【雕爷学编程】Arduino动手做（53）---土壤湿度传感器

37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和模块，依照实践（动手试试）出真知的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一做做实验，不管能否成功，都会记录下来---小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料+代码+图形+仿真）

实验五十三：土壤湿度水分传感器模块（电阻式）

水
是一切生命机体的组成物质，也是生命代谢活动所必需的物质，又是人类进行生产活动的重要资源。地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪山，以及大气、生物体、土壤和地层。水的总量约为1.4×109km3，其中96.5%在海洋中，约覆盖地球总面积的70%。陆地上、大气和生物体中的水只占很少的一部分。

水循环
是指地球上不同的地方上的水，通过吸收太阳的能量，改变状态到地球上另外一个地方。例如地面的水分被太阳蒸发成为空气中的水蒸气。而水在地球的状态包括固态、液态和气态。而地球中的水多数存在于大气层、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水会通过一些物理作用，例如：蒸发、降水、渗透、表面的流动和地底流动等，由一个地方移动到另一个地方。如水由河川流动至海洋。由16,17世纪佩罗和马略特发现。

土壤湿度
亦称土攘含水率，表示土壤干湿程度的物理量。是土壤含水量的一种相对变量。通常用土壤含水量占干土重的百分数是示，亦称土壤质量温度，如用土壤水分荣基占土壤总容积的百分数表示，则称土壤容积湿度。通常说的土攘湿度，即指质量湿度。还有用土壤含水量相当于田间持水量的百分数来表示土壤湿润程度的，称土攘相对湿度。土壤湿度决定农作物的水分供应状况。土壤湿度过低，形成土壤干旱，作用光合作用不能正常进行，降低作物的产量和品质；严重缺水导致作物凋萎和死亡。土壤湿度过高，恶化土壤通气性，影响土壤微生物的活动，使作物根系的呼吸、生长等生命活动受到阻碍，从而影响作物地上部分的正常生长，造成徒长、倒伏、病害滋生等。土壤水分的多少还影响田间耕作措施和播种质量，并影响土壤温度的高低。

土壤水分测定方法
①重量法。取土样烘干，称量其干土重和含水重加以计算。
②电阻法。使用电阻式土壤湿度测定仪测定。根据土壤溶液的电导性与土壤水分含量的关系测定土壤湿度。
③负压计法。使用负压计测定。当未饱和土壤吸水力与器内的负压力平衡时，压力表所示的负压力即为土壤吸水力，再据以求算土壤含水量。
④中子法。使用中子探测器加以测定。中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力与土壤含水量有关，借助事先标定，便可求出土壤含水量。
⑤遥感法。通过对低空或卫星红外遥感图象的判读，确定较大范围内地表的土壤湿度。

土壤湿度水分传感器模块，电阻式的，手头有二种，一种红色款是三线制（估计模拟量的），另一种是四线制（数字加模拟）

土壤湿度传感器
就是监测土壤的湿度，将其的硬件控制电路埋在作物根部的土壤水分传感器监测根部土壤的水分，该传感器经检测电路将“湿度过高”和“湿度过低”信号经编码器传至主控制器，由主控制器决定控制状态。“湿度过高”则停止灌溉;“湿度过低”则通过光电隔离、继电器控制接在水源的电磁阀。该系统还具有故障报警功能。主控制器通过通讯接口与上位机通讯，可以实时监测系统运行状况或对历史数据进行分析。

三线制工作原理
土壤湿度传感器是判断土壤中水分含量的多少来判定土壤的湿度大小。如图所示，当土壤湿度传感器探头悬空时，三极管基极处于开路状态，三极管截止输出为0；当插入土壤中时由于土壤中水分含量不同，土壤的电阻值就不同，三极管的基极就提供了大小变化的导通电流，三极管集电极到发射极的导通电流受到基极控制，经过发射极的下拉电阻后转换成电压。

技术指标

电源电压: 3.3v or 5v

输出电压: 0~2.3v

工作电流: 最大20mA

接口定义：1脚信号，2脚地，3脚电源正

使用寿命：1年左右

模块尺寸: 60x20x5mm

典型电压值（测试平台：10位AD，基准电压5V）:

0 ~300 : 干燥土壤

300~700 : 湿润土壤

700~950 : 放到水中（大概数据）

这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大。使用这个传感器制作一款自动浇花装置，让您的花园里的植物不用人去管理。传感器表面做了镀金处理，可以延长它的使用寿命。将它插入土壤，然后使用AD转换器读取它。在他的帮助下，植物会提醒您：嘿，我渴了，请给我一点水。

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（53）

实验五十三： 土壤湿度水分传感器模块（电阻式）

实验一，红板三线制

*/

void setup(){       

   Serial.begin(57600);     

}   

void loop(){       

   Serial.print("Moisture Sensor Value:");

   Serial.println(analogRead(0));     

   delay(500);     

}

四线制模块
1 这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，模块输出一个高电平，反之输出低电平。使用这个传感器制作一款自动浇花装置，让您的花园里的植物不用人去管理。
2 灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节）
4 工作电压3.3V-5V
5 模块双输出模式，数字量输出简单，模拟量输出更精确。
6 设有固定螺栓孔，方便安装
7 小板PCB尺寸：3cm * 1.6cm
8 电源指示灯（红色）和数字开关量输出指示灯（绿色）
9 比较器采用LM393芯片，工作稳定

四线制电原理图

小板接口说明（4线制）
1 VCC 外接3.3V-5V
2 GND 外接GND
3 DO 小板数字量输出接口（0和1）
4 AO 小板模拟量输出接口

使用说明

1、土壤湿度模块对环境湿度最敏感，一般用来检测土壤的湿度。

2、模块在土壤湿度达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当土壤湿度超过设定阈值时，模块D0输出低电平；

3、小板数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度；

4、小板数字量输出DO可以直接驱动本店继电器模块，蜂鸣器模块等，由此可以组成一个土壤湿度报警设备；

5、小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值。

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（53）

实验五十三： 土壤湿度水分传感器模块（电阻式）

实验二，黑板四线制

*/

#define AO  A0 

#define DO  7        

void setup() 

{

  pinMode(AO, INPUT);

  pinMode(DO, INPUT);

  Serial.begin(9600);

}

void loop()

 {

  Serial.print("AO=");

  Serial.print(analogRead(A0));

  Serial.print("|DO=");

  Serial.println(digitalRead(DO));

  delay(1000);

}