Un garde de plante pour le rebord de fenêtre

Aujourd'hui, je voudrais vous présenter un nouveau projet en plusieurs parties intéressant avec l'ESP 32 polyvalent et puissant. Nous construisons un gardien d'usine pour nos usines domestiques. Pendant que nous consacrons notre attention à nos projets électroniques passionnants, cela devrait surveiller la teneur en eau du sol de la plante et nous informer lorsque l'humidité du sol baisse. Notre gardien de plantes a un feu de signalisation LED qui s'allume en vert lorsque le sol est humide et devient rouge lorsque le sol est sec. Avant de commencer le projet, cependant, nous devons penser à quelques choses avant de commencer réellement le projet. Cela vaut en particulier pour le recours au gardien des plantes. Étant donné que notre gardien d'usine détermine l'humidité de la terre via une mesure capacitive en champ proche, il est nécessaire que l'humidité soit stockée à proximité immédiate du capteur. En règle générale, le sol végétal (en pot) normal de la quincaillerie ou du supermarché remplit cette condition, c'est le cas avec u.a. Les substrats hydroponiques ou les substrats d'orchidées ne sont pas le cas! Par conséquent:

Ce projet concerne les plantes hydroponiques ou Plantes Airroot  (comme les orchidées) ne convient pas!

Les plantes ont également des exigences très différentes pour leur irrigation. Alors que certaines plantes préfèrent un niveau d'humidité de base permanent (généralement pas d'engorgement), certaines plantes aiment plutôt le sec et veulent rarement être arrosées. Étant donné que notre phytosanitaire ne peut pas connaître les exigences individuelles de la plante, l'interprétation des actions nécessaires (arrosage ou non) sur l'écran (feu de signalisation) du phytosanitaire est exclusivement entre les mains de l'utilisateur averti en botanique. 😊. 

Le gardien des plantes ne se substitue donc pas à un entretien responsable et adapté à vos plantes!

Dans la suite du projet et au fur et à mesure que la portée s'élargit, nous connecterons d'autres capteurs et ajouterons bien sûr des fonctions de confort. Laissez-vous surprendre!
Mais commençons par la base. Jetons un coup d'œil aux composants dont nous avons besoin pour que notre gardien d'usine commence:

  • 1 x couleur LED vert (560 nm); 5 mm
  • 1x couleur LED jaune (605nm); 5 mm
  • 1x LED couleur rouge (633nm); 5 mm
  • Tolérance de résistance 6x130kΩ ± 1%;
  • Tolérance de résistance 6x 47kΩ ± 1
  • Tolérance de résistance 3x 150Ω ± 1%;
  • 1x capteur d'humidité capacitif
  • 1x ESP32-38Pin variant Générique; Type NodeMCU-32S; Jambes 38;
  • 1x bloc d'alimentation YwRobot

Nous câblons les composants comme suit:

Circuit

 

Les résistances de 150 ohms sont utilisées comme résistances en série pour les LED. Le 130 KOhm et la résistance de 47 KOhm forment un diviseur de tension pour la sortie analogique du capteur d'humidité.

Nous téléchargeons le code suivant sur notre ESP 32:

 

#include <chauffeur/adc.h>

// Définition du port LED
#define LED_Red     5     // LED rouge 
#define LED_Jaune    14    // LED jaune
#define LED_Green   15    // LED verte

// Paramètres PWM LED
#define PWMfreq 5000  // fréquence de base de 5 kHz
#define PWMledChannelA  0
#define PWMledChannelB  1
#define PWMledChannelC  2
#define Résolution PWM  8 // Résolution 8 bits
#define ADCAttenuation ADC_ATTEN_DB_11  // ADC_ATTEN_DB_11 = réglage ADC d'amortissement 0-3,6 V
#define MaxSensors 1


struct MoistureSensorCalibrationData
{   int Les données[MaxSensors * 2] = {0, 0}; // Données d'étalonnage du capteur d'humidité. Veuillez noter le texte du projet et ajuster les valeurs en conséquence
};

struct MoistureSensorData
{   octet Pourcent[MaxSensors] = {0};  // Données du capteur d'humidité en pourcentage
};

