Lora Soil Moisture Sensor V3 - ¿Qué se actualizó?

Grandes mejoras en el sensor de humedad del suelo Makerfabs Lora 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 ultrabajo en hardware y firmware, 7.1uA en modo de suspensión, tiempo de trabajo mínimo de 2 años con batería 2x AAA.
4. Pintura mejorada a prueba de agua J3166 para mejorar la vida útil de uso. Es excepcional en propiedades a prueba de humedad, niebla salina y aislamiento.

1. Lora Introducción a la humedad del suelo

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 lora remoto y, por lo tanto, crea fácilmente una red de monitoreo remoto de bajo costo. Se basa en Atmel's Atmega328P, recoge la temperatura / humedad del aire local con el sensor AHT10, y detecta la humedad del suelo con la medición de humildad del condensador, y transmite los datos del entorno local a la puerta de enlace, con comunicación Lora, traje para aplicaciones para granjas inteligentes, riego, agricultura, etc.

ÉsteSensor de humedad del suelo Lora V3es la versión de actualización de las versiones V1 y V2. En comparación con las versiones anteriores,el 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 un ID único por firmware predeterminado, los clientes pueden obtenerlos en la superficie. para que el receptor remoto Lora pueda identificarlos cuando se utilizan múltiples sensores;
3. Revestimiento mejorado de la placa.La pintura a prueba de agua J3166 protege mejor la placa, no solo hace que la placa sea resistente al agua, sino que también resuelve los problemas de corrosión de los electrodos, electrólisis del suelo y da como resultado una mejor precisión y una mayor duración de la batería.

Vea este video para conocer el proceso de recubrimiento PCBA para el sensor de humedad del suelo Lora: Lora Soil Moisture se instala conectando 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 Lora, con su ID único, para que el receptor remoto pueda monitorear / identificar la señal y hacer alarmas / acciones, para ayudar a las plantas.

Lora Temperature / Moisture / Soil Moisture Sensor se envía con el gestor de arranque Arduino pro-mini precargado, y también hay un boceto predeterminado de Makerfabs programado. Por supuesto, Uses puede reprogramarlo con Arduino IDE, sugerimos un estándarConvertidor USB2UARTpara esto. Tenga en cuenta que el DTR en el convertidor USB2UART es necesario para conectarse al pin "Restablecer" para la descarga de bocetos de Arduino, si no hay DTR, es posible que deba presionar el botón "reiniciar" 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 cuando duerme. 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 software abierto en Github
8. Compatible con Arduino
9. Voltaje de alimentación de alimentación: 2.0V ~ 3.3V
Estuche de impresión 10.3D

2. Lora

Lora Soil Moisture integró el módulo Lora, hay tres frecuencias, seleccione la adecuada:

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 trazas en PCB.


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 a una gran almohadilla (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:

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 alimenta a 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 es medido por 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 de la siguiente manera:

3.2 Estrategia de baja potencia

Lora Soil Moisture cierra las salidas de 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 cantidad de energía se consume al medir el nivel de humedad y transmitirla al receptor Lora. La mayor parte del tiempo está en modo de bajo consumo. El tiempo de suspensión predeterminado depende de la SLEEP_CYCLE de macros. 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.


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 de 1000mAh 2 * AAA, se puede trabajar durante más de 77821 horas (más de 3 años) en teoría. Sin embargo, lo que hay que tener en cuenta es que la vida útil final depende de la vida útil de la batería y la PCB.

Además, puede cambiar el tiempo de suspensión (el valor SLEEP_CYCLE en el código) como su requisito.

3.3 Salida típica

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

Nota: Los datos analógicos se obtienen cuando se alimentan con 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 como para llegar a las manos de los clientes:
1. Instale 2xAAA baterías (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 pocos segundos, y se dormirá con 60 minutos, y luego transmitirá nuevamente (en 2s), repetido una y otra vez.

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: ID única / Tipo de sensor / Recuento de paquetes / Humedad del aire / Temperatura del aire / Nivel de humedad / Monitoreo de la fuente de alimentación

Con la identificación única, los usuarios pueden crear un receptor Lora remoto para recibir esta información e identificar cuál es necesario para tomar medidas, como alarmar / regar.


Makerfabs proporciona 3 soluciones de receptor Lora:
1. ConMaduino Loramódulo (con IDE de Arduino)

2. ConESP32 Lora Gateway:

3. ConESP32 pantalla de 3,5 pulgadasyExpansión Lora

Para un uso paso a paso más detallado, consultePágina wiki de Makerfabs.

---

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