Điện tử

Mạch cảm biến độ ẩm của đất và Arduino

Khi bạn nghe đến thuật ngữ vườn thông minh, một trong những điều bạn nghĩ đến là hệ thống đo độ ẩm của đất và tưới cây tự động. Với loại hệ thống này, bạn chỉ có thể tưới cây khi cần thiết và tránh tưới quá nhiều hoặc thiếu nước. Nếu bạn muốn xây dựng một hệ thống như vậy thì chắc chắn bạn sẽ cần một Mạch cảm biến độ ẩm của đất và Arduino . Vậy chi tiết như thế nào hãy cùng theo dõi với CDK nhé !

Mạch cảm biến độ ẩm của đất và Arduino
Mạch cảm biến độ ẩm của đất và Arduino

Cảm biến độ ẩm đất là gì ? hoạt động như thế nào ?

Hoạt động của cảm biến độ ẩm của đất khá đơn giản. Đầu dò hình cái dĩa với hai dây dẫn để hở, hoạt động như một biến trở (giống như một chiết áp) có điện trở thay đổi tùy theo hàm lượng nước trong đất.

cảm biến độ ẩm đất
cảm biến độ ẩm đất

Sức đề kháng này tỷ lệ nghịch với độ ẩm của đất:

  • Càng nhiều nước trong đất có nghĩa là độ dẫn điện tốt hơn và sẽ dẫn đến điện trở thấp hơn.
  • Càng ít nước trong đất có nghĩa là độ dẫn điện kém và sẽ dẫn đến điện trở cao hơn.

Cảm biến tạo ra điện áp đầu ra theo điện trở, bằng cách đo chúng ta có thể xác định mức độ ẩm.

Module cảm biến độ ẩm đất

Một Module cảm biến độ ẩm đất điển hình có hai thành phần :

Đầu dò của cảm biến độ ẩm đất công nghiệp

Cảm biến chứa một đầu dò hình nĩa với hai dây dẫn lộ ra ngoài đi vào đất hoặc bất kỳ nơi nào khác nơi cần đo hàm lượng nước.

cảm biến độ ẩm đất esp8266
cảm biến độ ẩm đất esp8266

Giống như đã nói trước đây, nó hoạt động như một biến trở có điện trở thay đổi tùy theo độ ẩm của đất.

Phần Module của cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến cũng chứa một mô-đun điện tử kết nối đầu dò với Arduino. Mô-đun tạo ra điện áp đầu ra theo điện trở của đầu dò và được tạo sẵn tại chân Đầu ra Tương tự (AO).

Tín hiệu tương tự được đưa đến Bộ so sánh chính xác cao LM393 để số hóa tín hiệu đó và được cung cấp tại chân Đầu ra kỹ thuật số (DO).

mạch cảm biến độ ẩm của đất
mạch cảm biến độ ẩm của đất

Mô-đun có chiết áp tích hợp để điều chỉnh độ nhạy của đầu ra kỹ thuật số (DO).

Bạn có thể đặt ngưỡng bằng cách sử dụng chiết áp; Vì vậy, khi mức độ ẩm vượt quá giá trị ngưỡng, mô-đun sẽ xuất ra LOW nếu không thì CAO.

Thiết lập này rất hữu ích khi bạn muốn kích hoạt một hành động khi đạt đến ngưỡng nhất định. Ví dụ, khi độ ẩm trong đất vượt qua ngưỡng, bạn có thể kích hoạt một rơ le để bắt đầu bơm nước.

Mẹo: Xoay núm theo chiều kim đồng hồ để tăng độ nhạy và ngược chiều kim đồng hồ để giảm.

Module cảm biến độ ẩm đất
Module cảm biến độ ẩm đất

Ngoài ra, mô-đun có hai đèn LED. Đèn LED Nguồn sẽ sáng khi mô-đun được cấp nguồn. Đèn LED Trạng thái sẽ sáng khi đầu ra kỹ thuật số ở mức THẤP.

Mạch điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại

Sơ đồ cảm biến đo độ ẩm trong đất

Cảm biến độ ẩm của đất siêu dễ sử dụng và chỉ có 4 chân để kết nối.

cảm biến độ ẩm của đất
cảm biến độ ẩm của đất
  • AO (Đầu ra tương tự)pin cung cấp cho chúng tôi tín hiệu tương tự giữa giá trị nguồn cung cấp đến 0V và sẽ được kết nối với một trong các đầu vào tương tự trên Arduino của bạn.
  • DO (Đầu ra kỹ thuật số)chân cho đầu ra Digital của mạch so sánh bên trong. Bạn có thể kết nối nó với bất kỳ chân kỹ thuật số nào trên Arduino hoặc trực tiếp với rơ le 5V hoặc thiết bị tương tự.
  • VCC chân cấp nguồn cho cảm biến. Nên cấp nguồn cho cảm biến từ 3.3V – 5V. Xin lưu ý rằng đầu ra tương tự sẽ khác nhau tùy thuộc vào điện áp được cung cấp cho cảm biến.
  • GND là một kết nối mặt đất.

