ماژول سنسور رطوبت خاک هوشمند دارای آژیر
۶۰۰,۰۰۰ تومان۴۹۵,۰۰۰ تومان
ماژول سنسور رطوبت خاک هوشمند دارای آژیر، یک دستگاه کوچک و کممصرف است که برای حفظ رطوبت خاک در یک بازه ی بهینه جهت رشد گیاهان طراحی شده است. این دستگاه زمانی که رطوبت خاک از حد مشخصی پایینتر میرود، کاربران را از این موضوع آگاه میکند و آن را برای مراقبت از باغها و آبیاری گیاهان ایدهآل میسازد. این ماژول با باتری 3 ولتی CR2032 تغذیه میشود و با مصرف پایین انرژی، استفاده طولانیمدت را تضمین میکند. ابعاد کوچک و نصب آسان آن، آن را برای نظارت بر گیاهان در داخل و خارج منزل مناسب میسازد.
افزودن به سبد خرید
مشخصات محصول
| نوع محصول | ماژول هشداردهنده کمآبی / سنسور رطوبت خاک |
|---|---|
| نسخه برد | v.2.4 |
| مکانیزم هشدار | هشدار صوتی (بیزر / بازر داخلی) |
| نحوه نصب | فرو کردن بخش پایینی برد درون خاک گلدان |
| کاربرد اصلی | تشخیص خشکی خاک و یادآوری زمان آبیاری گیاهان |
| ولتاژ کاری | 3V |
| مدل باتری | CR2032(Not Included) |
بررسی بیشتر
این ماژول که روی برد آن عبارت "Plant watering alarm v.2.4" درج شده است، ابزاری دقیق و کارآمد برای مراقبت از گل و گیاهان آپارتمانی و باغچهای به شمار میرود. طراحی این دستگاه به گونهای است که به راحتی درون خاک گلدان فرو میرود و میزان رطوبت آن را پایش میکند. هنگامی که رطوبت خاک از حد استاندارد و مطلوب گیاه کمتر شود، سنسور به طور خودکار فعال شده و با پخش صدای هشدار، زمان دقیق آبیاری را به شما یادآوری میکند. این محصول با مصرف انرژی بسیار پایین کار میکند و برای افرادی که فراموش میکنند گیاهان خود را به موقع آبیاری کنند یا زمان دقیق آبیاری را نمیدانند، گزینهای ایدهآل است.
نحوه استفاده
آمادهسازی منبع تغذیه: ابتدا باتری مناسب را به نگهدارنده باتری در پشت ماژول متصل کنید.
قرار دادن در خاک: بخش نوکتیز برد را که روی آن عبارت "put this part to soil" نوشته شده است، به صورت عمودی یا با زاویه مناسب تا خط مشخصشده درون خاک گلدان فرو کنید.
تنظیم و عملکرد: دستگاه شروع به پایش رطوبت خاک میکند. به محض اینکه خاک خشک شود و گیاه نیاز به آب داشته باشد، دستگاه صدای بوق هشدار تولید میکند.
آبیاری: پس از شنیدن صدای هشدار، گیاه را آبیاری کنید؛ با مرطوب شدن خاک، هشدار صوتی متوقف میشود.
چیپ برخلاف حسگرهای رطوبت مقاومتی، از حسگر رطوبت خازنی استفاده میکند؛ این یعنی هیچگونه تماس الکتریکی با خاک برقرار نمیکند، از خوردگی الکترودها و الکترولیز خاک جلوگیری میکند و در نتیجه دقت بالاتر و عمر باتری طولانیتری دارد.
دقت ویژهای به کار رفته است تا به منبع دیگری برای آزار و اذیت تبدیل نشود - چیپ در تاریکی ساکت میماند و از سر و صدای بیش از حد خودداری میکند.
سطح آلارم را میتوان برای هر گیاه به صورت جداگانه تنظیم کرد. با مصرف آب توسط گیاه، چیپ سطح پایین رطوبت را تشخیص داده و شروع به انتشار صداهای کوتاه و نادر میکند. با تبخیر آب بیشتر، چیپ سرعت آلارم را افزایش میدهد. چیپ با اندازهگیری میزان نور محیط میتواند تشخیص دهد که روز است یا شب و در تاریکی سروصدا نمیکند.
چیپ یک سختافزار متنباز است که تحت لوانس سختافزار سرن (CERN Hardware Licence v.1.1) عرضه میشود. این دستگاه مستقیماً از طرف سازنده با قیمت ۱۵ دلار برای فروش موجود است.
