Lora Soil Moisture Sensor V3 - ¿Qué actualizado?

Lora Soil Moisture Sensor V3 - ¿Qué actualizado?

octubre 23, 2021

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Grandes mejoras en Makerfabs Lora Soil Moisture Sensor V3!!!
1. TLC555 eliminado, mientras que el Atmega328P (D9 / Timer1) genera el pulso de 2 MHz (solo durante la fase de medición, apagándose después), para la medición capacitiva de humedad.
2. ID único por defecto, para un uso fácil / rápido como tenerlo a mano.
3. Diseño de consumo de energía ultra bajo en hardware y firmware, 7.1uA en modo de suspensión, tiempo de trabajo mínimo de 2 años con batería 2x AAA.
4. Pintura a prueba de agua J3166 mejorada para mejorar la vida útil del uso. Es excepcional en propiedades a prueba de humedad, niebla salina y aislamiento.

1. Introducción a la humedad del suelo de Lora

Makerfabs Lora Soil Moisture es una solución barata y fácil para la agricultura inteligente. Se utiliza para controlar la humedad relativa del suelo, la temperatura y la humedad relativa del aire. Informa los datos a través de lora, al receptor remoto de lora y, por lo tanto, crea fácilmente una red de monitoreo remoto de bajo costo. Se basa en atmega328P de Atmel, recoge la temperatura / humedad del aire local con el sensor AHT10, y detecta la humedad del suelo con medición de condensador-humildad, y transmite los datos del entorno local a la puerta de enlace, con comunicación Lora, traje para aplicaciones para granjas inteligentes, riego, agricultura, etc.
Lora-Soil-Moisture-Sensor-V3
ÉsteSensor de humedad del suelo Lora V3es la versión de actualización de la versión V1 y V2. En comparación con las versiones anteriores,la V3 tiene las siguientes grandes actualizaciones:
1. Consumo de energía mucho menor. Con el diseño detallado de Makerfabs en hardware y firmware, el sensor de humedad Lora puede funcionar al menos 2 años, con baterías 2xAAA;
2. ID único para cada dispositivo.Cada sensor de humedad Lora está programado con una identificación única por firmware predeterminado, los clientes pueden obtenerlos en la superficie. para que el receptor remoto Lora pueda identificarlos cuando se utilizan múltiples sensores;
3. Recubrimiento mejorado de la placa.La pintura a prueba de agua J3166 protege mejor la placa, no solo la hace a prueba de agua, sino que también resuelve los problemas de corrosión de electrodos, electrólisis del suelo y, lo que resulta en una mejor precisión y una mayor duración de la batería.

Consulte este video para conocer el proceso de recubrimiento de PCBA para el sensor de humedad del suelo Lora:
Lora Soil Moisture se instala conectándose al suelo, ya sea en una maceta o en un lugar cerca de una planta, monitorea el estado del aire / suelo e informa los datos al receptor remoto de Lora, con su identificación única, para que el receptor remoto pueda monitorear / identificar la señal y hacer alarmas / acciones, para ayudar a las plantas.
Lora-Soil-Moisture-Sensor-V3-PCBA
El sensor de temperatura / humedad / humedad del suelo de Lora se envía con el cargador de arranque Arduino pro-mini precargado, y también hay un boceto predeterminado de Makerfabs programado. Por supuesto, los usos pueden reprogramarlo con Arduino IDE, sugerimos un estándarConvertidor USB2UARTpara ello. Tenga en cuenta que el DTR en el convertidor USB2UART es necesario para conectarse al pin "Restablecer" para la descarga del boceto de Arduino, si no hay DTR, es posible que deba presionar el botón "restablecer" manualmente en la descarga.


Funciones
1. Transceptor inalámbrico Lora
2. Medición de humedad Soi basada en pruebas capacitivas
3. ID único
4. Baja potencia: 7.1uA al dormir. 2 años de vida útil con batería 2xAAA
5. Sensor AHT10 integrado para monitorear la temperatura del aire y la humedad del aire
6. Medición de voltaje de la batería a bordo
7. Código abierto completo: todo el hardware y el software abiertos en Github
8. Compatible con Arduino
9. Voltaje de alimentación de la fuente: 2.0V ~ 3.3V
Estuche de impresión 10.3D

2. Lora

Lora Soil Moisture integró el módulo Lora, hay tres frecuencias, seleccione la adecuada:
Slect-Proper-Lora-Module
Licencia-Libre-ISM-Band-Worldwide

3. Principio de funcionamiento

Makerfabs Lora Soil Moisture se basa en la detección capacitiva para medir la humedad: el suelo húmedo actúa como un electrolito que aumenta la capacitancia de algunos condensadores improvisados hechos de un par de rastros en PCB.
Lora-Soil-Moisture-Sensor-PCB-Diagram