// Variables globales
MoistureSensorCalibrationData MCalib;
MoistureSensorData MMeasure;
octet Capteurs d'humidité attachés; // Capteurs d'humidité actifs détectés (nombre)

nul configuration() {   // initialise la communication série à 9600 bits par seconde:   pinMode(LED_Rot, PRODUCTION);   pinMode(LED_Gelb, PRODUCTION);   pinMode(LED_Gruen, PRODUCTION);   En série.commencer(115200);   ledcSetup(PWMledChannelA, PWMfreq, PWMresolution);   ledcSetup(PWMledChannelB, PWMfreq, PWMresolution);   ledcSetup(PWMledChannelC, PWMfreq, PWMresolution);   ledcAttachPin(LED_Rot, PWMledChannelA);   // attache le canal au GPIO à contrôler   ledcAttachPin(LED_Gelb, PWMledChannelB);   ledcAttachPin(LED_Gruen, PWMledChannelC);   SetLedConfig(20, 20, 20);   Capteurs d'humidité attachés = DetectMoistureSensors();   En série.println(F("Systemkonfiguration:"));   En série.impression(Capteurs d'humidité attachés);   En série.println(F("Bodenfeuchtigkeitsensor (fr)"));
}

octet DetectMoistureSensors ()
{
#définir MinSensorValue 100   octet Détectée = 0;   pour (int je = 0; je < MaxSensors; je++)   {     int MSensorRawValue = ReadMoistureSensorVal(je);     si ( MSensorRawValue > MinSensorValue) {       Détectée++;     } autre {       Pause;     }   }   si (Détectée < 1)   {     En série.println(F("Keine Bodenfeuchtigkeitssesoren erkannt. System angehalten."));     esp_deep_sleep_start();     tandis que (1) {}   }   revenir Détectée;
}

bool SetLedConfig(octet rouge, octet Jaune, octet vert)
{   ledcWrite(PWMledChannelA, rouge); // Rote LED   ledcWrite(PWMledChannelB, Jaune); // Gelbe LED   ledcWrite(PWMledChannelC, vert); // Gruene LED   revenir vrai;
}

int ReadMoistureSensorVal(octet Capteur)
{   int ReturnValue, je;   longue somme = 0;
#définir NUM_READS 6   adc1_config_width(ADC_WIDTH_BIT_12);   // Plage 0-4095   commutateur (Capteur)   {     Cas 0:       {         adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADCAttenuation);         pour (je = 0; je < NUM_READS; je++) { // Algorithme de moyenne           somme += adc1_get_raw( ADC1_CHANNEL_0 ); // Lire analogique         }         ReturnValue = somme / NUM_READS;         Pause;       }   }   revenir ReturnValue;
}

bool GetMoistureData()
{   bool ReadisValid = vrai;   pour (int je = 0; je < Capteurs d'humidité attachés; je++)   {     si ((MCalib.Les données[je] == 0) || (MCalib.Les données[je + 1] == 0)) // Valeur MinADC Valeur maxADC ADC     {       ReadisValid = faux;       revenir ReadisValid;     }     int RawMoistureValue = ReadMoistureSensorVal(je);     RawMoistureValue = MCalib.Les données[je + 1] - RawMoistureValue;     RawMoistureValue = MCalib.Les données[je] + RawMoistureValue;     MMeasure.Pour cent[je] = carte(RawMoistureValue, MCalib.Les données[je], MCalib.Les données[je + 1], 0, 100);     si (MMeasure.Pour cent[je] > 100 ) {       ReadisValid = faux;     }   }   revenir ReadisValid;
}

// Boucle principale
néant boucle()
{   si (GetMoistureData())   {     En série.impression(F("Feuchtigkeitswert Sensor 1 in Prozent:"));     En série.impression(MMeasure.Pour cent[0]);     En série.println(F(" %"));     si (MMeasure.Pour cent[0] > 50)     {       SetLedConfig(0, 0, 20);     }     autre si (MMeasure.Pour cent[0] > 10)     {       SetLedConfig(0, 255, 0);     }     autre     {       SetLedConfig(255, 0, 0);     }   }   autre   {     En série.impression(F("Bodenfeuchtigkeitssensor nicht kalibriert.Bitte kalibrieren. RohDaten des Sensors 1:"));     En série.println(ReadMoistureSensorVal(0));     SetLedConfig(20, 20, 20);   }   retard(1000);        // délai entre les lectures pour plus de stabilité
}

 

 

Als letzten Schritt müssen wir nun die Kalibrierung unseres Feuchtigkeitssensors durchführen. Die Kalibrierung des Sensors legt fest, était als trockene Erde (Wassergehalt 0%) et was nasse Erde (Wassergehalt 100%) erkannt wird. Dazu strecken wir den Feuchtigkeitssensor als erstes in absolut trockene Erde und lassen uns die Sensor-Rohdaten auf der seriellen Schnittselle ausgeben:

Wert 1: (Trocken)

Capteur d'humidité du sol non calibré

Wir notieren uns den Wert (2276) und bewässern nun die Erde solange, bis sie komplett! durchnässt ist und kein Wasser mehr ausnehmen kann. Wir notieren unsden Wert 2: (Nasse Erde) (1648)

Valeur lorsqu'il est mouillé

 

Wir addieren zu dem ersten Wert 2276, 10 dazu und ziehen von 1648, 10 ab. Es ergeben sich daraus die Werte 2286 und 1638

Wir tragen die Werte in unseren Code ein:

struct MoistureSensorCalibrationData

{
int Data [MaxSensors * 2] = {1638,2286};
};

Und laden den Code erneut hoch.

