Medição da umidade do solo

fundo

Para iniciar minha antiga ambição de voltar à eletrônica, decidi tentar criar um dispositivo que medisse a umidade do solo dos vasos de plantas para determinar se eles precisavam ser regados. O objetivo da primeira encarnação é ter um led que mostre o nível de água atual da planta (adicione água é vermelha!), Mas é claro que tenho planos selvagens para plantas com auto-rega no caminho.

Minha primeira facada foi baseada no instruível Garduino , especificamente neste circuito aqui:

É um divisor de tensão simples usando um resistor conhecido e dois eletrodos de fio de cobre presos no solo como dispositivo de medição. A tensão medida no A0uso do ADC no meu Teensy ++ é proporcional à proporção das resistências, e posso voltar à resistência real do solo.

No entanto, na prática, a resistência do solo acabou sujeita a uma deriva muito grande. Quase imediatamente após ligar o dispositivo, a resistência medida do solo começou a cair. (Isso também acontece se você colocar um multímetro na fábrica.) Após alguns dias de medição, não consegui encontrar nenhuma conexão utilizável entre as medidas e o nível de umidade. A remoção da sonda e a inspeção revelaram uma mancha considerável no ânodo. Para mim, isso indica que algum tipo de reação química está ocorrendo (eletrólise?). Um multímetro mede um diferencial de tensão de algumas dezenas de milivolts: transformei minha fábrica em uma bateria!

Para evitar esse problema, mudei para uma sonda construída com parafusos de aço inoxidável. Como eles são consideravelmente menos reativos que o cobre, a oxidação deve ser menos problemática. Além disso, para evitar "carregar" o solo, coloquei o divisor de tensão entre dois pinos de saída digital da Teensy. A medição acontece da seguinte maneira:

• Ambos os pinos são mantidos baixos quando nenhuma medição está sendo realizada.
• Eu dirijo um pino alto. Espero um milissegundo e meço a tensão no centro do divisor.
• Inverto as tensões dos pinos (alto <-> baixo), espero um milissegundo e meço novamente. Agora devo medir o complemento da primeira medição.
• Os dois pinos são abaixados novamente e o dispositivo dorme até a próxima medição.

Isso reduz o problema de oxidação, mas a resistência medida do solo ainda parece começar a cair assim que eu começo a medir.

Questão

1. Alguém pode recomendar um método robusto para medir a umidade do solo?
2. Alguém pode explicar o que realmente está acontecendo aqui?

Debate:

Eu tenho lido sobre a detecção capacitiva recentemente. Os sensores de toque capacitivo têm a grande vantagem de poderem ser completamente hermeticamente fechados atrás de uma fina camada de plástico, para que não haja metal exposto a corroer. ( "Eletrônica e robótica: sentindo o toque através de uma superfície espessa?" )

Como você não pode fazer com que a corrente contínua flua através do plástico, esses sensores devem usar CA, como sugeriu Leon Heller.

Infelizmente, a maior parte da discussão que vi foi sobre como responder apenas a pressionamentos de dedos inteligentes; que pouca discussão há sobre a água e a umidade sobre como reduzir a sensibilidade dos sensores capacitivos a salpicos de água. ( "Fóruns Sparkfun: sensores capacitivos e impermeabilização" ). Tão claramente que eles são sensíveis à água, então talvez você possa usar essa "falha" e transformá-la em um recurso.

Você deve usar CA, para evitar a polarização dos eletrodos, com um arranjo de ponte Wenner.

O único método robusto para medir a umidade do solo que conheço é o uso dessas sondas.

Aqui está como botanicalls faz isso.

Construí um sensor de umidade do solo usando dois pregos galvanizados fixados em um cilindro de gesso de Paris. Não o testei por um período de tempo suficiente para tirar as conclusões que você tiver, mas você pode experimentar esse design.

O gesso neutraliza qualquer ácido na umidade, isolando o conteúdo de umidade como uma variável (mas também funciona como um tipo de filtro passa-baixo!) + A galvanização nas unhas ajuda a impedir que elas se oxidem.

Por favor, poste se você encontrar uma boa solução.

Você pode tentar usar os sensores Irrometer Watermark. Estou usando-os agora para medir a umidade do solo. Se você estiver interessado, eu posso tentar desenterrar o esquema.

Eu recomendo os sensores de marca d'água. Eles são duráveis ​​e fáceis de ler. Você precisa de duas saídas digitais mais uma entrada por sensor.

Conecte cada medidor às suas saídas, em série com um resistor de 10k. Quando quiser medir, defina uma saída como Alta e a outra como Baixa. Meça a voltagem no sensor. http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdf possui um gráfico para calibração aproximada; você precisará estabelecer uma linha de base "completamente molhada". Como você deve molhar completamente o solo quando enterrar o sensor, você faria isso de qualquer maneira para garantir que a coisa esteja funcionando corretamente.

Você usa duas saídas porque deve mudar a polaridade para evitar corrosão.