Como muestra el esquema, la onda cuadrada de 2MHz (salida por temporizador interno1, D9 de 328P) se emite desde el chip a través de una resistencia en una almohadilla grande (es decir, trazas de PCB), que junto con el suelo circundante, forma un condensador parásito C1. La resistencia R23 y el condensador C1 forman un filtro de paso bajo cuya frecuencia de corte cambia con el cambio de capacitancia.  A medida que cambia la humedad del suelo, la capacitancia de C1 cambia, por lo que podemos obtener el estado de humedad del suelo verificando el voltaje final en el R9.
La fórmula de capacitancia es la siguiente:
Principio de funcionamiento
El suelo alrededor del sensor actúa como un electrolito cuya constante dieléctrica (ε) cambia dependiendo de la cantidad de humedad en él, por lo que la capacitancia de nuestro condensador improvisado también cambia. La onda cuadrada filtrada se introduce en un detector de picos formado por un diodo (D2) y un condensador (C5): el diodo D2 deja pasar picos positivos y el condensador almacena el voltaje máximo de esos picos. Este voltaje se mide mediante un ADC en el microcontrolador.

3.1 Seleccione una frecuencia adecuada

Para seleccionar una frecuencia de pulso adecuada, habíamos generado cuatro frecuencias diferentes de la onda cuadrada para hacer una comparación, podemos ver en la figura a continuación:
Seleccionar-Adecuada-Frecuencia-pulso

3.2 Estrategia de baja potencia

Lora Soil Moisture cierra las salidas pwm y ADC (es importante, ADC afecta parte del consumo de energía) cuando duerme, el microcontrolador entra en modo de suspensión después del sueño de Lora. Despiértese por el tiempo interno, obtenga el valor de la temperatura del aire y la humedad relativa de AHT10. Abra las salidas PWM y ADC para medir la humedad del suelo y el voltaje de la batería. Luego envíalos a través de Lora. Repita el progreso del trabajo todo el tiempo.

La mayor parte de la energía se consume al medir el nivel de humedad y transmitir al receptor Lora. La mayor parte del tiempo está en modo de baja potencia. El tiempo de suspensión predeterminado depende del SLEEP_CYCLE macro. Cuando SLEEP_CYCLE se define como 450, el tiempo de sueño es (450+1)*8s=3608s, casi 60 minutos. Luego envíe los datos aproximadamente 2 segundos.
CICLO DE SUEÑO-Definido-como-450
Bajo consumo-modo-prueba-resultado

Probamos el consumo de energía promedio cuando se trabaja es de 9.88mA y el bajo consumo de energía cuando se duerme es de 7.1uA. Si usa una batería 2 * AAA de 1000 mAh, se puede trabajar durante más de 77821 horas (más de 3 años) en teoría. Sin embargo, lo que hay que notar es que la vida útil final depende de la vida útil de la batería y la PCB.
Resultado de la prueba
Además, puede cambiar el tiempo de suspensión (el valor de SLEEP_CYCLE en el código) como requisito.

3.3 Salida típica

Podemos distinguir algunos de los estados según el valor analógico. Con el sensor de humedad del suelo de 10 piezas, obtenemos la salida típica, para su referencia de alarma.
Lora-Soil-Moisture-Typical-Output

Nota: Los datos analógicos se obtienen cuando se alimentan de 3.0V

4. Código abierto

Makerfabs Lora Soil Moisture es de código abierto, todos los esquemas y códigos están disponibles enPáginas de Github.

5. Uso

El sensor de humedad Makerfabs Lora V3 está listo para usar para llegar a las manos de los clientes:
1. Instale baterías 2xAAA (1.5V * 2)
2. Conéctelo al suelo, en cualquier lugar que desee.

Luego comenzará a funcionar, con la transmisión de su identificación única y los datos de prueba a través de Lora, en unos segundos, y se dormirá con 60 minutos, y luego transmitirá nuevamente (en 2 segundos), repetido una y otra vez.

El Makerfabs genera la información en el siguiente formato:
ID010003 RESPONDER : SUELO INEDX:0 H:48.85 T:30.50 ADC:896 BAT:1016
Que incluye toda la información necesaria: IDENTIFICACIÓN única / Tipo de sensor / Recuento de paquetes / Humedad del aire / Temperatura del aire / Nivel de humedad / Monitoreo de la fuente de alimentación
Unique-Device-ID-Definition
Con el ID único, los usuarios pueden crear un receptor Lora remoto para recibir esta información e identificar cuál es necesario para tomar medidas, como alarmar / regar.
Lora-Suelo-Humedad-Sensor-Uso


Makerfabs ofrece 3 soluciones de receptores Lora:

1. ConMaduino Loramódulo (con Arduino IDE)
Maduino-Lora-Radio-Módulo

2. ConESP32 Puerta de enlace Lora:
ESP32-Lora-Gateway

3. ConPantalla ESP32 de 3,5 pulgadasyExpansión de Lora
ESP32-TFT-Touch-ScreenLora-Radio-Expansión-para-ESP32-Display
Para un uso paso a paso más detallado, consultePágina wiki de Makerfabs.

¡Inspirado en el chirrido! - el proyecto de alarma de riego de plantas, gracias a Albertas.Sí
Recursos de referencia:
1.¡Gorjeo! - la alarma de riego de la planta
2.Medición de capacitancia mediante filtro de paso bajo
3.Prueba de sensores capacitivos de humedad del suelo

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