок службы при воздействии влажной среды. При постоянной подаче питания на зонд скорость коррозии значительно увеличивается.Чтобы преодолеть эту проблему, мы рекомендуем не подавать питание на датчик постоянно, а включать его только тогда, когда вы снимаете показания. Самый простой способ сделать это – подключить вывод VCC к цифровому выводу Arduino и устанавливать на нем высокий или низкий логический уровень, когда это необходимо.Кроме того, итоговая мощность, потребляемая модулем (оба светодиода горят), составляет около 8 мА, поэтому можно запитать модуль от цифрового вывода на Arduino.Итак, давайте подключим вывод VCC модуля к цифровому выводу 7 Arduino, а вывод GND модуля к выводу GND Arduino.И, наконец, подключите вывод AO модуля к выводу A0 аналого-цифрового преобразователя Arduino.Схема соединений показана на рисунке ниже.Рисунок 6 – Подключение датчика влажности почвы к Arduino для считывания показаний на аналоговом выходеКалибровкаЧтобы получить точные показания с датчика влажности почвы, рекомендуется сначала откалибровать его для конкретного типа почвы, которую вы планируете контролировать.Различные типы почвы могут по-разному влиять на показания датчика, поэтому ваш датчик в зависимости от типа используемой почвы может быть более или менее чувствительным. Прежде чем вы начнете хранить данные или запускать события, вы должны увидеть, какие показания вы на самом деле получаете от вашего датчика.Чтобы отметить, какие значения выводит ваш датчик, когда почва максимально сухая, и когда она полностью насыщена влагой, воспользуйтесь скетчем, приведенным ниже.// Выводы, подключенные к датчику{// Изначально оставляем датчику выключенным}{// получить показание из функции ниже и напечатать его}// Данная функция возвращает аналоговый результат измерений датчика влажности почвы{// Включить датчик// Дать время питанию установиться// Прочитать аналоговое значение от датчика// Выключить датчик// Вернуть аналоговое значение влажности}Когда вы запустите этот скетч, вы увидите похожие значения в мониторе последовательного порта:~ 850, когда почва сухая;~ 400, когда почва полностью насыщена влагой.Этот тест может потребовать несколько проб и ошибок. Как только вы получите хороший контроль над этими показаниями, вы сможете использовать их в качестве пороговых значений, если намерены инициировать какое-либо действие. Финальная сборкаОсновываясь на значениях калибровки, программа, приведенная ниже, задает следующие диапазоны для определения состояния почвы:<500 – слишком влажная;500-750 – это целевой диапазон;>750 – достаточно сухая для полива./* Измените эти значения, основываясь на своих значениях калибровки */// Определяет максимальное значение, при котором, мы решили, что почва ‘влажная’// Определяет минимальное значение, при котором, мы решили, что почва ‘сухая’// Выводы, подключенные к датчику{// Изначально оставляем датчику выключенным}{// получить показание из функции ниже и напечатать его// определить состояние нашей почвы{// слишком влажная}{// идеальное состояние}{// слишком сухая — пора поливать}// Для проверки берем показания раз в секунду// Обычно вам необходимо проверять показания, возможно, раз или два в день}// Данная функция возвращает аналоговый результат измерений датчика влажности почвы{// Включить датчик// Дать время питанию установиться// Прочитать аналоговое значение от датчика// Выключить датчик// Вернуть аналоговое значение влажности}Если все в порядке, вы должны увидеть вывод в мониторе последовательного порта, похожий на приведенный ниже. Рисунок 8 – Вывод аналоговых показаний датчика влажности почвыИзмерение влажности почвы с помощью цифрового выходаДля нашего второго эксперимента мы определим состояние почвы с помощью цифрового выхода.ПодключениеМы будем использовать схему из предыдущего примера. На этот раз нам просто нужно удалить подключение к выводу аналого-цифрового преобразователя и подключить вывод DO модуля к цифровому выводу 8 Arduino.Соберите схему, как показано ниже:Рисунок 9 – Подключение датчика влажности почвы к Arduino для считывания показаний на цифровом выходеКалибровкаДля калибровки цифрового выхода (DO) модуль имеет встроенный потенциометр.Вращая движок этого потенциометра, вы можете установить пороговое значение. Таким образом, когда уровень влажности превысит пороговое значение, светодиод состояния загорится, и модуль выдаст низкий логический уровень.Рисунок 10 – Состояния цифрового выхода датчика влажности почвыТеперь, чтобы откалибровать датчик, вставьте зонд в почву, когда ваше растение будет готово к поливу, и подстройте потенциометр по часовой стрелке так, чтобы светодиод состояния горел, а затем подстройте потенциометр обратно против часовой стрелки, пока светодиод не погаснет. Теперь ваш датчик откалиброван и готов к использованию.Код ArduinoПосле того, как схема будет собрана, загрузите в Arduino следующий скетч.// Выводы, подключенные к датчику{// Изначально оставляем датчику выключенным}{// получить показание из функции ниже и напечатать его// Определить статус ситуации с влажностью почвы{// слишком сухая — пора поливать}{// идеальное состояние}// Для проверки берем показания раз в секунду// Обычно вам необходимо проверять показания, возможно, каждые 12 часов}// Данная функция цифровой результат измерений датчика влажности почвы{// Включить датчик// Дать время питанию установиться// Прочитать цифровое значение от датчика// Выключить датчик// Вернуть цифровое значение влажности}Если все в порядке, вы должны увидеть вывод в мониторе последовательного порта, похожий на приведенный ниже.Рисунок 11 – Вывод цифровых показаний датчика влажности почвы

