土壌水分測定

バックグラウンド

私は電子機器に戻るという長年の野心を始めるために、鉢植えの植物の土壌水分を測定して、水をやる必要があるかどうかを判断する装置を試してみることにしました。最初の化身の目的は、植物の現在の水位を表示するLEDを用意することです（追加の水は赤です！）。

私の最初の刺し傷は、Garduino instructable、特にこの回路に基づいていました：

これは、既知の抵抗器と土壌に貼り付けられた2つの銅線電極を測定デバイスとして使用する単純な分圧器です。Teensy ++でA0 ADC を使用して測定された電圧は抵抗の比率に比例し、実際の土壌抵抗に戻ることができます。

しかし、実際には、土壌抵抗は非常に大きなドリフトの影響を受けることがわかりました。デバイスの電源を入れた直後に、測定された土壌抵抗が低下し始めました。（これは、マルチメーターをプラントに取り付けた場合にも発生します。）数日測定した後、測定値と湿度レベルの間に使用可能な接続が見つかりませんでした。プローブを取り外して検査すると、陽極にかなりの変色が見られました。私にとって、これはある種の化学反応が起こっていることを示しています（電気分解？）。マルチメーターは数十ミリボルトの電圧差を測定します：私は自分のプラントをバッテリーに変えました！

この問題を回避するために、私はステンレス鋼のネジで構成されたプローブに移動しました。それらは銅よりかなり反応性が低いので、酸化はそれほど問題にならないはずです。また、土壌の「充電」を回避するために、Teensyの2つのデジタル出力ピンの間に分圧器を配置しました。測定は次のように行われます。

• 測定が行われていないときは、両方のピンがLowに保たれます。
• 1つのピンをハイに駆動します。1ミリ秒待って、分圧器の中央の電圧を測定します。
• ピン電圧を反転させ（high <-> low）、1ミリ秒待ってから再度測定します。最初の測定の補足を測定する必要があります。
• 両方のピンが再びLowになり、デバイスは次の測定までスリープします。

これにより酸化の問題は軽減されますが、測定を開始するとすぐに、測定された土壌抵抗が低下し始めるようです。

質問

1. 誰かが土壌水分を測定するための堅牢な方法を推奨できますか？
2. 誰が本当にここで何が起こっているのか説明できますか？

ブレーンストーミング：

私は 最近、静電容量センシングについて読ん でいます。静電容量式タッチセンサーには、プラスチックの薄い層の後ろに完全に密閉できるという大きな利点があるため、腐食する金属が露出することはありません。（「電子工学とロボット工学：厚い表面を通してタッチを感知しますか？」）

レオンヘラーが示唆したように、DC電流をプラスチックに流すことができないため、このようなセンサーはACを使用する必要があります。

悲しいかな、私がこれまで見てきた議論のほとんどは、インテリジェントな指押しにのみ応答する方法に関するものでした。水と湿気は、水しぶきに対する静電容量式センサーの感度をどのように低下​​させるかについてのほとんど議論されていません。（「Sparkfunフォーラム：静電容量センサーと防水」）。明らかに、それらは水に敏感なので、この「欠陥」を使用して機能に変えることができます。

電極の分極を回避するために、ウェンナーブリッジ配置のACを使用する必要があります。

私が知っている土壌水分を測定するための唯一の堅牢な方法は、これらのプローブを使用することです。

botanicallsがこれを行う方法を次に示します。

私は、Plaster of Parisのシリンダーに設置された2つの亜鉛メッキされた釘を使用して、土壌湿度センサーを構築しました。私はあなたが持っているような結論を引き出すのに十分な長い期間にわたってそれをテストしませんでしたが、あなたはそのデザインで実験するかもしれません。

石膏は湿気に含まれる酸を中和し、湿度を変数として分離します（ただし、一種のローパスフィルターとしても機能します）。爪の亜鉛メッキは、爪の酸化を防ぎます。

良い解決策を見つけたら投稿してください。

Irrometer Watermarkセンサーを使用してみてください。今は土壌水分測定に使っています。興味があれば、回路図を調べてみます。

透かしセンサーをお勧めします。彼らは耐久性があり、非常に読みやすいです。センサーごとに2つのデジタル出力と1つの入力が必要です。

各メーターを10k抵抗と直列に出力に接続します。測定する場合は、一方の出力をHighに、もう一方をLowに設定します。センサーの両端の電圧を測定します。http://www.irrometer.com/pdf/supportmaterial/sensors/voltage-WM-chart.pdfには、大まかなキャリブレーションのチャートがあります。「完全に濡れた」ベースラインを確立する必要があります。センサーを埋めるときは土壌を完全に濡らすことになっているので、物事が正しく機能していることを確認するために、とにかくこれを行います。

腐食を避けるために極性を切り替える必要があるため、2つの出力を使用します。