Thanh theo dõi độ ẩm đất Arduino - Không bao giờ quên tưới cây: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Bạn thường quên tưới cây trong nhà? Hoặc có lẽ bạn dành cho chúng quá nhiều sự chú ý và tưới quá nhiều nước cho chúng?

Nếu bạn làm vậy, thì bạn nên làm cho mình một que theo dõi độ ẩm của đất chạy bằng pin. Màn hình này sử dụng cảm biến độ ẩm đất điện dung và Arduino Pro Mini 3.3V để liên tục theo dõi độ ẩm của đất và cảnh báo cho bạn khi bạn đang tưới cây quá mức hoặc thiếu nước.

Hai chiết áp trên bo mạch cho phép bạn điều chỉnh và đặt điểm đặt mức độ ẩm cao và thấp, kích hoạt nhấp nháy của hai đèn LED để cảnh báo bạn. Bạn cũng có thể dễ dàng thêm một bộ rung vào mạch điện nếu bạn cũng muốn có một âm thanh báo động.

Bạn cũng có thể nhấn một nút để hiển thị giá trị đọc độ ẩm hiện tại và các điểm đặt mức cao và thấp trên màn hình OLED tích hợp.

Với thiết lập tiêu chuẩn ở đây, thiết bị kéo dài khoảng 15-20 ngày với một lần sạc pin 18650 cung cấp năng lượng cho nó. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng hai kỹ thuật năng lượng thấp, điều này có thể được kéo dài đến khoảng 50-60 ngày cho mỗi lần sạc.

Quân nhu

Để xây dựng một máy theo dõi độ ẩm của đất, bạn sẽ cần:

3.3V Arduino Pro Mini - Mua tại đây

Phiên bản 5V có thể được sử dụng với pin khác và điện trở LED 220Ω

• Bộ lập trình USB - Mua tại đây
• Cảm biến độ ẩm đất điện dung - Mua tại đây
• Đèn LED 3 x 5mm (Ưu tiên các màu khác nhau) - Mua tại đây
• Điện trở 10K - Mua tại đây
• Điện trở 3 x 100Ω - Mua tại đây
• 2 x 10K Chậu cắt tỉa - Mua tại đây
• Công tắc nút bấm xúc giác - Mua tại đây
• Công tắc nguồn trượt - Mua tại đây
• Màn hình OLED 128x32 I2C - Mua tại đây
• Ghim Header nam - Mua tại đây
• Ghim Header dành cho Nữ - Mua tại đây
• Cáp ruy-băng - Mua tại đây

Để cấp nguồn cho màn hình

• 18650 3.7V Lithium Battey - Mua tại đây
• Giá đỡ / Bộ sạc 18650 - Mua tại đây

Bước 1: Thu thập các thành phần của bạn và đặt hàng PCB

Tôi bắt đầu bằng cách thiết kế một mạch có thể được tạo thành PCB và được cung cấp năng lượng bởi một pin lithium-ion 18650 duy nhất. Vì lý do này, tôi đã chọn phiên bản 3.3V của Arduino và màn hình độ ẩm đất điện dung cụ thể này có thể được cấp nguồn từ 3.3V hoặc 5V.

Bạn có thể tải xuống các tệp PCB từ blog của tôi nếu bạn muốn đặt hàng của riêng bạn.

Bạn cũng có thể sử dụng Arduino Pro Mini 5V với các thành phần tương tự, bạn sẽ chỉ cần sử dụng điện trở LED 220ohm thay vì 100ohm được sử dụng ở đây. Bạn cũng sẽ cần cấp nguồn cho nó bằng một bộ pin thay vì một bộ pin lithium-ion.

Bạn cũng có thể lắp ráp các thành phần vào một breadboard và sau đó tạo một đường dẫn ngắn đến cảm biến độ ẩm, nhưng PCB chỉ làm cho nó trở thành một thiết lập nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn.

Tôi đã đặt mua PCB từ PCB Way chỉ tính phí $ 5 cho 5 PCB cơ bản lên đến 100x100mm. Chúng được sản xuất và vận chuyển thực sự nhanh chóng và có chất lượng tốt.

