基于傳感器的自動澆花系統

李志超 蘇中乾

【摘 要】本文通過利用傳感器、單片機以及Arduino程序親身實驗，設計出了一款可以自動澆花的系統。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，如果低于濕度的正常值范圍，就發出澆水指令，讓水泵自動澆水，如果高于濕度的正常值范圍，就發出中止澆水的指令，水泵會自動停水。運用此系統，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。

【關鍵詞】濕度傳感器；Arduino；單片機；自動澆花

引言

陸游在《春游中》曾說過：“時時微雨卻相宜，養花天色君須記。”隨著時代的發展，人們的生活水平得到了很大的提高，慢慢的也都學會了陶冶情操。養花養草類似的需求也越來越多。但是也出現了一些問題，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。本系統的設計和日常生活中花草的種植的需求十分緊密的聯合在一起，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，程序大致內容包括：輸入的界限值為700，當數字信號<700時，屏幕顯示“我不渴了”，說明濕度足夠停止澆水，當濕度較小時，則顯示“我渴了”，此時水泵會自動出水進行澆水。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，并在數據引腳上發送數字信號，通過Arduino設計出的程序來控制水泵的出水或者不出水，以此來達到自動控制的目的。通過系統的自動檢測濕度，然后判斷濕度大小，再進行發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。

系統介紹：

傳感器連線方式：

程序設計：

電路連接方式：

誤差分析：

在整個系統的設計過程當中，有時會出現一些小問題，但經過多次的改良和測試，系統可以進行正常的使用，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：

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確值

2、電路設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，會造成實際測量濕度有誤差存在，還包括現場環境的干擾

4、濕度檢測的過程中可能存在延遲現象

5、濕度顯示的示數不太精準

6、在電路板與原件的連接過程方面，做得不太精細，可能會造成接觸不好的現象，導致結果出現偏差

在實驗的過程當中，經過上百次的重復實驗和數字信號采集的數據圖像顯示，這些誤差大多數我們都可以通過人為的再次改善進行避免，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。只有通過重復的測試、完善，才能夠將系統的功能更加的完善。

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、養些小植物、花花草草的人。首先，這個系統適用于那些私人家庭當中那些對養殖的花卉、植物、盆景和盆栽的果木等類似植物的需求，有了這個系統，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，這個自動澆花系統還適用于那些賓館、會所、辦公室等高端場所，在這個系統能夠達到智能護理植物的同時，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進一步擴大完善的話，可以使它的工作能力、工作范圍更加的龐大。如果能夠達到這些需求的話，那么對于那些種菜、種地的農民或者溫室大棚的持續發展，都可以起到很大的作用。不僅能夠幫助持有者節約時間和精力，還能夠節約成本、提高農作物的產量。此外，對于那些研究植物或者農作物性能或者其他研究的人，這個自動澆花系統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對研究的進行。

結論

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

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

參考文獻：

[1]趙麗、張春林 《基于單片機的智能澆花系統的設計與實現》長春大學學報【N】2012.6

[2]陳立剛、馮偉偉等 《基于Android客戶端GSM信息模塊的遠程澆花系統》電子技術應用【J】2016

（作者單位：1.遼寧科技學院中美雙百學院測控；

2.遼寧科技學院基礎部）