電容式土壤濕度感測器介紹

 

電容式土壤濕度感測器介紹

傳統的電阻式感測器是透過探針直接測量土壤中的電阻來判斷濕度，但這種方式容易受到金屬腐蝕的影響，導致壽命短且測量不穩定。

電容式感測器 則完全不同。它透過測量感應探針周圍的電容變化來判斷濕度。

• 工作原理：

  • 感測器探針實際上是一個感應器，上面塗有保護塗層，不直接接觸土壤。

  • 它利用了水分子對電容的影響。當土壤中的水分增加時，土壤的介電常數會改變，進而導致感應器電容發生變化。

  • 感測器會將這種電容變化轉換為電壓信號，這是一個類比值，可以被微控制器（如 ESP32、Pico W）的 ADC（類比數位轉換器）讀取。

核心優勢與應用技巧

1. 抗腐蝕，壽命長： 由於探針表面有保護塗層，感測器不會直接與土壤中的水分和礦物質接觸，因此不會像電阻式感測器那樣因為腐蝕而失效，大幅提升了穩定性和使用壽命。

2. 精確度高，測量穩定： 即使土壤中的鹽分或礦物質含量發生變化，電容式感測器受到的影響也較小，能夠提供更穩定可靠的濕度數據。

3. 易於讀取： 大多數電容式土壤濕度感測器會輸出一個類比電壓值。您只需將其接到微控制器的 ADC 腳位，就能透過簡單的程式碼讀取並將其轉換為濕度百分比。

如何應用於您的 AIOT 專案

將電容式土壤濕度感測器應用到您的 AIOT 專案，特別是在智慧農業或家庭園藝監控上，可以實現以下功能：

• 自動灌溉系統：

  • 將感測器埋入植物盆栽或農田土壤中，並連接到一個由 ESP32 或 Pico W 驅動的自動灌溉系統。

  • 在您的 AIOT 雲端平台 上設定一個濕度閾值（例如，低於 40%）。

  • 當裝置讀取到土壤濕度低於閾值時，它會透過 MQTT 協議向伺服器發送告警訊息。

  • 伺服器接收到訊息後，可以發送指令給裝置，啟動一個小型水泵或電磁閥進行灌溉。

• 數據日誌與分析：

  • 裝置可以定時讀取濕度數據，並將其與 RTC 時鐘模組（如 PCF8563） 提供的時間戳一起儲存。

  • 數據可以定時上傳到您的 MongoDB 資料庫 進行儲存，並在您的後台網站上以圖表形式呈現，讓使用者可以長期監控土壤濕度的變化趨勢。

省電方案：

為了延長電池壽命，您可以將電容式感測器的電源線接到微控制器的 GPIO 腳位，利用前面提到的 「硬體切斷電源法」 技巧。

1. 當裝置進入 深度睡眠模式 時，關閉提供給感測器的電源。

2. 當裝置被 RTC 模組定時喚醒 或由其他事件觸發時，先開啟 GPIO 腳位為感測器供電，延遲幾毫秒後再讀取數據。

3. 讀取並上傳數據後，再次關閉感測器的電源，然後讓微控制器再次進入深度睡眠。

透過這種方式，您可以將感測器的功耗降至零，大大延長整個 AIOT 裝置的運行時間。