Bước 2: Lắp ráp các PCB

Bắt đầu bằng cách gắn các chân tiêu đề vào Arduino của bạn. Thiết kế này sử dụng các chân A4 và A5 cho kết nối I2C với màn hình OLED, vì vậy bạn cũng sẽ cần thêm hai chân này. Các bảng thường không đi kèm với ghim cho hai loại này vì chúng được tách ra khỏi các dải dọc theo hai bên.

Hàn tất cả các thành phần vào vị trí trên PCB, chú ý đến hướng của đèn LED và nút ấn xúc giác.

Để kết nối cảm biến độ ẩm với bo mạch của bạn, bạn sẽ cần tháo phích cắm màu trắng ở đầu và sau đó hàn ba chân tiêu đề vào hàng lỗ gần nhất với đầu cảm biến. Sử dụng các chân này để hàn cảm biến trực tiếp lên PCB của bạn.

Khi tất cả các thành phần của bạn đã được hàn vào đúng vị trí, hãy cắt bớt các chân nhô ra khỏi mặt sau của PCB.

Hàn bảng mạch bộ sạc pin lithium-ion với các cực nguồn trên PCB bằng dây cáp ruy-băng nhỏ để giá đỡ có thể được dán vào mặt sau của PCB.

Bước 3: Lập trình Arduino của bạn

Để lập trình Arduino Pro Mini, bạn sẽ cần sử dụng bộ lập trình USB của mình và cắm nó vào các chân tiêu đề tương ứng trên PCB breakout. Hãy nhớ rằng Tx trên lập trình viên chuyển sang Rx trên Arduino và ngược lại. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng bạn sử dụng điện áp đầu ra chính xác từ bộ lập trình, 3,3V cho 3.3V Pro Mini và 5V cho 5V Pro Mini.

Bạn có thể tải xuống bản phác thảo từ bài đăng trên blog của tôi và đọc qua mô tả chi tiết về chức năng của từng phần trong mã.

Bước 4: Hiệu chỉnh & Sử dụng Cảm biến Độ ẩm Đất của bạn

Khi bật nguồn màn hình lần đầu tiên, bạn sẽ thấy một màn hình giật gân ngắn trên màn hình và màn hình sau đó sẽ tắt.

Sau khi tắt, bạn có thể nhấn nút bên cạnh màn hình để bật lại và xem mức độ ẩm đo được thực tế cũng như hai điểm đặt mức độ ẩm. Hai điểm đặt có thể được điều chỉnh bằng cách xoay chiết áp mức thấp và cao. Có một số logic trong mã để ngăn việc đặt điểm đặt thấp cao hơn điểm đặt cao và điểm đặt cao thấp hơn điểm thấp.

Trước khi sử dụng cảm biến, bạn cần phải hiệu chỉnh nó. Để thực hiện việc này, hãy sử dụng bộ lập trình USB để hiển thị các giá trị cảm biến thô từ cảm biến độ ẩm. Lấy số đọc khô từ cảm biến trong không khí, sau đó nhúng phần dính của cảm biến vào một bình nước để có mức độ ẩm tối đa. Đảm bảo rằng bạn không bị ướt bất kỳ thành phần nào trong khi làm như vậy. Lấy các giá trị tối đa và tối thiểu này và thay thế chúng trong mã và màn hình của bạn sau đó sẽ hoạt động tốt. Bạn cũng có thể thêm một khoản chênh lệch nhỏ vào mức tối đa và tối thiểu để tính đến các biến thể môi trường.

Như đã đề cập trước đây, màn hình kéo dài khoảng 15-20 ngày với một lần sạc pin 18650. Tôi đã trình bày chi tiết hai kỹ thuật trên blog của mình mà bạn có thể thực hiện để cải thiện hơn nữa điều này lên khoảng 50-60 ngày với một lần sạc. Về cơ bản, những điều này chỉ liên quan đến việc cấp nguồn cho cảm biến độ ẩm khi bạn cần đọc và loại bỏ đèn LED công suất nhỏ trên Arduino. Bạn cũng có thể cải thiện tuổi thọ pin bằng cách thực hiện các bài đọc ít thường xuyên hơn.

Tôi cũng đã thêm một tấm che mặt acrylic vào màn hình sau khi nó hoàn thành để bảo vệ các thành phần điện tử

Bạn đã thử làm thiết bị theo dõi độ ẩm đất của riêng mình chưa? Hãy cho tôi biết trong phần ý kiến!