基于傳感器的自動澆花系統(tǒng)

李志超 蘇中乾

【摘 要】本文通過利用傳感器、單片機(jī)以及Arduino程序親身實(shí)驗(yàn)，設(shè)計出了一款可以自動澆花的系統(tǒng)。首先利用濕度傳感器檢測出土壤的溫濕度，將檢測值處理成單片機(jī)可以接收的信號之后，然后通過判斷該值是否在正常的濕度范圍內(nèi)，如果低于濕度的正常值范圍，就發(fā)出澆水指令，讓水泵自動澆水，如果高于濕度的正常值范圍，就發(fā)出中止?jié)菜闹噶?，水泵會自動停水。運(yùn)用此系統(tǒng)，可以很好的解決一些在自己家種植花卉等小型植物的澆水難的問題，十分方便、省時省力。

【關(guān)鍵詞】濕度傳感器；Arduino；單片機(jī)；自動澆花

引言

陸游在《春游中》曾說過：“時時微雨卻相宜，養(yǎng)花天色君須記?！彪S著時代的發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的提高，慢慢的也都學(xué)會了陶冶情操。養(yǎng)花養(yǎng)草類似的需求也越來越多。但是也出現(xiàn)了一些問題，一些粗心的人雖然樂于陶冶情操，但是總是忘記為花草澆水以至于花草枯死。本系統(tǒng)的設(shè)計和日常生活中花草的種植的需求十分緊密的聯(lián)合在一起，制作成本又十分低廉，可以滿足很多這樣的個人趣味性的需求。

工作原理：

首先要先編制好Arduino的程序，程序大致內(nèi)容包括：輸入的界限值為700，當(dāng)數(shù)字信號<700時，屏幕顯示“我不渴了”，說明濕度足夠停止?jié)菜?，?dāng)濕度較小時，則顯示“我渴了”，此時水泵會自動出水進(jìn)行澆水。然后通過電阻式濕敏元件（濕敏電阻）來測量土壤中的水分含量，也就是濕度的大小，然后通過傳感器的金屬觸腳傳到計算機(jī)，并在數(shù)據(jù)引腳上發(fā)送數(shù)字信號，通過Arduino設(shè)計出的程序來控制水泵的出水或者不出水，以此來達(dá)到自動控制的目的。通過系統(tǒng)的自動檢測濕度，然后判斷濕度大小，再進(jìn)行發(fā)出水泵出水或者停水的指令，以此來完成整項操作。在這個過程中，完全不需要人為的參與，可以極大地節(jié)約了人們的時間和精力，也能夠保障植物花草的正常生長。

系統(tǒng)介紹：

傳感器連線方式：

程序設(shè)計：

電路連接方式：

誤差分析：

在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程當(dāng)中，有時會出現(xiàn)一些小問題，但經(jīng)過多次的改良和測試，系統(tǒng)可以進(jìn)行正常的使用，雖然可能會有一些小小的誤差，誤差的來源主要分為下面幾點(diǎn)：

1、土壤濕度傳感器與土壤的插入深度與探針都會直接影響測量的準(zhǔn)確值

2、電路設(shè)計時和信號的傳遞過程不太完善

3、由于濕敏電阻的抗污染能力較弱，會造成實(shí)際測量濕度有誤差存在，還包括現(xiàn)場環(huán)境的干擾

4、濕度檢測的過程中可能存在延遲現(xiàn)象

5、濕度顯示的示數(shù)不太精準(zhǔn)

6、在電路板與原件的連接過程方面，做得不太精細(xì)，可能會造成接觸不好的現(xiàn)象，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差

在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，經(jīng)過上百次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字信號采集的數(shù)據(jù)圖像顯示，這些誤差大多數(shù)我們都可以通過人為的再次改善進(jìn)行避免，例如可以將電路與元件的連接方面做的更好些、注意土壤濕度傳感器的插入深度的選取等等。只有通過重復(fù)的測試、完善，才能夠?qū)⑾到y(tǒng)的功能更加的完善。

適用范圍：

從大體上來看，這個自動澆花系統(tǒng)可以滿足很多人的需求，尤其是那些平時特別忙碌又想陶冶情操、養(yǎng)些小植物、花花草草的人。首先，這個系統(tǒng)適用于那些私人家庭當(dāng)中那些對養(yǎng)殖的花卉、植物、盆景和盆栽的果木等類似植物的需求，有了這個系統(tǒng)，可以幫助家人解決幫植物澆水的問題，既能幫助美化自己家的環(huán)境，又能夠維持植物的生長不至于死亡，這樣豈不是兩全其美。同時，這個自動澆花系統(tǒng)還適用于那些賓館、會所、辦公室等高端場所，在這個系統(tǒng)能夠達(dá)到智能護(hù)理植物的同時，也為這些高端場所帶來了更高大上的視覺享受，從某些方面來說也能收獲到意想不到的作用。

最后，如果將自動澆花系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)大完善的話，可以使它的工作能力、工作范圍更加的龐大。如果能夠達(dá)到這些需求的話，那么對于那些種菜、種地的農(nóng)民或者溫室大棚的持續(xù)發(fā)展，都可以起到很大的作用。不僅能夠幫助持有者節(jié)約時間和精力，還能夠節(jié)約成本、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外，對于那些研究植物或者農(nóng)作物性能或者其他研究的人，這個自動澆花系統(tǒng)也可以幫助他們控制植物的水分含量，在一定程度上也能夠促進(jìn)對研究的進(jìn)行。

結(jié)論

本文通過介紹自動澆花系統(tǒng)的原理、硬件設(shè)施以及誤差分析和適用范圍，詳細(xì)的為大家介紹了這個系統(tǒng)，可以加深大家對這個系統(tǒng)的了解和認(rèn)識，滿足某些需求者的喜好。

本文工作得到遼寧科技學(xué)院青年基金支持（Qn201601）、遼寧教育廳青年基金支持（L2017lkyqn-07）

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗、張春林 《基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)》長春大學(xué)學(xué)報【N】2012.6

[2]陳立剛、馮偉偉等 《基于Android客戶端GSM信息模塊的遠(yuǎn)程澆花系統(tǒng)》電子技術(shù)應(yīng)用【J】2016

（作者單位：1.遼寧科技學(xué)院中美雙百學(xué)院測控；

2.遼寧科技學(xué)院基礎(chǔ)部）