Misurazione dell'umidità del suolo

sfondo

Per dare il via alla mia ambizione di lunga data di tornare all'elettronica, ho deciso di provare a creare un dispositivo che misura l'umidità del suolo delle piante in vaso per determinare se devono essere annaffiate. Lo scopo della prima incarnazione è di avere un led che mostri l'attuale livello dell'acqua della pianta (aggiungere l'acqua è rossa!), Ma ovviamente ho piani selvaggi per le piante autoirriganti lungo la strada.

La mia prima pugnalata si basava sull'istruttore Garduino , in particolare questo circuito qui:

È un semplice divisore di tensione che utilizza un resistore noto e due elettrodi a filo di rame bloccati nel terreno come dispositivo di misurazione. La tensione misurata durante l' A0utilizzo dell'ADC sul mio Teensy ++ è proporzionale al rapporto tra le resistenze e posso tornare all'effettiva resistenza del suolo.

Tuttavia, in pratica la resistenza del suolo si è rivelata soggetta a una deriva molto ampia. Quasi immediatamente dopo aver acceso il dispositivo, la resistenza del suolo misurata ha iniziato a diminuire. (Ciò accade anche se si inserisce un multimetro nell'impianto.) Dopo alcuni giorni di misurazione, non sono riuscito a trovare alcuna connessione utilizzabile tra le misurazioni e il livello di umidità. La rimozione della sonda e l'ispezione ha rivelato un notevole appannamento sull'anodo. Per me, questo indica che si sta verificando una sorta di reazione chimica (elettrolisi?). Un multimetro misura un differenziale di tensione di alcune decine di millivolt: ho trasformato la mia pianta in una batteria!

Per evitare questo problema sono passato a una sonda costruita con viti in acciaio inossidabile. Poiché sono notevolmente meno reattivi del rame, l'ossidazione dovrebbe essere meno problematica. Inoltre, per evitare di "caricare" il terreno, ho inserito il divisore di tensione tra due pin di uscita digitali di Teensy. La misurazione avviene come segue:

• Entrambi i pin vengono mantenuti bassi quando non viene eseguita alcuna misurazione.
• Guido un perno in alto. Aspetto un millisecondo e misuro la tensione al centro del divisore.
• Invertisco le tensioni dei pin (alto <-> basso), aspetto un millisecondo e misuro di nuovo. Ora dovrei misurare il complemento della prima misurazione.
• Entrambi i pin vengono nuovamente abbassati e il dispositivo dorme fino alla misurazione successiva.

Ciò riduce il problema dell'ossidazione, ma la resistenza del suolo misurata sembra ancora iniziare a cadere non appena inizio a misurare.

Domanda

1. Qualcuno può raccomandare un metodo robusto per misurare l'umidità del suolo?
2. Qualcuno può spiegare cosa sta realmente succedendo qui?

Brainstorming:

Ho letto di recente sul rilevamento capacitivo . I sensori tattili capacitivi hanno il grande vantaggio di poter essere completamente chiusi ermeticamente dietro un sottile strato di plastica, quindi non c'è metallo esposto da corrodere. ( "Elettronica e robotica: percepire il tocco attraverso una superficie spessa?" )

Poiché non è possibile far fluire corrente CC attraverso la plastica, tali sensori devono utilizzare CA, come suggerito da Leon Heller.

Purtroppo, la maggior parte della discussione che ho visto è stata su come rispondere solo a pressioni intelligenti; che poca discussione sull'acqua e l'umidità riguarda come ridurre la sensibilità dei sensori capacitivi agli schizzi d'acqua. ( "Forum Sparkfun: sensori capacitivi e impermeabilizzazione" ). Così chiaramente sono sensibili all'acqua, quindi forse potresti usare questo "difetto" e trasformarlo in una caratteristica.

Dovresti usare AC, per evitare la polarizzazione degli elettrodi, con una disposizione del ponte di Wenner.

L'unico metodo affidabile per misurare l'umidità del suolo di cui sono a conoscenza è l'utilizzo di queste sonde.

Ecco come lo fanno le botaniche .

Ho costruito un sensore di umidità del suolo usando due chiodi zincati incastonati in un cilindro di gesso di Parigi. Non l'ho testato per un periodo di tempo abbastanza lungo per trarre conclusioni come hai fatto tu, ma potresti sperimentare con quel disegno.

L'intonaco neutralizza qualsiasi acido nell'umidità, isolando così il contenuto di umidità come variabile (ma funziona anche come una specie di filtro passa basso!) + La zincatura sulle unghie aiuta a prevenire l'ossidazione.

Si prega di pubblicare se trovate una buona soluzione.

Potresti provare a usare i sensori Irrometer Watermark. Li sto usando ora per misurare l'umidità del suolo. Se sei interessato, posso provare a scavare lo schema.

Consiglierei i sensori Watermark. Sono resistenti e abbastanza facili da leggere. Sono necessarie due uscite digitali più un ingresso per sensore.

Collega ogni metro alle tue uscite, in serie con una resistenza da 10k. Quando si desidera misurare, impostare un'uscita Alta e l'altra Bassa. Misurare la tensione attraverso il sensore. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf ha una tabella per la calibrazione approssimativa; dovrai stabilire una linea di base "completamente bagnata". Poiché dovresti bagnare completamente il terreno quando seppellisci il sensore, lo faresti comunque per assicurarti che la cosa funzioni correttamente.

Si utilizzano due uscite perché è necessario cambiare la polarità per evitare la corrosione.