Raspberry Piで低コスト土壌水分センサーを構築 - スマート灌漑に活用

アメリカでは、農業が全淡水の80〜90%を消費しています。土壌水分センサーの設置は、灌漑需要を削減し水資源を保護する最もシンプルな方法の一つです。

以下は、Zero Characters Leftブログから入手した共面コンデンサを使用した、Raspberry Piベースのコスト効率の良い容量性土壌水分センサーです。Pi本体を除いて25ドル未満でシステム全体を組み立てられます。

このガイドに従ってセンサーを構築し、屋外灌漑バルブに配線することで、土壌が本当に必要なときだけ庭に水を与えられるようになります。

ステップ1: 材料

Raspberry Pi
このチュートリアルでは、標準GPIOライブラリとGPIO-ブレッドボードケーブルを備えた完全に設定済みのPiを前提としています。リモート操作のため、ワイヤレスアクセスとSSHの有効化を推奨します。

Arduinoなどの代替マイクロコントローラーも、別のプラットフォームを好む場合はうまく動作します。

1MΩ抵抗
テストセットアップではこの値が最も安定した読み取りを提供しました。ただし、特定の土壌条件に合わせてセンサーを微調整するため、他の抵抗値で実験することもできます。

共面コンデンサ
Zero Characters Leftブログから2つのEAGLEファイル（回路図と基板）をダウンロードし、OSHParkに提出。3枚セットで約10ドル。

22AWG単線またはより線
より線が推奨されます。導電性が良く、断線しにくいため。

ブレッドボード、ジャンパーワイヤー、GPIO-ブレッドボードアダプター
プロトタイピングに必要な最小限のコンポーネント。回路が検証されたら、エポキシで封止するか、Molexコネクタ付きPCBに移行してより耐久性の高い屋外設置にできます。

はんだ付けキット（アイロン、はんだ、はんだ吸い取り線）
コンデンサにワイヤーリードを取り付けるにははんだごてが必須。基本キットは20-30ドル、またはローカルメイカースペースを利用可能。

ワイヤーストリッパー

エポキシ樹脂（オプション）
回路をエポキシでコーティングすると、屋外使用時の湿気保護になります。

マルチメーター（推奨）
組み立て中のRC回路の導通確認とデバッグに使用。

シンプルなRC時定数測定を用いて、土壌水分含有量の変化をデジタル信号に変換します。土壌が湿るとコンデンサの値が上昇し、RC時定数が長くなります。PiはGPIOピン14で、コンデンサが充電されるまでの時間を計測してこの時定数を読み取ります。

回路とコードの詳細については、Raspberry Pi土壌水分センサーの詳細ページを参照してください。

製造プロセス