Гигрометр, датчик влажности почвы LM393

Датчик влажности почвы для Ардуино является одним из самых распространенных модулей, он представлен в большом ассортименте, но самой простой и распространенной моделью является FC-28. Сенсор часто применяется для измерения влажности грунта и работает по простому принципу:

Имеет два электрода, между которыми создается низкое напряжение.
Когда почва сухая, образуется высокое сопротивление, ток будет низким.
Когда земля влажная, образуется небольшое сопротивление, показатели тока увеличиваются.

Прежде чем составлять функциональную схему для будущего устройства, следует учитывать, что датчик влажности почвы аналоговый, по этому сигналу можно судить о степени влажности, то есть на выходе модуль дает 1 или 0. Чтобы настроить нужные показатели срабатывания, используется резистор. Когда показатель влаги выше установленного порога, датчик выдает 0, если ниже, то 1. Изготовляется датчик влажности почвы на LM393 — компараторе, благодаря которому сенсор самостоятельно может считывать и сравнивать разные аналоговые сигналы.

Где используется датчик влажности почвы на Ардуино

Гигрометр имеет высокое качество исполнения и работает в комплекте с микроконтроллером Arduino. Если проект собран правильно, на выходе пользователь получает простой датчик воды, который может быть использовать для обнаружения влажности в почве, то есть в разных условиях эксплуатации:

датчик влажности почвы для теплицы поможет вовремя узнать о необходимости полива растений;
сенсор, соединенный с системой полива, поможет автоматически поливать растения;
модуль может применяться в условиях сезонного подтопления участка в качестве оповещающего сигнала.

В других подобных целях также можно использовать датчик влажности почвы Arduino, подключение и управление модулем доступно и понятно как опытным, так и еще начинающим ардуинщикам.

Датчик влажности почвы: подключение и технические характеристики

Гигрометр имеет следующие технические характеристики:

Функционирует в условиях рабочего напряжения от 3,3 до 5В.
Имеется двойной режим выхода, для сбора данных аналоговый прибор считается более точным.
На панели предусмотрено фиксированное отверстие для болта, позволяющее сделать установку максимально легкой;

Оснащен индикатором питания красного цвета и цифровым индикатором выходного переключения зеленого цвета.

Размер измерительного зонда (металлизированного щупа) составляет 6*3 см — реализуется в комплекте.

