農(nóng)村黑客工具包開(kāi)源分享

描述

農(nóng)村黑客工具包。

Rural Hack Kit 是一套完美的電子設(shè)備，可讓您開(kāi)始對(duì)您的農(nóng)場(chǎng)、花園或陽(yáng)臺(tái)上的植物進(jìn)行黑客攻擊。

該套件包括監(jiān)測(cè)我們的綠色沉默朋友環(huán)境的必需品：精確的土壤濕度傳感器、精確的數(shù)字光傳感器模塊和溫度和濕度傳感器。

此外，為了使您的溫室自動(dòng)化，該套件具有一個(gè)繼電器模塊，您可以使用它來(lái)控制水閥、風(fēng)扇或燈。

套件內(nèi)容

• 濕度傳感器 (DHT22)

• 對(duì)數(shù)級(jí)模擬光傳感器（Adafruit 風(fēng)味的 Ga1a12s202）

• Miceuz 的土壤濕度傳感器（又名纖細(xì)的啁啾）

• Seeed 的 Grove 中繼模塊

• 電阻器/按鈕/連接器

這是一系列教程中的第一篇，該教程將教授如何使用套件中的模塊。在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何將傳感器和執(zhí)行器連接到 Arduino，讀取它們的數(shù)據(jù)并與之交互。

在接下來(lái)的教程中，您將學(xué)習(xí)如何將傳感器連接到云服務(wù)并遠(yuǎn)程照顧您的花園。

DHT22溫濕度傳感器

傳感器規(guī)格

DHT22 是一款能夠讀取環(huán)境溫度和濕度的數(shù)字傳感器。

• 低成本

• 3 至 5V 電源和 I/O

• 轉(zhuǎn)換期間使用的最大電流為 2.5mA（請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)）

• 適用于 0-100% 濕度讀數(shù)，精度為 2-5%

• 適用于 -40 至 80°C 溫度讀數(shù) ±0.5°C 精度

• 不超過(guò) 0.5 Hz 采樣率（每 2 秒一次）

• 機(jī)身尺寸 27mm x 59mm x 13.5mm (1.05" x 2.32" x 0.53")

• 4 針，0.1" 間距

• 重量（僅 DHT22）：2.4g

連接

連接到傳感器非常容易。如圖所示連接

• 板上 VCC 的第一個(gè)引腳。

• 第二個(gè)引腳是數(shù)據(jù)輸出引腳，將其連接到板上的任何數(shù)字引腳。

• 讓第三個(gè)引腳斷開(kāi)。

• 將第四個(gè)引腳接地。

設(shè)置和測(cè)試

在您嘗試使用傳感器之前，您需要安裝其庫(kù)。在庫(kù)管理器上搜索 dht 并安裝庫(kù)。

現(xiàn)在您只需上傳將從傳感器獲取數(shù)據(jù)并將其打印到串行端口的測(cè)試草圖。

#include 
// for DHT22,  
// VCC: 5V or 3V 
// GND: GND 
// DATA: 6 
int pinDHT22 = 6; 
SimpleDHT22 dht22; 
void setup() { 
 Serial.begin(115200); 
} 
void loop() { 
 // start working... 
 Serial.println("================================="); 
 Serial.println("Sample DHT22..."); 
 // read without samples. 
 // @remark We use read2 to get a float data, such as 10.1*C 
 //    if user doesn't care about the accurate data, use read to get a byte data, such as 10*C. 
 float temperature = 0; 
 float humidity = 0; 
 int err = SimpleDHTErrSuccess; 
 if ((err = dht22.read2(pinDHT22, &temperature, &humidity, NULL)) != SimpleDHTErrSuccess) { 
   Serial.print("Read DHT22 failed, err="); Serial.println(err);delay(2000); 
   return; 
 } 
 Serial.print("Sample OK: "); 
 Serial.print((float)temperature); Serial.print(" *C, "); 
 Serial.print((float)humidity); Serial.println(" RH%"); 
 // DHT22 sampling rate is 0.5HZ. 
 delay(2500); 
} 

