jeudi 26 juillet 2012

Garduino [2] : Torture d'un Yuka ? Non, mesure de l'humidité du sol...

Le Yuka : cobaye volontaire
Dans le cadre de mon projet "Garduino", j'ai entamé les essais de mesures et plus spécifiquement concernant le capteur d'humidité du sol (hydrométrie).
A ce stade, la première étape est de réaliser un prototype concernant les mesures analogiques. C'est ce qui est a priori le plus simple puisque j'ai quasiment le matériel et j'ai déjà réaliser quelques des essais. Pour cela il me faudra :
  • Mesure de la température ambiante (via une thermistance calibrée) afin de déterminer si il faut ventiler. De ce coté j'ai déjà calibré la thermistance que j'ai eut dans le kit de démarrage et ça semble fonctionnel.
  • Mesure de la luminosité ambiante (via une photorésistance, LDR) afin de déterminer si l'éclairage artificiel marche ou en cas d'éclairage naturel si il faut le renfort de l'éclairage artificiel. De ce coté j'ai aussi déjà testé la LDR du kit et ça marche, pas calibré mais c'est pas très important pour l'usage que j'en ferai.
  • Mesure de l'humidité du sol (hydrométrie) afin de déterminer si il faut arroser, C'est là que mes efforts vont devoir porter afin de réaliser un capteur maison.
Le Cobaye
J'ai choisit une plante pas indispensable de la maison : le Yuka, il a jamais trouvé sa place, il déménage dans le bureau... près de l'Arduino...
Pour les âmes sensibles, précisons que aucune plante n'a été maltraité... A ce stade.


Mesure de l'humidité du sol
Coté mesure de l'humidité, je me suis pas mal documenté car j'aimerai réaliser moi même le capteur. Il existe plusieurs techniques qui permettent de monter soi-même ce type de capteur.

Montage utilisé
Basiquement il faut 2 éléments métalliques (2 clous ou 2 vis longues dans mon cas) a planter dans le sol et a relier via un diviseur de tension à une entrée analogique de l'Arduino. Ca permet de mesurer la résistance du sol.
Or cette résistance varie en fonction de l'eau contenu.

Le soucis de cette technique c'est que les 2 éléments métalliques crée une électrolyse avec l'eau et vont ainsi se corroder et se dégrader. L'autre problème de cette technique c'est que la mesure est sensible à l'eau mais aussi au sel et à la température.
Pour le sel cela implique qu'il faut calibrer spécifiquement pour le sol et probablement utiliser toujours la même eau pour pas fausser les mesures. Pour la température ça doit pouvoir se rattraper avec la mesure de la température ambiante.

Pour pallier au problème d'électrolyse il y a plusieurs techniques à priori :
  • utiliser une tension alternative (AC) plutôt que continu (DC) : c'est bien plus compliqué, il faut une source alternative (pas du 220 volts) et le montage électronique est plus complexe... Je le sens pas.
  • n'alimenter la borne en DC que lors des mesures, l'humidité variant lentement, des mesures toutes les 5 minutes ne poseront pas de problèmes. Pour cela on utiliser 1 borne de l'Arduino en mode sortie pour le pilotage
  • utiliser un montage à 2 bornes de pilotage pour alterner, mouais...
  • monter l'ensemble dans du plâtre afin d'isoler... Cela empêcherait l''oxydation mais ralentirait le séchage puisque le plâtre est plutôt hydrophile... Je suis pas convaincu.
  • certains conseillent des clous galvanisé, d'autres pas...
J'ai bien sur tester la première technique avec un montage simple avec 2 grosses vis vissées dans un petit support (pour maintenir l'écartement constant). Souder sur ces vis n'est pas très simple.
Comme d'autres l'ont expérimenté : au bout de 3 jours une des vis était bien attaqué déjà, l'électrolyse a commencé a se produire et la vis est corrodée. C'était prévisible mais plus rapide que ce que j'aurai pensé. La voie du courant continu (DC) permanent est a abandonné.

Le capteur (2 vis) en position
Je teste maintenant toujours alimentation continu (DC)mais via une borne Arduino, pour n'envoyer du courant que lors de la mesure, j'ai toutefois constaté qu'il faut attendre un peu avant de faire la mesure. Il semble se passer un effet de "charge" (voir plus bas). Ca marche beaucoup mieux.

Résultats des mesures

Pour l'hydrométrie je constate des phénomènes bizarres que je m'explique pas vraiment.  A chaque fois que je lance une série de mesure depuis le Mac (Cela consiste a envoyer 1 fois par minute une demande de mesure) j'obtiens en retour des mesures qui baissent rapidement pour ensuite être a peu prêt stable ensuite. Cela se produit a chaque démarrage de mesure... et semble plus prononcé si je stoppe les mesures pendant longtemps... Pourtant c'est toujours le même programme Arduino qui tourne... Comme si une décharge se produisait lorsque l'on envoi plus de courant (et donc une charge a chaque mesure).

Les variations sont par ailleurs très lentes... Ceci est peut-être dut à ce que les vis s'enfoncent pas mal dans le sol. Il faudrait peut être tester avec d'autres valeurs de résistance. Je vais encore pousser un peu les mesures et essais pour mieux comprendre et essayer de calibrer.

Une autre option serait de s'orienter vers une mesure de la capacité, je fais des recherches sur ce point.

4 commentaires:

  1. Bonjour,

    Entre les deux électrodes, il y a, je pense en plus de la résistance qui varie en fonction de l'humidité un condensateur dont le diélectrique est constitué par la terre entre les 2 vis. Associé à la résistance de 10 Kohms à l'entrée du système Arduino cela constitue un réseau CR ou filtre passe-haut. Au moment où l'Arduino applique le 5V la tension prend donc du temps à s'établir correctement sur l'entrée analogique. Elle est dans un premier temps surestimé puis baisse avec le temps. Tu peux en voir un exemple sur la diapo 7 de ce document: http: //cpge.pissarro.free.fr/LeRille/illustration/Chapitre16/FiltrePasseHautCarre.pdf (en bleu un signal carré à l'entrée du montage = le 5V appliqué par la carte Arduino et en rouge la sortie vu de l'entrée analogique).
    La solution serait donc probablement de diminué la fréquence des mesures et d’appliquer la tension suffisamment longtemps avant la prise d’échantillon sur l’entrée analogique.

    En espérant que cela pourra t'aider.

    Amicalement,
    Loïc Lefebvre

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  2. Bonjour, nous sommes en train de faire un projet et nous avons besoin de détecter l'humidité de la terre. Nous avons les mêmes problèmes que vous. Et nous nous demandons si vous avez réussi à détecter l'humidité de la terre grâce à des mesures de la capacité ?

    Merci par avance de votre réponse,
    Claire Tougne

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  3. J'ai tester la mesure par capacité.
    Mais clairement la méthode de base (diviseur de tension et clous) finit toujours en électrolyse (à plus ou moins long terme suivant les techniques) et ça doit aussi avoir un petit effet sur la plante.
    Donc rien de neuf de mon coté, j'ai pas encore faire de véritable recherche pour utiliser la capacité.

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