Учитывайте, прежде чем использовать датчик влажности почвы Ардуино, подключение с микроконтроллером осуществляется в соответствии с имеющимися выходами:

VCC — общее питание;
GND — земля;
A0 — аналог;
D0 — цифра.

Емкостный датчик влажности почвы Arduino подключается в следующем порядке:

Подготовка элементов схемы. Понадобятся модуль, микроконтроллер Arduino UNO или подобный, функциональные элементы, соединительные провода, плата-основа.
Сборка схемы. Все составляющие проекта соединяются в соответствии с имеющимися выходами.
Программирование. Указание задач в скетче Arduino IDE.
Тестирование, эксплуатация.

Перед началом сборки эксперты рекомендуют внимательно изучить техническую документацию к FC-28, datasheet также доступен онлайн на сайте производителя.

Как подключить к Arduino датчик влажности почвы: пример

В качестве примера поэтапно разберем процесс создания индикатора влажности почвы для растения. Чтобы заработал датчик влажности почвы, схема должна включать в себя такие составляющие:

модуль-гигрометр;
несколько светодиодов;
плата UNO;
макетная плата;
провода для соединения элементов.

Светодиоды на FC-28 Arduino размещаются на макетной плате и подключаются к микроконтроллеру. С ним же соединяются зонд и чип сенсора. После нужно запустить Arduino IDE и ввести нужный скетч, прописав:

Название модуля.
Функциональные показатели void setup() и void loop(). Здесь указываются показатели полного полива, критической сухости, условия зажжения и выключения индикаторов.

В результате датчик влажности почвы для Arduino будет фиксировать аналоговые показатели, и чем уровень влаги выше, тем больше значение индикатора, то есть загоревшихся светодиодов.

Распространенные вопросы при эксплуатации модуля

Если вы приняли решение датчик влажности почвы Ардуино купить и собрать функциональный проект, обратите внимание:

Если после сборки схемы не горит светодиод, проверьте наличие и правильность полярности питания.
Не загорается светодиод-индикатор влажности — в этом случае нужно проверить настройки срабатывания.
Не меняется значение аналога — стоит проверить соединение щупа и датчика.

Датчик влажности почвы: где купить

Интернет-магазин Ekot предлагает датчик влажности почвы купить в Украине на выгодных условиях:

Гарантируется высокое качество модулей.
Возможность подобрать микроконтроллер и другие составляющие будущего проекта.
Вы можете датчик влажности почвы купить из Киева или любого другого города, так как организуется оперативная доставка.
Простая навигация на странице позволит быстро оформить заказ.

Обратите внимание, в нашем каталоге действует фиксированная цена датчика влажности почвы — из Харькова, Киева и других городов наши клиенты заказывают оборудование для Arduino по одной доступной стоимости.

Резистивный датчик влажности почвы

с коррозионностойким зондом – ThinkRobotics.com

Этот модуль датчика влажности почвы используется для определения влажности почвы.

Он измеряет объемное содержание воды в почве и дает нам уровень влажности в качестве результата. Модуль имеет как цифровые, так и аналоговые выходы и потенциометр для регулировки порогового уровня.

Водонепроницаемый сенсорный зонд с высокой коррозионной стойкостью обеспечивает срок службы в почве не менее 6 месяцев.

Комплект поставки

1 модуль датчика влажности почвы
1x Сенсорные датчики

Влажность почвы Характеристики и характеристики сенсорного модуля

Рабочее напряжение: от 3,3 В до 5 В постоянного тока
Рабочий ток: 15 мА
Цифровой выход — от 0 В до 5 В, регулируемый уровень запуска из предустановки
Аналоговый выход — от 0 В до 5 В на основе инфракрасного излучения пламени, попадающего на датчик
Светодиоды, показывающие мощность и мощность
Размер печатной платы: 3,2 см x 1,4 см
Конструкция на базе LM393
Простота использования с микроконтроллерами или даже с обычными цифровыми/аналоговыми микросхемами
Небольшой, дешевый и легко доступный

Краткая информация о модуле датчика влажности почвы

Этот модуль датчика влажности состоит из датчика влажности, резисторов, конденсатора, потенциометра, компаратора LM393 IC, индикатора питания и состояния на интегральной схеме.

