스마트 관수용 저가 라즈베리 파이 토양 수분 센서 만들기

개요

미국에서 농업은 전체 담수의 80~90%를 소비합니다. 토양 수분 센서 설치는 관수 수요를 줄이고 수자원을 보호하는 가장 간단한 방법 중 하나입니다.

아래는 Zero Characters Left 블로그에서 가져온 공평면 커패시터를 사용한 비용 효율적인 정전식 토양 수분 센서로, 라즈베리 파이와 결합합니다. 파이 자체를 제외하면 전체 시스템을 25달러 미만으로 조립할 수 있습니다.

이 가이드를 따라 센서를 제작하고 실외 관수 밸브에 배선해 정원이 진짜 필요할 때만 물을 받게 하세요.

1단계: 자재

라즈베리 파이
본 튜토리얼은 표준 GPIO 라이브러리와 GPIO-브레드보드 케이블이 갖춰진 완전히 구성된 파이를 가정합니다. 원격 운용을 위해 무선 접속과 SSH 활성화를 권장합니다.

아두이노 등 대체 마이크로컨트롤러도 다른 플랫폼 선호 시 잘 작동합니다.

1MΩ 저항
테스트 설정에서 가장 안정적인 판독값을 제공했습니다. 다만 특정 토양 조건에 맞춰 센서를 미세 조정하려면 다른 저항 값으로 실험해볼 수 있습니다.

공평면 커패시터
Zero Characters Left 블로그에서 EAGLE 파일 두 개(회로도와 보드) 다운로드해 OSHPark에 제출. 3개 세트 약 $10.

22-AWG 단심 또는 연선
연선이 전도성이 더 좋고 끊어질 확률이 낮아 선호됩니다.

브레드보드, 점퍼 와이어, GPIO-브레드보드 어댑터
프로토타이핑에 필요한 최소 구성품. 회로 검증 후 에폭시로 전자부품 밀봉하거나 Molex 커넥터 있는 PCB로 이전해 더 내구성 있는 실외 설치 가능.

2단계: 도구

납땜 키트 (인두, 납, 납 흡입선)
와이어 리드를 커패시터에 부착하려면 납땜 인두 필수. 기본 키트 $20~$30, 또는 지역 메이커스페이스 활용.

와이어 스트리퍼

에폭시 수지 (선택 사항)
회로를 에폭시로 코팅하면 실외용 습기 보호 제공.

멀티미터 (권장)
조립 중 RC 회로 디버깅과 연속성 검증에 사용.

3단계: 센서 & 회로 설계

간단한 RC 시정수 측정을 사용해 토양 수분 함량 변화를 디지털 신호로 변환합니다. 토양이 젖을수록 커패시터 값이 상승해 RC 시정수가 길어집니다. 파이는 GPIO 핀 14에서 커패시터 충전 시간을 재어 이 시정수를 읽습니다.

회로와 코드에 대한 더 깊은 내용은 상세 라즈베리 파이 토양 수분 센서 페이지 참조.