Sơ đồ arduino cảm biến độ ẩm đất

Như bạn biết rằng mô-đun cung cấp cả đầu ra tương tự và kỹ thuật số, vì vậy đối với thí nghiệm đầu tiên của chúng tôi, chúng tôi sẽ đo độ ẩm của đất bằng cách đọc đầu ra tương tự.

arduino cảm biến độ ẩm đất
arduino cảm biến độ ẩm đất
  • Hãy kết nối cảm biến độ ẩm của đất với Arduino.
  • Đầu tiên bạn cần cấp nguồn cho cảm biến. Vì vậy, bạn có thể kết nối chân VCC trên mô-đun với 5V trên Arduino.
  • Tuy nhiên, một vấn đề thường được biết đến với các cảm biến này là tuổi thọ ngắn khi tiếp xúc với môi trường ẩm ướt. Việc cung cấp điện cho đầu dò liên tục làm tăng tốc độ ăn mòn đáng kể.
  • Để khắc phục điều này, chúng tôi khuyên bạn không nên cấp nguồn cho cảm biến liên tục mà chỉ cấp nguồn cho cảm biến khi bạn thực hiện các kết quả đo.
  • Một cách dễ dàng để thực hiện điều này là kết nối chân VCC với chân kỹ thuật số của Arduino và đặt nó thành CAO hoặc THẤP theo yêu cầu của bạn.
  • Ngoài ra, tổng công suất được rút ra bởi mô-đun (với cả hai đèn LED đều sáng) là khoảng 8 mA, vì vậy bạn có thể tắt nguồn mô-đun khỏi chân kỹ thuật số trên Arduino.

Vì vậy, hãy kết nối chân VCC trên mô-đun với chân số 7 của Arduino và chân GND với mặt đất.

Cuối cùng, kết nối chân AO trên mô-đun với chân A0 ADC trên Arduino của bạn. Hình minh họa sau đây cho thấy hệ thống dây điện :

Để có được kết quả chính xác từ cảm biến độ ẩm của đất, trước tiên bạn nên hiệu chỉnh nó cho loại đất cụ thể mà bạn định theo dõi.

Các loại đất khác nhau có thể ảnh hưởng đến cảm biến, vì vậy cảm biến của bạn có thể nhạy hơn hoặc ít hơn tùy thuộc vào loại đất bạn sử dụng.

cảm biến độ ẩm đất đầu dò chống ăn mòn
cảm biến độ ẩm đất đầu dò chống ăn mòn

Trước khi bắt đầu lưu trữ dữ liệu hoặc kích hoạt các sự kiện, bạn nên xem những bài đọc nào bạn thực sự nhận được từ cảm biến của mình.

Sử dụng bản phác thảo dưới đây để lưu ý giá trị nào mà cảm biến của bạn xuất ra khi đất càng khô càng tốt -vs- khi nó hoàn toàn bão hòa với độ ẩm.

void setup() {
	pinMode(sensorPower, OUTPUT);
	
	// Initially keep the sensor OFF
	digitalWrite(sensorPower, LOW);
	
	Serial.begin(9600);
}

void loop() {
	//get the reading from the function below and print it
	Serial.print("Analog output: ");
	Serial.println(readSensor());
	
	delay(1000);
}

//  This function returns the analog soil moisture measurement
int readSensor() {
	digitalWrite(sensorPower, HIGH);	// Turn the sensor ON
	delay(10);							// Allow power to settle
	int val = analogRead(sensorPin);	// Read the analog value form sensor
	digitalWrite(sensorPower, LOW);		// Turn the sensor OFF
	return val;							// Return analog moisture value
}

Khi bạn chạy cod này , bạn sẽ thấy gần với các bài đọc sau trong Serial :

  • Khi đất khô (~ 850)
  • Khi đất hoàn toàn ướt (~ 400)

Thử nghiệm này có thể có một số thử nghiệm và sai sót. Khi bạn đã xử lý tốt các bài đọc này, bạn có thể sử dụng chúng làm ngưỡng nếu bạn định kích hoạt một hành động.

cảm biến độ ẩm đất arduino
cảm biến độ ẩm đất arduino

Mô-đun có chiết áp tích hợp để hiệu chỉnh đầu ra kỹ thuật số (DO).

Bằng cách xoay núm của chiết áp, bạn có thể đặt một ngưỡng. Vì vậy, khi độ ẩm vượt quá giá trị ngưỡng, đèn LED Trạng thái sẽ sáng và mô-đun sẽ xuất ra mức THẤP.

code cảm biến độ ẩm đất
code cảm biến độ ẩm đất

Code hoàn thành mạch :

// Sensor pins
#define sensorPower 7
#define sensorPin 8

void setup() {
	pinMode(sensorPower, OUTPUT);

	// Initially keep the sensor OFF
	digitalWrite(sensorPower, LOW);

	Serial.begin(9600);
}

void loop() {
	//get the reading from the function below and print it
	int val = readSensor();
	Serial.print("Digital Output: ");
	Serial.println(val);

	// Determine status of our soil moisture situation
	if (val) {
		Serial.println("Status: Soil is too dry - time to water!");
	} else {
		Serial.println("Status: Soil moisture is perfect");
	}

	delay(1000);	// Take a reading every second for testing
					// Normally you shoul take reading perhaps every 12 hours
	Serial.println();
}

//  This function returns the analog soil moisture measurement
int readSensor() {
	digitalWrite(sensorPower, HIGH);  // Turn the sensor ON
	delay(10);              // Allow power to settle
	int val = digitalRead(sensorPin); // Read the analog value form sensor
	digitalWrite(sensorPower, LOW);   // Turn the sensor OFF
	return val;             // Return analog moisture value
}

Video hướng dẫn chi tiết mạch cảm biến độ ẩm đất

CDK - CĐ Văn Hóa Nghệ Thuật Và Du Lịch Nha Trang

Trường Cao đẳng Văn hóa Nghệ thuật & Du lịch Nha Trang CDK chính thức được thành lập. Năm 2005, nhà trường được vinh dự đón nhận phần thưởng cao quý của Nhà nước : Huân chương Lao động Hạng Ba.

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button