Wir erhalten folgende Ausgabe:

Sortie d'humidité du sol

 

Dans le même temps, notre led affiche "feu de signalisation" en vert. Ici méchant  les couleurs:

Vert: Humidité élevée.

Jaune: Humidité modérée.

Rouge: Sec.

Amusez-vous à reconstruire et jusqu'à la prochaine partie de la série.

Esp-32Projets pour avancéCapteursMaison intelligente

17 commentaires

Patrick

Patrick

Super, dass du mit uns dein Projekt teilst. Vielen Dank dafür!

Ich habe eine Frage bezüglich der Spannungsversorgung: Würde die Spannungsversorgung vom ESP32 auch alleine ausreichen? Wie hoch darf der maximale Laststrom sein? Ich finde dazu leider keine Angaben.

Viele Grüße
Patrick

Tobias Kuch

Tobias Kuch

Hallo Clajo,
Die Antwort auf die Frage wie lange die Zuleitungen zu dem Sensor sein dürfen ist nicht trivial und hängt von einigen Faktoren ab. Diese ergeben sich aus dem Grundsatz bzw. der Formel des Spannungsabfalls auf elektrischen Leitungen. Die Antwort auf deine Frage ergibt sich aus den Formeln R (Leitung)=2L/κ (Kupfer κ = 56,0)* A und ΔU=R⋅I Davon ausgehend, das die Betriebsspannung Ub Nom. 5 Volt des NE555 Timers nicht mehr als 0,5 Volte abfallen sollte bei 0,2 A angenommenen Strombezug ergibt sich durch einsetzen ein max. R von 2,5 Ohm. Umgestellt nach Leitungslänge bei ang. materialabhängige Leitfähigkeit von Kupfer und angenommenen 1mm Querschnitt des Kabels ergibt sich durch Umstellung eine Maximallänge von L = 70 Meter. Die parasitäre Kapazität der Leitung ist irrelevant, da diese erst bei hohen Freuenzen von belang ist.. Ich hoffe, dein Frage zufriedenstellend beantwortet zu haben

Clajo

Clajo

Hallo,

wie lang darf die Leitung vom Sensor bis zum Board sein?
Jörg

Tobias

Tobias

Hallo Jörg,

Die Idee mit der Ansteuerung für eine automatische Bewässerung währe zwar eine konsequente Erweiterung , würde jedoch den Rahmen des Projektes hier sprengen. Falls du weitergehende Tipps dazu bekommen möchtest, schreibe bitte an AZ-Delivery mit bitte um Weiterleitung an mich. Dann gehe ich gerne zu diesem Thema noch auf Details ein.

Jörg

Jörg

Hi Tobias,
dein Hinweis auf ein gewisses Grundwissen der Programmierung ist schon nicht falsch.
Zumindest weiß ich in der Zwischenzeit auch wie das mit der Belegung der Pins in der Programmierung zu erkennen ist. Wenigstens ein kleiner Lichtblick für mich…..
Denn in meinem Alter will ich nicht mehr großartig anfangen irgend welche Programmiersprachen zu lernen, das Grundlegende des Code verstehe ich soweit ich weiß um was es sich dabei handeln soll….
Jetzt aber gleich noch eine ganz einfache Frage:
Ich habe ein ähnliches Projekt aber das läuft auf einer separaten Hardware und nennt sich: Gies-O-Mat mit AVR
Vom Prinzip her das gleiche Grundprinzip, kapazitive Feuchtigkeitssensoren zur Ermittlung der Erdfeuchte. Nur kann dieses Projekt nun auch noch Relais ansteuern und somit die Pflanzen selbständig gießen…….
Denkst du dass du das vielleicht auch noch implementieren könntest, dann wäre das ganze Projekt ja absolut unschlagbar ?!?!?

Tobias

Tobias

Hallo Jörg,

Erst einmal vielen Dank für die Beantwortung der Fragen bzgl. des Treibers. Du liegst natürlich direkt richtig. Der Treiber wird automatisch eingebunden. Bezüglich des Schaltbildes würde ich dich bitten, etwas Geduld zu haben. Ich werde dieses bei Gelegenheit dann auf meiner GIT-Hub Seite auf https://github.com/kuchto auf der ich die Projekte ebenfalls einstelle, veröffentlichen. Dieses Projekt setzt aber Erfahrung in der Technik an sich als auch in der Programmierung voraus.

