描述

農(nóng)村黑客工具包。

Rural Hack Kit 是一套完美的電子設(shè)備，可讓您開始對您的農(nóng)場、花園或陽臺上的植物進行黑客攻擊。

該套件包括監(jiān)測我們的綠色沉默朋友環(huán)境的必需品：精確的土壤濕度傳感器、精確的數(shù)字光傳感器模塊和溫度和濕度傳感器。

此外，為了使您的溫室自動化，該套件具有一個繼電器模塊，您可以使用它來控制水閥、風(fēng)扇或燈。

套件內(nèi)容

• 濕度傳感器 (DHT22)

• 對數(shù)級模擬光傳感器（Adafruit 風(fēng)味的 Ga1a12s202）

• Miceuz 的土壤濕度傳感器（又名纖細的啁啾）

• Seeed 的 Grove 中繼模塊

• 電阻器/按鈕/連接器

這是一系列教程中的第一篇，該教程將教授如何使用套件中的模塊。在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何將傳感器和執(zhí)行器連接到 Arduino，讀取它們的數(shù)據(jù)并與之交互。

在接下來的教程中，您將學(xué)習(xí)如何將傳感器連接到云服務(wù)并遠程照顧您的花園。

DHT22溫濕度傳感器

傳感器規(guī)格

DHT22 是一款能夠讀取環(huán)境溫度和濕度的數(shù)字傳感器。

• 低成本

• 3 至 5V 電源和 I/O

• 轉(zhuǎn)換期間使用的最大電流為 2.5mA（請求數(shù)據(jù)時）

• 適用于 0-100% 濕度讀數(shù)，精度為 2-5%

• 適用于 -40 至 80°C 溫度讀數(shù) ±0.5°C 精度

• 不超過 0.5 Hz 采樣率（每 2 秒一次）

• 機身尺寸 27mm x 59mm x 13.5mm (1.05" x 2.32" x 0.53")

• 4 針，0.1" 間距

• 重量（僅 DHT22）：2.4g

連接

連接到傳感器非常容易。如圖所示連接

• 板上 VCC 的第一個引腳。

• 第二個引腳是數(shù)據(jù)輸出引腳，將其連接到板上的任何數(shù)字引腳。

• 讓第三個引腳斷開。

• 將第四個引腳接地。

設(shè)置和測試

在您嘗試使用傳感器之前，您需要安裝其庫。在庫管理器上搜索 dht 并安裝庫。

現(xiàn)在您只需上傳將從傳感器獲取數(shù)據(jù)并將其打印到串行端口的測試草圖。

#include 
// for DHT22,  
// VCC: 5V or 3V 
// GND: GND 
// DATA: 6 
int pinDHT22 = 6; 
SimpleDHT22 dht22; 
void setup() { 
 Serial.begin(115200); 
} 
void loop() { 
 // start working... 
 Serial.println("================================="); 
 Serial.println("Sample DHT22..."); 
 // read without samples. 
 // @remark We use read2 to get a float data, such as 10.1*C 
 //    if user doesn't care about the accurate data, use read to get a byte data, such as 10*C. 
 float temperature = 0; 
 float humidity = 0; 
 int err = SimpleDHTErrSuccess; 
 if ((err = dht22.read2(pinDHT22, &temperature, &humidity, NULL)) != SimpleDHTErrSuccess) { 
   Serial.print("Read DHT22 failed, err="); Serial.println(err);delay(2000); 
   return; 
 } 
 Serial.print("Sample OK: "); 
 Serial.print((float)temperature); Serial.print(" *C, "); 
 Serial.print((float)humidity); Serial.println(" RH%"); 
 // DHT22 sampling rate is 0.5HZ. 
 delay(2500); 
} 