您現(xiàn)在可以打開(kāi)串行監(jiān)視器，您應(yīng)該能夠看到那里打印的溫度和濕度值。

I2C土壤濕度傳感器

套件隨附的土壤濕度傳感器可能是市場(chǎng)上用于 DIY 土壤濕度測(cè)量的最可靠且價(jià)格最低的傳感器之一。

經(jīng)典的土壤濕度傳感器（看起來(lái)像帶有兩個(gè)電極的叉子）測(cè)量種植在土壤中的兩個(gè)電極之間的電阻；電極之間的高電阻意味著土壤不導(dǎo)電，因此它可能是干燥的；低電阻意味著電流在兩個(gè)電極之間很容易流動(dòng)，這就是傳感器在水中或潮濕土壤中時(shí)發(fā)生的情況。

所描述技術(shù)的缺點(diǎn)是電極上的銅很快就會(huì)生銹，因此過(guò)了一段時(shí)間，這些傳感器的讀數(shù)就不再準(zhǔn)確了。

套件中提供的傳感器使用電容感應(yīng)來(lái)測(cè)量其周?chē)橘|(zhì)的電容：例如，濕土壤的電容比干土壤或空氣的電容高。它沒(méi)有電極，而是采用電容式天線，無(wú)需與土壤直接接觸，這可以保護(hù)傳感器，使其讀數(shù)可靠且及時(shí)。

傳感器可以通過(guò) I2C 協(xié)議讀取并提供以下功能：

• 土壤濕度傳感

• 光感應(yīng)

• 溫度感應(yīng)

• 復(fù)位芯片

• I2C地址更改

• 沉睡

傳感器規(guī)格

• 版本 2.7.5

• 供電電壓 3.3V - 5V

• 電流消耗：1.1mA @ 5V, 0.7mA @ 3.3V 空閑時(shí), 14mA @ 5V, 7.8mA @ 3.3V 測(cè)量時(shí)。全速持續(xù)輪詢傳感器時(shí)，電流消耗平均為 4.5mA @ 5V、2.8mA @ 3.3V

• 工作溫度 0°C - 85°C

• 濕度讀數(shù)隨溫度漂移 - 在整個(gè)溫度范圍內(nèi) <10%

• 不要忘記為 SCL 和 SDA 線提供上拉

• 默認(rèn) I2C 地址為 0x20（十六進(jìn)制）

連接

與傳感器的連接是通過(guò) i2c 完成的，根據(jù)您使用的電路板，您可能有不同的引腳分配給 I2C；

如果您使用 MKR1000 連接：

• VCC 到 VCC

• 地到地

• SCL 到 12

• SDA 到 11

設(shè)置和測(cè)試

首先安裝I2CSoilMoistureSensor 庫(kù)：打開(kāi)庫(kù)管理器，搜索 I2CSoilMoistureSensor 并安裝庫(kù)。

現(xiàn)在上傳示例草圖，您應(yīng)該能夠看到測(cè)量數(shù)據(jù)。

#include <I2CSoilMoistureSensor.h> 
#include <Wire.h> 
I2CSoilMoistureSensor sensor(0x60); 
void setup() { 
 Wire.begin(); 
 Serial.begin(9600); 
 sensor.begin(); // reset sensor 
 delay(1000); // give some time to boot up 
 Serial.print("I2C Soil Moisture Sensor Address: "); 
 Serial.println(sensor.getAddress(),HEX); 
 Serial.print("Sensor Firmware version: "); 
 Serial.println(sensor.getVersion(),HEX); 
 Serial.println(); 
} 
void loop() { 
 while (sensor.isBusy()) delay(50); // available since FW 2.3 
 Serial.print("Soil Moisture Capacitance: "); 
 Serial.print(sensor.getCapacitance()); //read capacitance register 
 Serial.print(", Temperature: "); 
 Serial.print(sensor.getTemperature()/(float)10); //temperature register 
 Serial.print(", Light: "); 
 Serial.println(sensor.getLight(true)); //request light measurement, wait and read light register 
 sensor.sleep(); // available since FW 2.3 
} 

GA1A12S202 對(duì)數(shù)刻度模擬光傳感器

這種由 Adafruit 生產(chǎn)的非常便宜的傳感器模塊比您可能在其他項(xiàng)目中使用的老式光敏電阻要準(zhǔn)確得多。

大多數(shù)光傳感器與光照水平呈線性關(guān)系，這意味著它們對(duì)黑暗區(qū)域的變化不是很敏感，并且當(dāng)有很多光時(shí)很容易“最大化”。

該傳感器在 3 到 55,000 Lux 的大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)是對(duì)數(shù)的，因此它在低光照水平下具有很高的靈敏度，但也幾乎不可能“最大化”，因此您可以在室內(nèi)或室外使用它而無(wú)需更改代碼或校準(zhǔn)。

