Grondvochtigheid Chirp
Robots
AlgemeenChassisDaghandelGedachtenspeeltjesMiningMuzikantenPCBSchildjesSensorenTalenVerplaatst ActuatorenVerplaatst Fleurigs roboticaVerplaatst InterfacingVoedingenµControllers
Flora Control
Let op: niet meer kopen (vervanger). De Chirp (home) grondvochtigheidssensor voor planten is verouderd. Deze moeder van de serie vochtigheidssensoren die nu de markt verovert is voor de Arduino achterhaald door klonen zoals bijvoorbeeld de capaciteit sensor. Ze zijn gebaseerd op capaciteitsmetingen. Grote voordelen zijn dat ze niet kunnen oxideren en dat de capaciteit sterk afhangt van het vochtgehalte in de grond.

De Chirp kan op zichzelf worden gebruikt als er een 3Vdc CR2032 lithium knoopbatterij wordt ingestopt. Hij zal dan overdag een akoestische tjirp geven zodra de grond te droog wordt. Als sensor in een tuin of kas irrigatie is hij voor ons ongeschikt omdat hij slechts kan communiceren met I²C en daardoor moet een Arduino binnen 30cm van de Chirp worden geplaatst. Bovendien is het I²C verbinden van de Chirp als sensor met de Arduino ronduit onhandig. Als controle sensor in ons floralabo kan hij wel worden gebruikt. Behalve Chirp verkoopt ook Adafruit deze vochtigheidssensor.

Gebruik als sensor
After reset Chirp reads capacitance and light levels. That can take from 1 up to 9 seconds if dark. If any I2C communication is received during that time, Chirp will switch into sensor mode - it will not chirp, just respond to I2C requests. The default address of the Chirp is 0x20

Zelfstandig gebruik
Zodra er een knoopbatterij (3Vdc CR2032) wordt ingestoken of een voedingsspanning (3-5Vdc) wordt aangesloten op de Chirp (manual) zal de Chirp een korte tjilp afgeven. In theorie dan want bij mij doen ze niets indien er een batterij wordt ingestopt.

When you insert the battery, Chirp will emit one short chirp, briefly flash the LED and another short chirp after measurement is complete. This means that the device is working properly. It will instantly measure the moisture level on the sensor pad and save it as the “dry point” - the alarm level of moisture. Druk op het knopje in de droogste stand.

Aansluiten op Arduino
De Chirp (home) bevat een standaard AVR 6 pin ISP programming header, also for serial communication? Chirp kan ook worden gebruikt als sensor aan een Arduino. In dat geval moeten er 4 pinnen worden aangesloten aan de Arduino. 2 pinnen voor de voeding en 2 pinnen aan de I²C pinnen van je Arduino.
  • Pin 1: MISO
    Enkel voor programmeren.

  • Pin 2: Vcc 3-5
    Voedingsspanning.

  • Pin 3: SCK / SCL
    Dubbelfunctie.

  • Pin 4: MOSI /SDA
    Not preferred but it would help

  • Pin 5: Reset
    Not preferred but it would help

  • Pin 6: Gnd
    De aarde aansluiting.

  • I²C aansluiting
    Vergeet niet om 2 optrekweerstanden in je I²C aansluiting op te nemen. Optrekweerstanden I²C 10kΩ 4k7Ω 2k2Ω / 100kΩ lijkt te veel. Test2 = 4k7Ω. Het LEDje blijft nu iedere seconde knipperen, maar ik krijg nog steeds geen serieuze waardes uitgelezen. Volgens deze site moeten de optrekweerstanden 10kΩ zijn. Maar nu loopt de boel vast bij iedere meting en komt geeneens langs de bootcyclus. Terug gewisseld naar 4k7Ω. Ook 2k2Ω is nog een veelgebruikte mogelijkheid.

Eerste ervaringen
When dry this sensor reads around 350 and when watered 500. These measurements can be reproduced but the correct positioning of the sensor is important. Also any change in position will give a significant change in measured values. alt

The blue line (CJCMU) represents a capacitive moisture sensor. The red and yellow line are both from a resistiv sensor. The yellow represents the measurements of the one input pin and the red line of the other input pin.

All three sensors show enough responsivness to be used as a watering system.

Werking
Chirp gebruikt capacitieve eigenschappen om de vochtigheid te meten (explanation). Een 1MHz blokgolf wordt gegenereerd met PWM op een ATtiny44A µcontroller. Dit kan met het in de ATtiny44A ingebouwde kristal en systeemklok. Deze blokgolf wordt dan via een weerstand naar een grote `pad` gestuurd.

Deze `pad` vormt tezamen met de omringende grond een parasitaire condensator. De weerstand en de condensator vormen tezamen een laag doorlaat filter waarvan de afsnijd frequentie wordt bepaald door de veranderende capaciteit van de condensator. De grond rond de sonde gedraagt zich als de elektrolyt van een condensator waarvan de de dielektrische constante varieert met de hoeveelheid vocht in de grond. Daardoor verandert ook de capaciteit van onze condensator.

The filtered square wave is fed into a peak detector formed of out a diode and a capacitor - the diode lets through positive peaks and the capacitor stores the maximum voltage of those peaks. This voltage is measured by an ADC in the microcontroller. De hart van het programma is als volgt:

    uint16_t getCapacitance() {
    PRR &= ~_BV(PRADC);  //enable ADC in power reduction
    ADCSRA |= _BV(ADEN);
    
    PRR &= ~_BV(PRTIM0);
    startExcitationSignal();

    getADC1();
    uint16_t result = getADC1();
    
    stopExcitationSignal();
    PORTB &= ~_BV(PB2);
    PRR |= _BV(PRTIM0);
    
    ADCSRA &=~ _BV(ADEN);
    PRR |= _BV(PRADC);

    return result;
}

Nog uit zoeken:
Kan je meerdere CJMCUs aansluiten op 1 controller, oftewel kan je het busadres instellen?
Hoe kan je de lichtsterkte afvragen?
Hoe kan je de verbinding stabiel krijgen?
Kan ik de reset combineren?