Sensor de tierra con capacidad de pirateo para suministros de tensor inferior

Ricardo Prieto
Ricardo Prieto

Un proyecto común para principiantes implica medir los niveles de humedad del suelo midiendo su resistencia con un par de electrodos. Estos electrodos están disponibles listos como PCB, pero sufren severamente de corrosión. Afortunadamente, existe una solución en forma de sondas de sensores capacitivos, y existen estas [Electrobob] adhiere a un sistema domótico. Desafortunadamente, las sondas de capacidad comercial están diseñadas para funcionar con un suministro de 3.3 V y [Bob]El proyecto utiliza un par de pilas AA, por lo que se necesitaba un truco rápido para permitirles operar desde el voltaje más bajo.

La explicación del funcionamiento del levantamiento es una parte interesante de la edición, inesperadamente utiliza 555 configurado como oscilador constante. Esto proporciona un filtro RC bajo, a partir del cual el condensador está formado por la sonda de tierra, que a su vez proporciona un rectificador para crear una salida de CC. Esto se puede medir para obtener una lectura del nivel de humedad del suelo.

La sonda está sintonizada con un regulador LDO de 3.3 V que simplemente se deriva. Las mediciones muestran que su salida es lineal, por lo que si también se mide el voltaje de suministro, se puede recopilar una lectura precisa. Estas encuestas son todavía una cantidad ligeramente desconocida para muchos que pueden encontrarles útiles, por lo que es extremadamente útil darles esta comprensión.

  • invitado dice:

    ¡Oh, necesito esto! Tengo un compañero de casa que se queja si las plantas del porche no se riegan todos los días, y esto lo integraré con el sistema de domótica, por lo que no hay debate sobre cuándo se debe hacer. 😁 ¡Gracias por el consejo!

    • elektrobob dice:

      Dependiendo de cuáles sean sus necesidades específicas, parece haber versiones listas para usar con este sensor conectado al ESP8266. Sin embargo, no conozco los detalles de cómo están construidos y cuánto durará la batería.

  • doblar dice:

    Parece que utilicé este sensor incorrectamente. Gracias [Electrobob] y [Jenny] para compartir esto.

    • elektrobob dice:

      Cómo lo utilizas

      • doblar dice:

        Como escribiste, alimentado por dos pilas AA.

  • Nicolás D dice:

    La capacitancia es genial, pero es mejor usar una resonancia de frecuencia adecuada;)

    Artículos realmente interesantes sobre humedad / salinidad en la misma encuesta de capacidad.

    https://hal.laas.fr/hal-01925585/file/JST-A%20new%20bi-frequency%20soil%20smart%20sensing%20moisture%20and%20salinity%20for%20connected%20sustainable%20agriculture.pdf

    https://hal.laas.fr/hal-02015850/document

    • elektrobob dice:

      Eso también suena interesante.
      Algo que señalé en el artículo es que sería más sencillo en el lado del sensor tener un oscilador simple y calcular la frecuencia, pero es un poco más difícil calcular la frecuencia (a valores tan altos) con placas arduino generales. Los usuarios de Arduino son probablemente los usuarios previstos de los módulos del artículo.

      No estoy seguro de cuán importante es la salinidad para las plantas de interior, ¿verdad?

      • Lucas dice:

        La “salinidad” puede referirse a todo tipo de iones disueltos que básicamente hacen que el suelo sea un condensador con fugas y parezca más húmedo de lo que realmente es.

        • elektrobob dice:

          Ese es un buen punto, de hecho, en este circuito, más iones disueltos actuarán como suelo más húmedo.
          Por otro lado, considerando mi situación (plantas de interior), asumiría que los iones disueltos no cambian tanto.

          • Lucas dice:

            ¿Supongo que a veces agregas fertilizantes?

      • tekkieneet dice:

        El PIC1654 se utilizó como contador de frecuencia hasta 65 MHz con componentes externos mínimos.

        Unos pocos MHz son posibles en el AVR con el modo asíncrono Timer2.
        p.ej. http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_en/fcount/fcount_m8.html Usan un repetidor de 4 bits para extender el rango de 10MHz (calculadora = 1) a 40MHz (calculadora = 16).

        • elektrobob dice:

          Sí, pero el grupo objetivo de estos sensores comerciales son los usuarios de arduino, por lo que cualquiera que sea la salida, debería funcionar con la mayoría de las placas. Por lo tanto, utiliza una salida analógica simple, a expensas de algunos elementos pasivos.
          Estoy seguro de que de alguna manera la mayoría de los desarrolladores tienen algún cálculo de frecuencia de HW dentro del micro, pero eso está ligado de manera más inflexible a un pin y un temporizador específicos, lo que requiere límites diferentes.

          • tekkieneet dice:

            Un hacker digno no intentará limitar la solución.

            Si no puede confiar en el temporizador, incluya su propio UP con un temporizador. Vuelve a leer mi publicación.