傳感器規(guī)格

• 2.3-6V電源

• 板載 68K 負(fù)載電阻，最大 3V 模擬輸出

• 0.2克

• 0.4 英寸 x 0.5 英寸 x 0.06 英寸（10 毫米 x 13 毫米 x 1.5 毫米）

• 0.1” (2.5mm) 安裝孔

您可以在此處獲取完整的數(shù)據(jù)表

連接

使用此傳感器讀取光強(qiáng)度就像從模擬傳感器讀取模擬一樣容易。

只需通過(guò) VCC 和 GND 連接電源，然后將 OUT 引腳連接到板上的模擬輸入。

• VCC 至 3.3V 或 5V，具體取決于您的電路板電壓

• OUT到你板上的AO

• GND 到板上的 GND

設(shè)置和測(cè)試

您不需要任何庫(kù)來(lái)使用它，只需使用 analogRead() 函數(shù)從 A0 引腳讀取值。

該傳感器的最大輸出值為 3.3V，如果您使用的是 mkr1000 之類(lèi)的 3.3V 板，則開(kāi)箱即可獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。

?。?！如果您的電路板工作電壓為 5v，請(qǐng)查看此 adafruit 教程，您會(huì)發(fā)現(xiàn)有關(guān)如何使用外部模擬參考值的便捷技巧。

在下面提供的示例草圖中完成了從模擬讀數(shù)到勒克斯的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換。

將其上傳到您的電路板，您應(yīng)該能夠準(zhǔn)確測(cè)量房間內(nèi)的光線。

/* 
 Test sketch for the Adafruit Analog Light Sensor 
 by Bill Earl 
 for Adafruit Industries 
 Connect sensor output to Analog Pin 0 
 Connect VCC to VCC and GND to GND 
*/ 
int sensorPin = A0;    // select the input pin for the potentiometer 
float rawRange = 1024; // 3.3v 
float logRange = 5.0; // 3.3v = 10^5 lux 
void setup()  
{ 
 analogReference(EXTERNAL); // 
 Serial.begin(9600); 
 Serial.println("Adafruit Analog Light Sensor Test"); 
} 
void loop()  
{ 
 // read the raw value from the sensor: 
 int rawValue = analogRead(sensorPin);     
 Serial.print("Raw = "); 
 Serial.print(rawValue); 
 Serial.print(" - Lux = "); 
 Serial.println(RawToLux(rawValue));  
 delay(1000); 
} 
float RawToLux(int raw) 
{ 
 float logLux = raw * logRange / rawRange; 
 return pow(10, logLux); 
} 

凹槽繼電器

套件的最后一個(gè)重要部分是繼電器。繼電器是一個(gè)機(jī)電組件，可用于控制 Arduino 的大負(fù)載。您可以連接水泵、風(fēng)扇以及基本上可以打開(kāi)或關(guān)閉的任何東西。

?。?！小心 ！！！連接像220V燈這樣的大負(fù)載很危險(xiǎn)?。?！如果您使用超過(guò) 120V 的電壓，請(qǐng)采取所有必要的預(yù)防措施。

套件中提供的繼電器也可以由 3.3v 設(shè)備控制，因此很容易將其連接到 MKR1000。

連接

將繼電器連接到 Arduino 非常簡(jiǎn)單，只需將隨附的 3 根電線連接到 Arduino 即可。

• VCC 到 VCC

• 地到地

• SIG 到 Arduino 上的 pin9。

模塊上的兩個(gè)螺絲端子是您應(yīng)該連接負(fù)載的地方：風(fēng)扇、泵、燈條或其他任何東西。

設(shè)置和測(cè)試

為了測(cè)試一切是否正常，我們將在我們的板上上傳一個(gè)眨眼草圖。

每次打開(kāi)或關(guān)閉 LED 時(shí)，您都會(huì)聽(tīng)到繼電器外殼內(nèi)的機(jī)械噪音。

int RELAY_PIN=9; 
void setup() { 
 pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); 
 // initialize digital pin RELAY_BUILTIN as an output. 
 pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); 
} 
void loop() { 
 digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);    
 pinMode(RELAY_PIN, HIGH);          // open the circuit 
 delay(1000);                        
 digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // close the circuit 
 pinMode(RELAY_PIN, LOW); 
 delay(1000);                       // wait for a second 
}