ИС LM393

ИС компаратора LM393 используется в качестве компаратора напряжения в этом модуле датчика влажности. Контакт 2 LM393 подключен к предустановке (потенциометр 10 кОм), а контакт 3 подключен к контакту датчика влажности. Микросхема компаратора сравнивает пороговое напряжение, установленное с помощью предустановки (вывод 2) и вывода датчика (вывод 3).

Датчик влажности

Датчик влажности состоит из двух зондов, которые используются для определения влажности почвы . Зонды датчика влажности покрыты иммерсионным золотом, защищающим никель от окисления. Эти два датчика используются для пропускания тока через почву, а затем датчик считывает сопротивление, чтобы получить значения влажности.

Предустановка (потенциометр триммера)

С помощью встроенной предустановки можно настроить порог (чувствительность) цифрового выхода.

Как использовать модуль датчика влажности почвы

Модуль датчика влажности состоит из четырех контактов, т.е. VCC, GND, DO, AO. Контакт цифрового выхода подключен к выходному контакту микросхемы компаратора LM393, а аналоговый контакт подключен к датчику влажности. Внутренняя схема модуля датчика влажности приведена ниже.

Использовать модуль датчика влажности с микроконтроллером очень просто. Подключите контакт аналогового/цифрового выхода модуля к контакту аналогового/цифрового выхода микроконтроллера. Подключите контакты VCC и GND к контактам 5V и GND микроконтроллера. После этого вставьте зонд в почву. Когда в почве присутствует больше воды, она будет проводить больше электричества, что означает, что сопротивление будет низким, а уровень влажности будет высоким.

Применение датчика влажности почвы

Садоводство
Ирригационные системы
Используется в контролируемых средах

Резистивный датчик влажности почвы с коррозионностойким зондом
Работает хорошо, служит еще дольше
Пользуюсь этим продуктом около 4 месяцев, и должен сказать, что он действительно показал себя с лучшей стороны. Все идет нормально!
Используйте стрелки влево/вправо для навигации по слайд-шоу или проведите пальцем влево/вправо при использовании мобильного устройства
Датчик влажности почвы Keyestudio для Arduino
Датчик влажности почвы Keyestudio для Arduino
Ваша позиция: Главная / Датчики

Формат PDF
KS0049
56 Отзывов Продано:96
Описание
Особенности
Документы
Отзывы(56)
Это простой датчик влажности почвы, предназначенный для определения влажности почвы. Если в почве недостаточно воды, аналоговое значение, выдаваемое датчиком, уменьшится, в противном случае — увеличится. Если вы используете этот датчик для создания автоматического устройства для полива, он может определить, хочет ли ваша ботаника пить, чтобы предотвратить ее увядание, когда вы выходите на улицу. Использование датчика с контроллером Arduino делает ваше растение более комфортным, а сад — умнее.
Напряжение источника питания: 3,3 В или 5 В
Рабочий ток: ≤ 20 мА
Выходное напряжение: 0-2,3 В (когда датчик полностью погружен в воду, напряжение будет 2,3 В) Источник питания 5 В, чем выше влажность, тем выше выходное напряжение

Упаковка: Электростатическая герметизация пакетов
Тип датчика: Аналоговый выход
Определение интерфейса: контакт 1 — сигнал, контакт 2 — заземление, контакт 3 — VCC
5 звезд88%
4 звезды11%
3 звезды0%
2 звезды0%
1 звезда0%
Средний рейтинг: 5,0 на основе 56 отзывов
Поделитесь своими мыслями с другими покупателями
Написать отзыв
Обзоры продуктов могут быть выполнены после входа в систему, пожалуйста, нажмите здесь, чтобы войти
keyestudio TDS Meter V1.