Raspberry Pi Bodenfeuchtigkeitssensor

Die Landwirtschaft verbraucht zwischen 80 und 90 % des gesamten Süßwassers in den Vereinigten Staaten. Eine einfache Möglichkeit, in der Landwirtschaft Wasser zu sparen, ist die Installation eines Bodenfeuchtesensors. Bodenfeuchtesensoren messen die Wassermenge im Boden, um konstante und ideale Bodenbedingungen für Pflanzen aufrechtzuerhalten. In einigen Fällen reduziert die Installation eines Bodenfeuchtigkeitssensors die Bewässerung von Wohngebieten um bis zu 50 %.

Das Folgende ist ein einfacher kapazitiver Bodenfeuchtigkeitssensor mit einem Raspberry Pi und einem koplanaren Kondensator aus dem Zero Characters Left-Blog.

Ohne den Pi kann das System für weniger als 25 US-Dollar gebaut werden.

Hier ist ein Tutorial, wie Sie ein Bewässerungsventil im Freien steuern, um Ihre Pflanzen automatisch zu bewässern, wenn der Boden trocken ist.

Schritt 1:Materialien

Himbeer-Pi
Dieses Tutorial basiert auf einem vollständig eingerichteten Raspberry Pi, einschließlich GPIO-Bibliotheken + GPIO-Kabel mit Steckplatinenanschluss. Ich empfehle auch, es für Wireless + SSH einzurichten.

Andere Mikrocontroller, wie ein Arduino, funktionieren auch.

— 1 MOhm Widerstand

Dieser Widerstand war der beste für mein System, aber ein anderer Widerstandswert könnte für Ihr eigenes Setup besser funktionieren. Experimentieren Sie mit Widerständen mit unterschiedlichen Werten und sehen Sie, was passiert!

— Koplanarer Kondensator

Speichern Sie die beiden EAGLE-Dateien (Schaltplan und Board-Datei) und senden Sie sie an OSHPark. Es kostet ~ 10,00 $ für drei Personen.

— Vollkerniger oder mehrdrähtiger 22-Gauge-Draht

Empfohlen, um Litzendraht zu erhalten, der besser leitet und weniger bricht.

— Breadboard, Breadboard-Drähte + GPIO-Breadboard-Konverter

Dies ist das absolute Minimum, das zum Erstellen und Testen des Systems erforderlich ist. Wenn Sie es draußen installieren möchten, nachdem es getestet und bestätigt wurde, dass es funktioniert, beschichten Sie alles mit Epoxid! …Obwohl ein besserer Weg darin besteht, das Steckbrett durch eine Leiterplatte zu ersetzen. Molex-Steckverbinder sind auch eine schöne Ergänzung.

Schritt 2:Tools

Lötkolben, Lötzinn &Lötsauger (oder Lötdocht)
Ein Lötkolben ist für dieses Projekt (fast) unerlässlich, insbesondere zum Anbringen von Drahtleitern am Koplanarkondensator. Sie können einen Lötkolben, Lötzinn und Lötdocht (entfernt Lötzinn) für ~ 20-30 $ kaufen oder einen lokalen Makerspace / Hackerspace finden, der es Ihnen ermöglicht, einen Lötkolben vor Ort zu verwenden.

— Abisolierzangen

— Epoxid

— Optional (aber dringend empfohlen):Multimeter (zum Testen und Debuggen!)

Schritt 3:Sensor- und Schaltungsdesign

Eine RC-Schaltung bietet eine schnelle und einfache Möglichkeit, Änderungen der Sensorkapazität aufgrund von Änderungen des Bodenwassergehalts zu messen.

Jeder RC-Kreis hat eine zugehörige Zeitkonstante, dh die Zeit, die der Kondensator braucht, um ~ 63 % seiner maximalen Ladung zu erreichen. Die Zeitkonstante ist gleich dem gesamten Stromkreiswiderstand mal der Stromkreiskapazität:τ =R * C

Die Zeitkonstante wird verwendet, um Änderungen der Sensorkapazität aufgrund von Änderungen des Bodenwassergehalts zu messen. Mit steigendem Wassergehalt steigt die Kapazität, wodurch die zugehörige Schaltungszeitkonstante ansteigt. Der Raspberry Pi GPIO Pin 14 misst oder zählt die Schaltungszeitkonstante (wie lange es dauert, den Kondensator aufzuladen).

Für weitere Details:Raspberry Pi Bodenfeuchtigkeitssensor