您現(xiàn)在可以打開串行監(jiān)視器，您應(yīng)該能夠看到那里打印的溫度和濕度值。

I2C土壤濕度傳感器

套件隨附的土壤濕度傳感器可能是市場上用于 DIY 土壤濕度測量的最可靠且價格最低的傳感器之一。

經(jīng)典的土壤濕度傳感器（看起來像帶有兩個電極的叉子）測量種植在土壤中的兩個電極之間的電阻；電極之間的高電阻意味著土壤不導(dǎo)電，因此它可能是干燥的；低電阻意味著電流在兩個電極之間很容易流動，這就是傳感器在水中或潮濕土壤中時發(fā)生的情況。

所描述技術(shù)的缺點是電極上的銅很快就會生銹，因此過了一段時間，這些傳感器的讀數(shù)就不再準確了。

套件中提供的傳感器使用電容感應(yīng)來測量其周圍介質(zhì)的電容：例如，濕土壤的電容比干土壤或空氣的電容高。它沒有電極，而是采用電容式天線，無需與土壤直接接觸，這可以保護傳感器，使其讀數(shù)可靠且及時。

傳感器可以通過 I2C 協(xié)議讀取并提供以下功能：

• 土壤濕度傳感

• 光感應(yīng)

• 溫度感應(yīng)

• 復(fù)位芯片

• I2C地址更改

• 沉睡

傳感器規(guī)格

• 版本 2.7.5

• 供電電壓 3.3V - 5V

• 電流消耗：1.1mA @ 5V, 0.7mA @ 3.3V 空閑時, 14mA @ 5V, 7.8mA @ 3.3V 測量時。全速持續(xù)輪詢傳感器時，電流消耗平均為 4.5mA @ 5V、2.8mA @ 3.3V

• 工作溫度 0°C - 85°C

• 濕度讀數(shù)隨溫度漂移 - 在整個溫度范圍內(nèi) <10%

• 不要忘記為 SCL 和 SDA 線提供上拉

• 默認 I2C 地址為 0x20（十六進制）

連接

與傳感器的連接是通過 i2c 完成的，根據(jù)您使用的電路板，您可能有不同的引腳分配給 I2C；

如果您使用 MKR1000 連接：

• VCC 到 VCC

• 地到地

• SCL 到 12

• SDA 到 11

設(shè)置和測試

首先安裝I2CSoilMoistureSensor 庫：打開庫管理器，搜索 I2CSoilMoistureSensor 并安裝庫。

現(xiàn)在上傳示例草圖，您應(yīng)該能夠看到測量數(shù)據(jù)。

#include <I2CSoilMoistureSensor.h> 
#include <Wire.h> 
I2CSoilMoistureSensor sensor(0x60); 
void setup() { 
 Wire.begin(); 
 Serial.begin(9600); 
 sensor.begin(); // reset sensor 
 delay(1000); // give some time to boot up 
 Serial.print("I2C Soil Moisture Sensor Address: "); 
 Serial.println(sensor.getAddress(),HEX); 
 Serial.print("Sensor Firmware version: "); 
 Serial.println(sensor.getVersion(),HEX); 
 Serial.println(); 
} 
void loop() { 
 while (sensor.isBusy()) delay(50); // available since FW 2.3 
 Serial.print("Soil Moisture Capacitance: "); 
 Serial.print(sensor.getCapacitance()); //read capacitance register 
 Serial.print(", Temperature: "); 
 Serial.print(sensor.getTemperature()/(float)10); //temperature register 
 Serial.print(", Light: "); 
 Serial.println(sensor.getLight(true)); //request light measurement, wait and read light register 
 sensor.sleep(); // available since FW 2.3 
} 

GA1A12S202 對數(shù)刻度模擬光傳感器

這種由 Adafruit 生產(chǎn)的非常便宜的傳感器模塊比您可能在其他項目中使用的老式光敏電阻要準確得多。

大多數(shù)光傳感器與光照水平呈線性關(guān)系，這意味著它們對黑暗區(qū)域的變化不是很敏感，并且當有很多光時很容易“最大化”。

該傳感器在 3 到 55,000 Lux 的大動態(tài)范圍內(nèi)是對數(shù)的，因此它在低光照水平下具有很高的靈敏度，但也幾乎不可能“最大化”，因此您可以在室內(nèi)或室外使用它而無需更改代碼或校準。