Knut Dorendorff

Knut Dorendorff

Hallo Jörg. Vielen Dank für die Hinweise. Ich habe zwar noch nicht die einzelnen Teile zusammen gesteckt, aber zunächst hatte ich auch mit der Ansicht Probleme. Allerdings muss du berücksichtigen, dass auf dieser Seite nur ein Sensor angeschlossen ist, aber die Vorbereitung für weitere 5 Sensoren schon verbaut sind, aber noch nicht genutzt werden. Siehe am unteren Bild die Widerstände. Wenn Du in den dritten Teil gehst sollte es sich erklären.
Schauen wir mal .
Gruß Knut

Jörg

Jörg

Hallo Knut,
das Problem mit dem Treiber hat sich, denk ich mal von selbst erledigt.
Sobald man nämlich das Board ESP32xxxxx verwendet, wird auch automatisch der richtige Treiber bereit gestellt.
Zumindest habe ich das bisher bei der Überprüfung beim Kompilieren festgestellt.
Falls das nicht stimmen sollte:
Bitte nicht gleich alle mit dem Vorschlaghammer auf mich einschlagen ;-))))
Und in einem anderem Thread habe ich lesen können dass dieser Sketch nicht mit dem Lolin V3 kompatibel ist, somit hat sich diese Frage auch schon von selbst aufgelöst.
Das Einzige:
Ich kann die Schaltung nach wie vor nicht richtig erkennen….
Gibt es hierfür einen schöneren Steckplan oder gar Schaltplan?

Jörg

Knut Dorendorff

Knut Dorendorff

Halli Hallo,
eine tolle Sache. Wie komme ich an Library Driver/adc.h ?

Gruss Knut.

Knut Dorendorff

Knut Dorendorff

Große Klasse. Allerdings habe ich auch das Problem wie Jörg, dass die Library Driver/adc.h nicht gefunden wird. Wo bekomme ich die als Zip?

Gruß Knut

Jörg

Jörg

Hallo, eine sehr schöne Schaltung welche ich gerne auch nachbauen möchte.
Leider bin ich nicht gerade der Programmierprofi und habe auch mit der Beschaltung an sich ein kleines Problem. Ein paar Fragen hierzu:
1.: Gibt es eine Art Schaltplan für diese Schaltung, ich kann das Bild sehr schlecht erkennen ?
2.: Kann man diese Schaltung auch mit einem Lolin NodeMcu V3 nachbauen ?
3.: Wo finde ich den Treiber <driver/adc.h> ?

Jörg

Tobias Kuch

Tobias Kuch

Hallo Thorsten,

In dem von dir genannten Datasheet wird eine Minimalbertriebsspannung von 3,0 volt genannt. Bei einer Betriebsspannung des Sensors von 3,0 Volt ist die Ausgangsspannung tatsächlich Betriebsbedingt 3 volt. Der Sensor funktionierte bei mir in Tests jedoch erst zuverlässig mit 5 Volt. Im Schaltbild siehst du auch das er auf der 5 Volt Schiene liegt. GEMESSENE Ausgangsspannung war bei trockenem Sensor bei mir dann 4 Volt. Also zu hoch für den ESP. Daher ist und bleibt der Spannungsteiler notwendig ;)

Thorsten

Thorsten

Das mit dem Spannungsteiler ist mir nicht ganz logisch. Der Sensor hat einen Ausgangsspannungsbereich von 0V bis 3.0V (https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/DFRobot%20PDFs/SEN0193_Web.pdf) und damit innerhalb der Spec vom ESP.

Wäre nett, wenn du das noch mal klarstellen würdest.

Thorsten

Tobias

Tobias

Hallo Joe,

Es werden keine kapazitiven Werte durch den ESP gemessen, sondern, bedingt durch die interne Funktionsbeschaltung des Feuchtesensors, analoge Gleichspannungswerte. Da der Messbereich des ESP jedoch unterhalb der max. . analogen Spannungswerte des Feuchtesensors sind , ist der Spannungsteiler notwendig.

Tobias

Tobias

Hallo Paulaner,

Die Beschaltung der Wiederstände ist nicht mangelhaft, sondern im Gegenteil Absicht sind, da diese , und auch der Code bereits Vorbereitungen für die Anbindungen weiterer 5 Sensoren des Typs Feuchtesensoren enthalten bzw. sind.

paulaner

paulaner

Hallo,
ihr Fritzing Bild ist mangelhaft, 5 Widerstände hängen in der Luft, nix Spannungsteiler.
H. Winkler

joe

joe

Ganz logisch erscheint mit die Beschaltung des Spannungsteiler und Feuchtesensor nicht.
Das ich bei Messung kapazitiver Werte ein Wechselspannung mit einer, entsprechen dem kapazitiven Wert des Sensor, Frequenz betreiben muß. Das sehe ich dort nicht.

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