利用ESP32制作一個(gè)電容式土壤濕度傳感器

為了方便給冬季大棚里養(yǎng)護(hù)的植物澆水，我準(zhǔn)備建立一個(gè)系統(tǒng)以備不時(shí)之需。

思考再三后，我的結(jié)論是準(zhǔn)備自己做一個(gè)傳感器，因?yàn)閷τ谖业闹参餄菜?xiàng)目（即將到來），我需要幾個(gè)傳感器用于幾個(gè)植物。

我選擇ESP32作為微控制器，因?yàn)樗哂卸鄠€(gè)12位ADC輸入，并且能夠以比ArduinoUno等更高的頻率生成PWM信號。在這個(gè)項(xiàng)目中，將為每個(gè)傳感器生成一個(gè)600kHz的信號。

該傳感器由廣泛使用的簡單低成本材料制成，可用作電容式濕度傳感器。

第1步：制作濕度傳感器

DIY傳感器由簡單的材料制成：

一些音頻線

兩個(gè)火鍋叉

接線端子

塑料座椅腿套

硅膠膏

銷從火鍋叉上切下，鍍鉻有助于避免腐蝕。帶有接線端子的結(jié)構(gòu)可以輕松地將銅電纜線連接到鍍鉻引腳。銷（不彎曲）便于插入植物的土壤中。

作為測量水分含量的指標(biāo)，我正在重復(fù)使用為我之前的項(xiàng)目開發(fā)的水位指示器：

第4步：電子設(shè)置

在面包板設(shè)置中，我使用了ESP32s（節(jié)點(diǎn)MCU）。這種選擇的原因如介紹中所述。

我的計(jì)劃是擴(kuò)展這個(gè)設(shè)置，使其具有制作完整的植物澆水系統(tǒng)的功能，并具有在線監(jiān)測和警告功能。（ESP32板載WiFi和藍(lán)牙）。

電路圖（用Fritzing制作）如下：

傳感器電路圖如下：

面包板上的實(shí)際設(shè)置如下所示：

ESP32由USB端口提供5V電源，并且板載3、3V穩(wěn)壓器。一個(gè)輸出GPIO引腳通過10KOhm電阻連接到濕度傳感器的一側(cè)，并在5次測量期間（持續(xù)5秒）向傳感器發(fā)送600kHz信號。ESP32（12位ADC）的一個(gè)輸入引腳通過二極管和R/C網(wǎng)絡(luò)（1MOhm和1uF）連接。傳感器的另一條腿連接到GND。

傳感器僅在測量期間通電，以避免對鍍鉻筆產(chǎn)生電解影響。

在我的實(shí)驗(yàn)中，我通過將傳感器放入水中（最低測量值）和露天（最高值）來確定傳感器的最小值和最大值。將傳感器放入花盆中會產(chǎn)生介于最小值和最大值之間的中間值，具體取決于土壤濕度水平。中間值的比例似乎是相當(dāng)線性的。

第3步：制作軟件

ArduinoSketch中的循環(huán)函數(shù)很簡單，只包含調(diào)用2個(gè)函數(shù)：

測量之間的1秒延遲僅用于實(shí)驗(yàn)和演示目的。在實(shí)際應(yīng)用中，這種頻率會低得多（通常每天幾次，取決于植物的口渴程度）

ARDUINOIDE的繪圖監(jiān)視器以及串行監(jiān)視器在實(shí)驗(yàn)過程中非常有用。繪圖監(jiān)視器圖的視圖如下所示：

plotmonitor上的讀數(shù)顯示由12位ADC測量的值。ESP32的完整3.3V刻度除以4096，即：每步0.8mV。

使用以下代碼測量水分含量：

此后根據(jù)上表確定平均值所在的括號，并在濕度指示器上用顏色指示濕度水平，這要?dú)w功于《Adafruit_NeoPixel.h》庫：

要通過USB端口將草圖下載到ESP32，需要按住Boot按鈕。