Stick Arduino per il monitoraggio dell'umidità del suolo - Non dimenticare mai di annaffiare le tue piante: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ti dimentichi spesso di innaffiare le tue piante da appartamento? O forse gli dai troppa attenzione e le innaffi troppo?

Se lo fai, allora dovresti farti uno stick di monitoraggio dell'umidità del suolo alimentato a batteria. Questo monitor utilizza un sensore di umidità del suolo capacitivo e un Arduino Pro Mini da 3,3 V per monitorare continuamente il livello di umidità del suolo e avvisarti quando stai annaffiando troppo o troppo poco le tue piante.

Due potenziometri sulla scheda consentono di regolare e impostare un setpoint di livello di umidità alto e basso che attiva il lampeggio di due LED per avvisarti. Puoi anche aggiungere facilmente un cicalino al circuito se desideri anche un allarme acustico.

È inoltre possibile premere un pulsante per visualizzare la lettura dell'umidità corrente e i setpoint di livello alto e basso sul display OLED integrato.

Con la configurazione standard qui, l'unità dura circa 15-20 giorni con una singola carica della batteria 18650 che la alimenta. Ma, utilizzando due tecniche a bassa potenza, questo può essere esteso a circa 50-60 giorni per carica.

Forniture

Per costruire un monitor dell'umidità del suolo, avrai bisogno di:

Arduino Pro Mini da 3,3 V – Acquista qui

La versione 5V può essere utilizzata con una batteria diversa e resistori LED da 220Ω

• Programmatore USB - Acquista qui
• Sensore di umidità del suolo capacitivo – Acquista qui
• 3 LED da 5 mm (preferibilmente di colori diversi) – Acquista qui
• Resistenza 10K – Acquista qui
• 3 resistenze da 100Ω – Acquista qui
• 2 x 10K Trim Pot - Acquista qui
• Interruttore a pulsante tattile – Acquista qui
• Interruttore di alimentazione a scorrimento – Acquista qui
• Display OLED 128x32 I2C – Acquista qui
• Pin testata maschio – Acquista qui
• Perni testata femmina – Acquista qui
• Cavo a nastro - Acquista qui

Per alimentare il monitor

• Batteria al litio 18650 3.7V – Acquista qui
• Portabatterie/caricabatterie 18650 – Acquista qui

Passaggio 1: raccogliere i componenti e ordinare i PCB

Ho iniziato progettando un circuito che potesse essere trasformato in un PCB e alimentato da una singola batteria agli ioni di litio 18650. Per questo motivo ho scelto la versione 3.3V dell'Arduino e questo particolare monitor capacitivo dell'umidità del suolo che può essere alimentato da 3.3V o 5V.

Puoi scaricare i file PCB dal mio blog se desideri ordinarne uno tuo.

Puoi anche utilizzare un Arduino Pro Mini da 5 V con gli stessi componenti, dovrai solo utilizzare resistori LED da 220 ohm invece di quelli da 100 ohm usati qui. Dovrai anche alimentarlo con un pacco batteria anziché con la singola batteria agli ioni di litio.

Puoi anche assemblare i componenti su una breadboard e quindi fare un breve collegamento al sensore di umidità, ma il PCB lo trasforma in una configurazione più compatta e robusta.

Ho ordinato i PCB da PCB Way che costa solo $ 5 per 5 PCB di base fino a 100x100 mm. Sono stati prodotti e spediti molto rapidamente e sono anche di ottima qualità.

Passaggio 2: assemblare i PCB

Inizia collegando i tuoi pin di intestazione al tuo Arduino. Questo design utilizza i pin A4 e A5 per la connessione I2C al display OLED, quindi dovrai aggiungere anche questi due pin. Le schede spesso non vengono fornite con perni per questi due poiché sono separate dalle strisce lungo i due lati.

Saldare tutti i componenti in posizione sul PCB, prestando attenzione all'orientamento dei LED e al pulsante tattile.

Per collegare il sensore di umidità alla scheda, dovrai rimuovere il tappo bianco all'estremità e quindi saldare tre pin della testata nella fila di fori più vicina all'estremità del sensore. Usa questi pin per saldare il sensore direttamente sul tuo PCB.

Una volta che tutti i componenti sono stati saldati in posizione, tagliare eventuali pin sporgenti dal retro del PCB.

Saldare la scheda del caricabatterie agli ioni di litio ai terminali di alimentazione sul PCB utilizzando un piccolo cavo a nastro in modo che il supporto possa essere incollato sul retro del PCB.

Passaggio 3: programma il tuo Arduino

Per programmare il tuo Arduino Pro Mini, dovrai utilizzare il tuo programmatore USB e collegarlo ai corrispondenti pin di intestazione sul breakout del PCB. Ricorda che Tx sul programmatore va a Rx su Arduino e viceversa. Assicurati inoltre di utilizzare l'uscita di tensione corretta dal programmatore, 3,3 V per 3,3 V Pro Mini e 5 V per 5 V Pro Mini.

Puoi scaricare lo schizzo dal mio post sul blog e leggere una descrizione dettagliata di cosa fa ogni sezione del codice.

Passaggio 4: calibrazione e utilizzo del sensore di umidità del suolo

Quando accendi il monitor per la prima volta, vedrai una breve schermata iniziale sul display e il display si spegnerà.

Una volta spento, è possibile premere il pulsante accanto al display per riaccenderlo e visualizzare il livello di umidità misurato effettivo nonché i due setpoint del livello di umidità. I due setpoint possono essere regolati ruotando i potenziometri di livello basso e alto. C'è una logica nel codice per evitare di impostare il setpoint basso più alto del setpoint alto e l'alto più basso del setpoint basso.

Prima di utilizzare il sensore, dovrai calibrarlo. Per fare ciò, utilizzare il programmatore USB per visualizzare i valori grezzi del sensore dal sensore di umidità. Effettuare una lettura a secco dal sensore in aria e quindi immergere la parte a bastoncino del sensore in una brocca d'acqua per ottenere il massimo livello di umidità. Assicurati di non bagnare nessuno dei componenti mentre lo fai. Prendi questi valori massimo e minimo e sostituiscili nel codice e il tuo monitor è a posto. Puoi anche aggiungere un piccolo margine sul massimo e sul minimo per tenere conto delle variazioni ambientali.

Come accennato in precedenza, il monitor dura circa 15-20 giorni con una singola carica della batteria 18650. Ho descritto in dettaglio due tecniche sul mio blog che puoi implementare per migliorarlo ulteriormente a circa 50-60 giorni con una singola carica. Questi essenzialmente implicano solo l'alimentazione del sensore di umidità quando è necessario eseguire letture e la rimozione del piccolo LED di alimentazione su Arduino. Puoi anche migliorare la durata della batteria effettuando letture meno frequentemente.

Ho anche aggiunto una mascherina in acrilico al monitor una volta completato per proteggere i componenti elettronici

Hai provato a creare il tuo monitor dell'umidità del suolo? Fatemi sapere nella sezione dedicata ai commenti!