傳感器規(guī)格

• 2.3-6V電源

• 板載 68K 負載電阻，最大 3V 模擬輸出

• 0.2克

• 0.4 英寸 x 0.5 英寸 x 0.06 英寸（10 毫米 x 13 毫米 x 1.5 毫米）

• 0.1” (2.5mm) 安裝孔

您可以在此處獲取完整的數(shù)據(jù)表

連接

使用此傳感器讀取光強度就像從模擬傳感器讀取模擬一樣容易。

只需通過 VCC 和 GND 連接電源，然后將 OUT 引腳連接到板上的模擬輸入。

• VCC 至 3.3V 或 5V，具體取決于您的電路板電壓

• OUT到你板上的AO

• GND 到板上的 GND

設(shè)置和測試

您不需要任何庫來使用它，只需使用 analogRead() 函數(shù)從 A0 引腳讀取值。

該傳感器的最大輸出值為 3.3V，如果您使用的是 mkr1000 之類的 3.3V 板，則開箱即可獲得準確的讀數(shù)。

?。?！如果您的電路板工作電壓為 5v，請查看此 adafruit 教程，您會發(fā)現(xiàn)有關(guān)如何使用外部模擬參考值的便捷技巧。

在下面提供的示例草圖中完成了從模擬讀數(shù)到勒克斯的簡單轉(zhuǎn)換。

將其上傳到您的電路板，您應(yīng)該能夠準確測量房間內(nèi)的光線。

/* 
 Test sketch for the Adafruit Analog Light Sensor 
 by Bill Earl 
 for Adafruit Industries 
 Connect sensor output to Analog Pin 0 
 Connect VCC to VCC and GND to GND 
*/ 
int sensorPin = A0;    // select the input pin for the potentiometer 
float rawRange = 1024; // 3.3v 
float logRange = 5.0; // 3.3v = 10^5 lux 
void setup()  
{ 
 analogReference(EXTERNAL); // 
 Serial.begin(9600); 
 Serial.println("Adafruit Analog Light Sensor Test"); 
} 
void loop()  
{ 
 // read the raw value from the sensor: 
 int rawValue = analogRead(sensorPin);     
 Serial.print("Raw = "); 
 Serial.print(rawValue); 
 Serial.print(" - Lux = "); 
 Serial.println(RawToLux(rawValue));  
 delay(1000); 
} 
float RawToLux(int raw) 
{ 
 float logLux = raw * logRange / rawRange; 
 return pow(10, logLux); 
} 

凹槽繼電器

套件的最后一個重要部分是繼電器。繼電器是一個機電組件，可用于控制 Arduino 的大負載。您可以連接水泵、風(fēng)扇以及基本上可以打開或關(guān)閉的任何東西。

！??！小心 ?。?！連接像220V燈這樣的大負載很危險?。?！如果您使用超過 120V 的電壓，請采取所有必要的預(yù)防措施。

套件中提供的繼電器也可以由 3.3v 設(shè)備控制，因此很容易將其連接到 MKR1000。

連接

將繼電器連接到 Arduino 非常簡單，只需將隨附的 3 根電線連接到 Arduino 即可。

• VCC 到 VCC

• 地到地

• SIG 到 Arduino 上的 pin9。

模塊上的兩個螺絲端子是您應(yīng)該連接負載的地方：風(fēng)扇、泵、燈條或其他任何東西。

設(shè)置和測試

為了測試一切是否正常，我們將在我們的板上上傳一個眨眼草圖。

每次打開或關(guān)閉 LED 時，您都會聽到繼電器外殼內(nèi)的機械噪音。

int RELAY_PIN=9; 
void setup() { 
 pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); 
 // initialize digital pin RELAY_BUILTIN as an output. 
 pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); 
} 
void loop() { 
 digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);    
 pinMode(RELAY_PIN, HIGH);          // open the circuit 
 delay(1000);                        
 digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // close the circuit 
 pinMode(RELAY_PIN, LOW); 
 delay(1000);                       // wait for a second 
}