چگونه از آن استفاده کنیم؟
چیپ به گونهای طراحی شده است که با بوی کیر زنبور کار کند (کنایه از مصرف انرژی بسیار پایین)، اما از آنجا که گرفتن و نگهداری زنبورها سخت است، آن را طوری ساختهایم که با یک باتری سکهای لیتیومی ۳ ولتی CR2032 کار کند. باتری باید بسته به اینکه چقدر در به خاطر سپردن آبیاری گیاهانتان خوب هستید، تا یک سال دوام بیاورد. بیشترین مصرف انرژی زمانی اتفاق میافتد که صدا تولید میشود و سطح نور اندازهگیری میشود - این کار زمانی انجام میشود که گیاه بیش از حد خشک باشد.
وقتی باتری را جاگذاری میکنید، چیپ یک صدای کوتاه تولید میکند، الایدی به طور خلاصه چشمک میزند و پس از اتمام اندازهگیری، صدای کوتاه دیگری پخش میشود. این یعنی دستگاه به درستی کار میکند. این دستگاه بلافاصله سطح رطوبت را روی پد حسگر اندازهگیری کرده و آن را به عنوان «نقطه خشک» - یعنی سطح آلارم رطوبت - ذخیره میکند.
دکمه روی قسمت بالایی دستگاه، «نقطه خشک» را بازنشانی (ریست) میکند. پس از فشار دادن آن، دستگاه یک صدای کوتاه تولید کرده و الایدی چشمک می زند. میتوانید با پوشاندن پد حسگر با یک انگشت خیس، فشردن دکمه و برداشتن انگشت پس از شنیدن صدای دوم، با آن بازی کنید. چیپ فکر خواهد کرد که در خاک خشک قرار گرفته است و طوری عمل میکند که انگار گیاه بیش از حد خشک است.
نصب
برای شروع استفاده از چیپ:
صبر کنید تا گیاهتان نیاز به آبیاری داشته باشد، تا بتوانید به چیپ بگویید چقدر رطوبت کم است.
باتری را نصب کنید (به قطبها توجه کنید!).
دستگاه را با دقت تا خط نشان داده شده روی آن در خاک فرو کنید. خاک اطراف چیپ را به آرامی فشرده کنید تا هیچ فاصله ای بین حسگر و خاک وجود نداشته باشد.
دکمه را فشار دهید. سعی کنید هنگام انجام این کار دستگاه را زیاد تکان ندهید. تا ۵ ثانیه پس از فشردن دکمه به دستگاه، گیاه یا گلدان دست نزنید - چیپ برای اندازهگیری بیدردسر سطح رطوبت به کمی زمان نیاز دارد.
گیاه را آبیاری کنید. سعی کنید آب زیادی روی چیپ نریزید.
وقتی سطح رطوبت خاک کاهش یابد، چیپ شما را از آن مطلع خواهد کرد.
اگر گیاهی از قبل خیلی خشک شده است و چیپ سکوت کرده است، دکمه را با احتیاط و بدون تکان دادن دستگاه فشار دهید، ۵ ثانیه صبر کنید و گیاه را آبیاری کنید. به این ترتیب چیپ روی یک سطح جدید «بسیار خشک» تنظیم میشود.
اگر چیپ زمانی که گیاه هنوز خیلی خیس است شروع به صدا دادن کرد، دستگاه را کمی (۱ سانتیمتر یا نیم اینچ) از خاک بیرون بکشید، دکمه را فشار دهید و چیپ را دوباره سر جایش بگذارید. خاک اطراف دستگاه را فشرده کنید.
کاملاً قابل هک (Hackable)
من این دستگاه را طوری ساختهام که قابل هک و باز باشد. این دستگاه مبتنی بر میکروکنترلر ATTINY44A است، کد آن در گیتهاب موجود است (به زیر مراجعه کنید). یک هدر برنامهنویسی استاندارد AVR 6 پین روی برد برای برنامهنویسی و ارتباط سریال موجود است.
دستگاه به عنوان یک اسلاو I2C عمل میکند، هدر را میتوان برای خواندن سطوح رطوبت و نور استفاده کرد. از یک میکروکنترلر دیگر یا بردی مانند آردوینو میتوان به عنوان مستر I2C برای خواندن این سطوح استفاده کرد.
پین ۱ - MISO
پین ۲ - VCC
پین ۳ - SCK / SCL – ساعت I2C
پین ۴ - MOSI / SDA – داده I2C
پین ۵ - RESET (بازنشانی)
پین ۶ - GND (زمین)
پس از ریست، چیپ مقادیر ظرفیت خازنی و نور را میخواند. اگر هوا تاریک باشد، این کار ممکن است از ۱ تا ۹ ثانیه طول بکشد. اگر در طول آن زمان هرگونه ارتباط I2C دریافت شود، چیپ به حالت حسگر تغییر وضعیت میدهد - دیگر صدا تولید نمیکند، بلکه فقط به درخواستهای I2C پاسخ میدهد. آدرس پیشفرض چیپ 0x20 است.
