Kapacitní snímač pro micro:bit

Vítejte na projektu, kde se naučíme pracovat se snímačem kapacity, který nám umožní sledovat například vlhkost půdy. Snímač se dá připojit buď za pomocí dupont kabelů nebo za pomoci IDC konektoru. Jedná se o jednoduchý snímač, který umožňuje přesné měření bez potřeby kalibrace a dalšího nastavení.

Co všechno se s ním dá dělat?

  • Měření vlhkosti půdy
  • Měření vlhkosti různých substrátů
  • Využití snímače pro spínání čerpadla
  • Využití pro chytrou zahrádku
kapacitní snímač pro microbit

Obsah

Info

Snímač kapacity je vhodný pro měření vlhkosti substrátu nebo podobných látek, které jsou schopny absorbovat tekutiny. Na snímači se nachází dvě elektrody mezi kterými se měří elektrická vodivost. Čím je měřené prostředí vlhčí, tak tím je větší i elektrická vodivost. Výstupní signál snímače je analogová hodnota, kterou musíme zpracovat pomocí micro:bitu. Snímač se dá připojit k jakékoliv naší elektronice jako jsou například rozšiřující desky MB1 / MB2

Specifikace

  • Analogový snímač vlhkosti.
  • IO: NE555
  • Napájecí napětí: 3,3 – 5 V
  • Odběr proudu: 5 mA
  • Velikost: 99 x 16 mm
  • Výstupný signál: analogový

Potřebné komponenty

LED displej

Rozšíření pro microbit

micro:bit a USB kabel

Dupont vodiče

Alternativa

Jako alternativu můžete využít set programátor zahradník nebo univerzální přípravek s kabelem a kapacitním čidlem pro IDC zapojení.

Set Programátor zahradník

Univerzální přípravek

Kabel pro IDC zapojení

kapacitní čidlo pro micro:bit

Zapojení

Připojení displeje a kapacitního snímače k micro:bitu

Popis vývodů z LED displeje

CLK – hodinový signál, připojuje se na žlutou lištu na rozšířeních a je nutné nastavit na jaký pin jsme tento signál zapojili.

DIO – datový pin, připojuje se na žlutou lištu na rozšířeních a je nutné nastavit na jaký pin jsme tento signál pomocí dupont kabelu zapojili.

VCC – kladné napětí

GND – záporné napětí (zem)

Při zapojování musí být rozšiřující deska vypnutá a micro:bit odpojený od napájení.

Popis vývodů kapacitního čidla

AOUT Signálový pin, který se připojuje na žlutou lištu na rozšířeních a je nutné nastavit na jaký pin jsme tento signál zapojili.

VCC – Kladné napětí

GND – Záporné napětí (zem)

Zapojení s univerzálním přípravkem

Nejprve připojíme kabel do kapacitního snímače a následně umístíme druhou stranu kabelu do prvního slotu na univerzálním přípravku.

Dbejte na to, aby během montáže ani během měření nedocházelo ke styku senzoru a a tekutin.

Při zapojování musí být rozšiřující deska vypnutá a micro:bit odpojený od napájení.

Testovací program

  • Dle návodu jsme si zapojili snímač a led displej. Pokud máme spojený kabel od snímače, tak ho zapojím do rozšiřující desky, tak aby byl žlutý signálový vodič byl ve žluté svorkovnici. Pokud nevíme, jak se programuje led displej, tak přejdeme do části s led displejem.
  • Pokud chceme do programu přidat kapacitní čidlo, tak musíme do opakující se části přidat bloček na zobrazení hodnoty na displeji “ displej show number 0”. Místo nuly dáme bloček “přečtené číslo z pinu” a vybereme žlutý pin na kterém máme připojené kapacitní čidlo.
  • Pokud nám nefunguje displej, tak si zkontrolujeme zapojení vodičů do žluté lišty (CLK a DIO)
    Pokud nám čidlo nic nezobrazuje, tak zkontrolujeme na jakém pinu máme připojený snímač a jaký máme zvolený pin v programu.
  • Dle návodu jsme si zapojili snímač a univerzální přípravek.
  • Pro otevření programu je nutné kliknout na šipku v pravém horním rohu a ta nás přesune do programovacího prostředí makecode. 
  • Tento program slouží jako vzorový program pro kapacitní čidla V2.0. 
  • Cely program funguje na principu čtení hodnoty z pinu 2, který nám dává informace z kapacitního čidla. Když je hodnota větší než 700, tak nám micro:bit zahlásí, že sonda není umístěna v hlíně. 
  • Pokud je hodnota větší než 380 a zároveň menší než 700, tak nám micro:bit značí, že je půda vyschlá. 
  • Pokud je hodnota mezi 280 a 380, tak je vlhkost dostatečná a není potřeba zálivky. 
  • Pamatujte, že hodnoty jsou nastaveny velice obecně a pro každou rostlinu se hodnoty suchosti půdy liší. 

Úkoly

Úloha 1: Snímaní hodnot z čidla

  • Zapojte si snímač podle obrázku pro zapojení. Sledujte měřené hodnoty na displeji. Dotkněte se suchými prsty snímače a zapamatujte si měřené hodnoty. Pokus zopakujte, ale tentokrát si prsty namočte. Při experimentu si dávejte pozor ať nenamočíte zbytek elektroniky nebo počítač.

Úloha 2: Zaznamenávání hodnot substrátu v květináči před a po zalití. 

  • Najděte si rostlinku se substrátem, která nebyla ještě dnes zalita. Velmi opatrně zasuňte snímač do půdy tak, aby se neponičil kořenový systém rostlinky. Po umístění senzoru zaznamenejte měřené hodnoty. Po odečtení hodnot můžete rostlinku zalít a zapište, jak se změnily měřené hodnoty.
  • Dále můžete zaznamenat, jak rychle změna hodnot nastala.
  • Vypište jakou nejvyšší a nejnižší hodnotu jste naměřili.
  • Sledujte jak se budou hodnoty měnit každých 15 minut.

Úloha 3: Porovnávání výstupních údajů v různých zeminách (písek, hlína, jíl).

  • Na pokus budeme potřebovat substrát, zeminu, případně můžete nasbírat různé druhy hlíny v okolí vaší školy. Pokus můžete vyzkoušet například i se štěrkem nebo pískem. 
  • První měření budete realizovat bez přidání tekutiny a to pro každý nalezený substrát. Snímač budete do připravených materiálů vkládat postupně a po každém vytáhnutí snímač utřete kapesníkem (ubrouskem). Měření každého substrátu si zaznamenáme.
  • Když máme naměřené a zapsané hodnoty všech substrátů, tak každý materiál trochu zavlažíte stejným množstvím kapaliny a měření zopakujete. 
  • Následně vyhodnotíte data a vypíšete jaký materiál byl na začátku nejvlhčí a jaký byl nejvlhčí na konci měření. 

V případe zájmu o podkladové materiály nebo pokud budete mít jakékoliv otázky tak nás můžete kontaktovat na emailu:

pavel.safl@omgrobotics.com