Construa um Sensor de Umidade do Solo de Baixo Custo para Irrigação Inteligente com Raspberry Pi

Nos Estados Unidos, a agricultura consome 80–90% de toda água doce. Instalar um sensor de umidade do solo é uma das formas mais simples de reduzir a demanda de irrigação e proteger recursos hídricos.

Abaixo está um sensor de umidade do solo capacitivo econômico que usa um Raspberry Pi e um capacitor co-planar do blog Zero Characters Left. O sistema inteiro pode ser montado por menos de $25, não incluindo o próprio Pi.

Siga este guia para construir o sensor e conectá-lo a uma válvula de irrigação externa, permitindo que seu jardim receba água apenas quando o solo realmente precisar.

Passo 1: Materiais

Raspberry Pi
O tutorial assume um Pi totalmente configurado com as bibliotecas GPIO padrão e um cabo GPIO-para-protoboard. Para operação remota, recomendamos habilitar acesso wireless e SSH.

Microcontroladores alternativos como o Arduino também funcionam bem se você preferir uma plataforma diferente.

Resistor de 1 MΩ
Este valor forneceu as leituras mais estáveis em nossa configuração de teste. No entanto, você pode experimentar com outros valores de resistor para ajustar o sensor para suas condições específicas de solo.

Capacitor co-planar
Baixe os dois arquivos EAGLE (esquemático e placa) do blog Zero Characters Left e submeta-os à OSHPark. Um conjunto de 3 peças custa cerca de $10.

Fio sólido ou trançado 22-AWG
Fio trançado é preferido porque conduz melhor e é menos propenso a quebrar.

Protoboard, fios jumper e adaptador GPIO-para-protoboard
Estes componentes são o mínimo necessário para prototipagem. Uma vez validado o circuito, você pode encapsular a eletrônica em epóxi ou migrar para um PCB com conectores Molex para uma instalação externa mais durável.

Passo 2: Ferramentas

Kit de solda (ferro, solda, wick de solda)
Um ferro de solda é essencial para conectar fios ao capacitor. Um kit básico custa $20–$30, ou você pode usar um makerspace local.

Alicates de desencapar fios

Resina epóxi (opcional)
Revestir o circuito em epóxi fornece proteção contra umidade para uso externo.

Multímetro (recomendado)
Use um multímetro para verificar continuidade e depurar o circuito RC durante a montagem.

Passo 3: Design do Sensor e Circuito

Empregamos uma medição simples de constante de tempo RC para traduzir mudanças no teor de água do solo em um sinal digital. O valor do capacitor aumenta conforme o solo fica mais úmido, o que por sua vez alonga a constante de tempo RC. O Pi lê esta constante de tempo no GPIO Pino 14 cronometrando quanto tempo o capacitor leva para carregar.

Para um mergulho mais profundo no circuito e código, veja nossa página detalhada Sensor de Umidade do Solo Raspberry Pi.