این هم نمونهای از کد آردوینو برای چیپ: (کدهای برنامهنویسی بدون تغییر حفظ شدهاند)
سنسور مستقل (Standalone)
حسگر مستقل به طور خاص طراحی شده است تا به عنوان یک حسگر عمل کند، بنابراین میتوان آن را سریعتر خواند: (کدهای برنامهنویسی بدون تغییر حفظ شدهاند)
سنجش رطوبت
چیپ از سنجش خازنی برای اندازهگیری رطوبت استفاده میکند. موج مربعی ۱ مگاهرتزی (ساعت سیستم برای این منظور استفاده میشود) از طریق یک مقاومت از تراشه خارج شده و به یک پد بزرگ هدایت میشود که همراه با صفحه زمین اطراف، یک خازن انگلی (parasitic capacitor) تشکیل میدهد. مقاومت و خازن یک فیلتر پایینگذر تشکیل میدهند که فرکانس قطع آن با تغییر ظرفیت خازنی تغییر میکند. خاک اطراف حسگر به عنوان یک الکترولیت عمل میکند که ثابت دیالکتریک آن بسته به میزان رطوبت موجود در آن تغییر میکند، بنابراین ظرفیت خازنی خازن دستساز ما نیز تغییر میکند. موج مربعی فیلتر شده به یک آشکارساز اوج (peak detector) ساخته شده از یک دیود و یک خازن تغذیه میشود - دیود اجازه میدهد قلههای مثبت عبور کنند و خازن حداکثر ولتاژ آن قلهها را ذخیره میکند. این ولتاژ توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) در میکروکنترلر اندازهگیری میشود. من مدتی پیش یک مقاله طولانی در مورد این تکنیک نوشتم.
سنجش نور
از یک الایدی ساده به عنوان حسگر نور استفاده میشود. از خواص خازنی دیودها استفاده میشود. الایدی برای مدتی با بایاس مستقیم (forward-biased) هدایت میشود، سپس برای شارژ ظرفیت خازنی داخلی با بایاس معکوس (reverse-biased) هدایت میشود. زمان لازم برای تخلیه این ظرفیت خازنی دیود داخلی به میزان نوری که به دیود میتابد بستگی دارد. تایمر میکروکنترلر برای اندازهگیری این زمان و تخمین میزان نور محیط استفاده میشود.
متنباز (Open Source)
چیپ یک سختافزار متنباز است که تحت لوانس سختافزار باز سرن (CERN Open Hardware Licence v.1.1) عرضه میشود. تمام شماها (طرحها) و کدها در آدرس زیر موجود است: https://github.com/Miceuz/PlantWateringAlarm
تاریخچه
چیپ به عنوان یک شوخی شروع شد - مطمئن بودم که آبیاری گیاهان را فراموش خواهم کرد، بنابراین یک نمونه اولیه ساده مبتنی بر تقویتکننده عملیاتی (opamp) را سر هم کردم که خوب کار میکرد، اما کاربردی نبود. پس از آن، وظیفه خود دانستم که یک طراحی کممصرف بر اساس ایده سنجش خازنی ایجاد کنم.
در ابتدا مسیر مستقیمی را طی کردم - فقط ظرفیت خازنی را شارژ کنید و زمان لازم برای تخلیه آن را بشمارید. این رویکرد برای ساخت خازنسنجها کار میکند، اما یک اشکال مهم دارد: برای به دست آوردن وضوح منطقی، مجبور بودم میکروکنترلر را روی فرکانس بالا اجرا کنم و از یک مقاومت نسبتاً بزرگ هنگام تخلیه ظرفیت خازنی حسگر استفاده کنم. این مقاومت با مقدار بالا یک مشکل است زیرا مسیر حسگر به عنوان یک آنتن نسبتاً خوب عمل میکند و مشتاق است هر نویزی را که در اطراف وجود دارد جذب کند.
سپس سراغ رویکردی رفتم که در طراحی فعلی استفاده میشود - فیلتر کردن موج مربعی و نیمهیکسو کردن آن برای به دست آوردن تخمینی از ظرفیت خازنی. این رویکرد به من اجازه میدهد از مقاومت بسیار کمتری (10k به جای 510k) استفاده کنم و از شر مشکلات نویز خلاص شوم.
سپس این سوال مطرح شد - چه شکل مسیری بیشترین محدوده دینامیکی را به من میدهد؟ من این را به روش تجربی با ساخت چندین پد حسگر و آزمایش جداگانه آنها حل کردم... ...و تعدادی نمونه اولیه بعد، این همان چیزی است که داریم...
هنوز نظری ثبت نشده
اولین نفری باشید که نظر میدهید
ثبت نظر