Датчик влажности почвы Raspberry Pi

Сельское хозяйство потребляет от 80 до 90% всей пресной воды в Соединенных Штатах. Простой способ экономии воды в сельскохозяйственном секторе - установка датчика влажности почвы. Датчики влажности почвы измеряют количество воды в почве, чтобы поддерживать постоянные и идеальные почвенные условия для растений. В некоторых случаях установка датчика влажности почвы сокращает полив жилых помещений на 50%.

Ниже представлен простой емкостный датчик влажности почвы с использованием Raspberry Pi и копланарного конденсатора из блога Zero Characters Left.

Без Pi, система может быть построена менее чем за 25 долларов.

Вот руководство о том, как управлять клапаном полива на открытом воздухе для автоматического полива растений, когда почва высыхает.

Шаг 1. Материалы

Raspberry Pi
Это руководство основано на полностью настроенном Raspberry Pi, включая библиотеки GPIO + кабель GPIO с разъемом для макетной платы. Я также рекомендую настроить его для беспроводной сети + SSH.

Другие микроконтроллеры, такие как Arduino, также работают.

- резистор 1 МОм

Это сопротивление было лучшим для моей системы, но резистор другого номинала может лучше подойти для вашей собственной настройки. Поэкспериментируйте с резисторами разного номинала и посмотрите, что произойдет!

- Копланарный конденсатор

Сохраните два файла EAGLE (схему и файл платы), затем отправьте в OSHPark. Это стоит ~ 10 долларов на троих.

- Одножильный или многожильный провод 22 калибра

Рекомендуется приобретать многожильный провод b / c, лучше проводящий и менее подверженный поломке.

- Макетная плата, макетные провода + макетный преобразователь GPIO

Это минимум, необходимый для сборки и тестирования системы. Если вы хотите установить его снаружи после того, как он был протестирован и подтвердил, что работает, покройте все эпоксидной смолой! … Хотя лучшим способом может быть замена макетной платы на печатную плату. Соединители Molex также являются приятным дополнением.

Шаг 2. Инструменты

Паяльник, припой и присоска для припоя (или фитиль для припоя)
Паяльник (почти) необходим для этого проекта, особенно для крепления проводов к копланарному конденсатору. Вы можете приобрести паяльник, припой и фитиль для припоя (удаляет припой) за ~ 20-30 долларов США или найти местное рабочее пространство / хакерское пространство, которое позволит вам войти и использовать паяльник на месте.

- Инструмент для зачистки проводов

- Эпоксидная смола

- Необязательно (но настоятельно рекомендуется): Мультиметр . (для тестирования и отладки!)

Шаг 3. Разработка датчика и схемы

RC-цепь обеспечивает быстрый и простой способ измерения изменений емкости датчика из-за изменений содержания влаги в почве.

Каждая RC-цепь имеет соответствующую постоянную времени, то есть время, за которое конденсатор достигает ~ 63% от своего максимального заряда. Постоянная времени равна полному сопротивлению цепи, умноженному на емкость цепи:τ =R * C

Постоянная времени используется для измерения изменений емкости датчика из-за изменений содержания влаги в почве. По мере увеличения содержания воды увеличивается емкость, вызывая увеличение постоянной времени соответствующей цепи. Вывод 14 GPIO Raspberry Pi измеряет или считает постоянную времени цепи (сколько времени требуется конденсатору для зарядки).

Подробнее:Датчик влажности почвы Raspberry Pi