    • Eikka dice:

      Aquí hay un circuito práctico para usar alta frecuencia con computadoras comunes:

      http://tinyurl.com/y5g6n5nb

      1) saque el reloj del oscilador de su uC (configuración de fusibles en AVR) y tendrá al menos 8 MHz a su disposición.
      2) la salida de una señal de reloj de ciclo de trabajo 50/50 tiende a promediar la mitad de Vcc, por lo que puede elegir si desea seguir la parte superior o inferior de la forma de onda resultante
      3) En este circuito, un seguidor máximo preciso que usa diodos skottky, el circuito se gira para seguir la parte inferior de la forma de onda porque entonces puede usar amplificadores operativos baratos con propiedades de gamma de entrada / modo común limitadas. p.ej. pantano estándar LM258
      4) el voltaje de salida está entre 0 – 1/2 Vdc en el rango de 2 – 300 pF
      5) Empareje esto con ATtiny85 y obtendrá un sistema de detección compacto convertible en un dispositivo I2C para conectar 128 unidades a lo largo de un cable

  • Dan dice:

    No tuve ningún problema con la corrosión en un sensor basado en resistencia durante un período de 6-12 m.

    Descubrí que el sensor consumía corriente continua, lo que era un problema importante para la duración de mi batería. Así que lo ejecuté desde un pin de respaldo y lo apagué, excepto cuando el ESP01 se despertaba cada hora para leer. Sospecho que esto también lo salvó de la corrosión.

    • elektrobob dice:

      Apagarlo lo salvó.

  • Douglas Coulter dice:

    Mantener la CC fuera de los cables del sensor es el camino a seguir con seguridad. Mi granja en alta mar que recolecta agua de lluvia ha luchado durante años con todos los sensores de nivel de agua disponibles que han fallado jóvenes de varias maneras, desde la fijación de flotadores hasta la corrosión, hasta que adapté un esquema que se muestra en un manual del Semi Programa Nacional muy antiguo. “Conduzco” el tanque con una salida de 555, aproximadamente 12v pk pk aproximadamente 50khz (no crítico) con un condensador de embrague – SIN CC – y siento el nivel con algunos cables que bajan desde la parte superior del tanque, de varias longitudes, cada uno conectado a su propio pequeño diodo 2 acoplado a CA, dos duplicadores de voltaje de capacitor, y eso impulsa algunas entradas lógicas de arduina (también funciona en esp8266). Sencillo. Yo uso cable de titanio (McMaster), el cable conductor corre a lo largo de la parte inferior del depósito de HDPE que utilizo, los otros cables simplemente se adhieren a los agujeros en la parte superior. Finalmente, después de años y años (he estado fuera de la red desde el 79), este funciona.
    Me senté diciendo que lo anterior es completamente creíble y sí, debería poder obtener algún tipo de indicación análoga: necesitaba puntos realmente precisos para mi aplicación para saber cuándo abrir las válvulas, cuándo marcar “es hora de ahorrar agua . ”Y así sucesivamente.

    Tenga en cuenta que esto funciona independientemente de la pureza del agua (incluso el agua destilada desionizada funcionará), ya que mide la capacidad, y el agua tiene una constante dieléctrica de alrededor de 81, mucho más alta que el aire. Se trata solo de obtener velocidades y corrientes a una buena distancia.

    Hay más información aquí: http://www.coultersmithing.com/forums/viewtopic.php?f=59&t=1119&start=0

    • elektrobob dice:

      Eso suena inteligente. He visto la técnica del acoplamiento de CA (recuerde unos 555 circuitos en esto), pero nunca conduje el tanque. Gracias por compartir.
      ¿Has pensado en la ecografía? Hay bastantes módulos disponibles.

    • keith de canadá dice:

      Acabo de tener De Verdad un pensamiento extraño sobre cómo percibir los niveles del agua: tenga dos tuberías que bajen a su tanque. Uno va el 50% (?) Del camino hacia abajo y está confinado en la parte inferior. El segundo va hasta el fondo y está abierto en ambos extremos. Cuando desee controlar el nivel del agua, toque aire comprimido a través de la parte superior de ambos tubos, produciendo tonos. (El tubo de longitud ajustada está ahí para funcionar como un controlador). El paso del tubo ilimitado cambiará dependiendo de la cantidad de agua que contenga, lo que le indicará el nivel del agua. Si no tiene aire comprimido disponible, entonces una pieza de goma pegada con cinta adhesiva en el extremo (como la usa Blue Man Group) produciría los tonos requeridos. ¿Es eso lo suficientemente loco para ti? : sonreír:

  • keith de canadá dice:

    ¿Qué tal simplemente pegar un sensor de humedad / temperatura dentro de una taza pequeña y luego enterrarlo boca abajo en el suelo? ¿No funcionaría eso? ¿Si no, porque no?

    • elektrobob dice:

      ¿Estás hablando de los sensores que se utilizan para el aire?
      Estos no funcionarían, están diseñados para medir la humedad relativa del aire. A muchos de ellos no les gusta la condensación, cuando la humedad alcanza el 100%. Obtendrá esto muy a menudo porque el sol calienta el suelo y habrá evaporación.

      • keith de canadá dice:

        ¡Ah! Bastante justo. Gracias por la respuesta.

  • elektrobob dice:

    Medí algunos sensores más. La variabilidad parece bastante baja. Consulte el artículo original.

  • Edward Mallon dice:

    Hice algunas pruebas en el patio trasero durante el verano y la eliminación de los controles funcionó bien con nuestras grabadoras ProMini 3.3v y el ADC estándar. Con algunas modificaciones más, puede colocar las capacitancias de la sonda en el otro lado del 555, convirtiendo el sensor en una salida pulsada:

    Hacking a Capacitive Soil Moisture Sensor (v1.2) for Frequency Output

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