حساس رطوبة التربة soil moisture sensor

مقدمة

عندما تسمع عن مصطلح “الحديقة الذكية” ، فإن أول ما يتبادر إلى الذهن هو نظام يراقب مستوى رطوبة التربة ويزود النباتات تلقائيًا بالكمية اللازمة من الماء، في مثل هذه الانظمة يتم ري النباتات عند حاجتها فقط ويساعد على تجنب الافراط أو النقص في ري النباتات، فإذا كنت مهتماً ببناء مثل هذه الانظمة فلا بد أنك سوف تحتاج لحساس رطوبة التربة soil moisture.

ما هو حساس رطوبة التربة

حساس رطوبة التربة هو جهاز يقيس كمية الماء في التربة وتحويلها الى اشارة كهربائية، تستخدم هذه المعلومات الذي يقدمها الحساس لمراقبة ظروف التربة والمساعدة في تحسين أنظمة الري، التطبيقات الزراعية والبيوت الزجاجية (greenhouse).

مما يتكون الحساس وكيف يعمل

يمكن أن تكون مستشعرات رطوبة التربة إما مقاومة كهربائية أو قائمة على السعة الكهربائية، تقيس مستشعرات المقاومة الكهربائية المقاومة بين قطبين كهربائيين في التربة، والتي تتغير بناءً على كمية الماء الموجودة، بينما تقيس مستشعرات السعة ثابت العزل الكهربائي للتربة، وهو تابع على حسب كمية الماء التي تحتوي عليها.

في حالة الحساس الذي نستخدمه فهو يعتمد على قياس المقاومة الكهربائية ويتكون من جزئين:

• الجزء الأول يتم وضعه في التربة ويتكون من طرفين يعملان على مبدأ المقاومة المتغيرة حيث عندما تزداد الماء في التربة سوف تصبح الناقلية أفضل والمقاومة سوف تنخفض، أما في حالة جفاف التربة سوف تنخفض الناقلية وتزداد المقاومة.

• الجزء الثاني وهو عبارة عن وحدة مقارنة وهذه الدارة هي المسؤولة عن معالجة الاشارة وتحويل قراءة مقاومة الحساس الى فرق في الجهد وتكون الإشارة الناتجة تشابهية، ويتم باستخدم مقارن موجود تحويلها الى إشارة رقمية حيث يتم تحديد العتبة عن طريق مقاومة متغيرة في هذه الوحدة (module)
  كما تحتوي الوحدة على اثنين من الليدات واحد خاص بالتغذية والثاني مع حالة الخرج الرقمية.

عندما تتجاوز رطوبة التربة هذه العتبة يكون الخرج الرقمي منخفض LOW وإلا سوف يكون مرتفع HIGH هذا الوضع يفيد في حالة عمل الحساس بشكل منفصل بدون متحكم أو أردوينو بحيث عندما تنخفض رطوبة التربة سوف يتم إعطاء إشارة 5v يمكن استخدامها مع ريليه ومضخة لري النباتات وعندما ترتفع الرطوبة فوق حد معين سوف يتم إعطاء إشارة 0v وبالتالي سوف يتم إيقاف الريليه والمضخة وتتوقف عملية الري.

مواصفات الحساس

• جهد التشغيل: من 3.3 الى 5 فولت.
• تيار التشغيل: 15 مللي أمبير.
• الخرج الرقمي: 0 فولت أو Vcc فولت.
• لخرج التماثلي: من 0 فولت الى Vcc فولت.
• المقارن المستخدم: LM393.

مميزات الحساس

• صغير الحجم.
• رخيص الثمن.
• سهل الاستخدام.
• متوفر بشكل جيد.
• خرج تشابهي ورقمي.
• إمكانية تعديل العتبة.

بعض استخدامات الحساس

• قياس أو تقدير كمية المياه في التربة.
• تصميم أنظمة ري متطورة من أجل مساعدة وإنتاج محاصيل أفضل.
• مساعدة الباحثين الزراعيين في تحديد ما يحدث في منطقة الجذر لمحصول / نبات.

أقطاب الحساس

Vcc: قطب التغذية الموجب ويوصى بتغذية من 3.3 فولت الى 5 فولت علما أن الخرج التشابهي سوف يختلف بناءاً على التغذية.

A0: خرج الحساس التشابهي يتناسب مع مستوى رطوبة التربة

D0: خرج الحساس الرقمي بحيث يكون الخرج منخفض في حال تجاوزت الرطوبة العتبة ومرتفع في حال كانت الرطوبة تحت العتبة.

Gnd: القطب الأرضي

مخطط التوصيل

الكود البرمجي

// Sensor pins pin D6 LED output, pin A0 analog Input
#define ledPin 6
#define sensorPin A0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
}

void loop() {
  Serial.print("Analog output: ");
  Serial.println(readSensor());
  delay(500);
}

int readSensor() {
  int sensorValue = analogRead(sensorPin);  // Read the analog value from sensor
  int outputValue = map(sensorValue, 0, 1023, 255, 0);// map the 10-bit data to 8-bit data_
  analogWrite(ledPin, outputValue); // generate PWM signal
  return outputValue;             // Return analog moisture value
}