Так как у многих в доме полно декоративных деревьев и цветов, возникает вопрос с поливом – нужно знать, сколько влаги в земле и когда лучше поливать растение. Конечно желательно датчик влажности (особенно если их много) делать не обычный проводной, а под смартфон через Wi-Fi, но при разработке устройства с Wi-Fi не получилось, потому что он потребляет электроэнергию слишком прожорливо (это скорее для стационарных условий с сетевым питанием, например в теплице), а хотелось бы иметь около полугода работы на батарее 300 мАч. Был вариант BLE (nRF52), но он тоже отпал из-за неудобства.
В итоге получился комплект STM32F030 в паре с LT8920. Нет необходимости прошивать STM, а LT8920 представляет собой приемопередатчик 2,4 ГГц, основным преимуществом которого является небольшое количество необходимых дополнительных радиоэлементов, тут необходимы всего два конденсатора и кварц на 12 МГц. Для этого чипа энергопотребление в спящем режиме на уровне 6 мкА и стоимость что немаловажно копеечная. Но дальность действия можно было бы и лучше: на практике 1-2 бетонные стены и всё.
Антенна – провод 1/4 длины волны, как можно ближе к разводке, дальность максимум 80 м. Измерение влажности в этой схеме производится емкостным методом:
На вход измерительной схемы подается ШИМ-сигнал 2,4 МГц со скважностью 30%. После прохождения через фильтр, максимальный уровень после фильтрации может быть измерен детектором максимумов, состоящим из D1 (диод 4148), C1 и R3. После этого даже не очень быстрый АЦП проведёт определение уровней напряжения в сухой и влажной среде для калибровки.
Зарядка беспроводных датчиков идёт через гнездо mini-USB с помощью TP4057, стабилизация до 3 В обеспечивается HT7530-7, оба в корпусах SOT23-5. Пиковое потребление тока во время измерения / передачи составляет около 60 мА, 20 мА на приеме, а в спящем режиме не превышает 30 мкА. Измерение и передача происходит каждые 5 минут, это занимает около 55 мс. Теоретически это должно позволить проработать с литиевым аккумулятором емкостью 300 мАч около полугода, с учетом саморазряда 3%.
В схеме есть всего одна кнопка, работа которой различается в зависимости от времени удержания:
- однократное нажатие – немедленное измерение и отправка текущих данных в пакете (мигание светодиода),
- удержание в течение 3 секунд – схема переключается в режим прослушивания, позволяет удаленно переключаться на загрузчик или чтение данных в реальном времени через блок управления, возможно также изменение параметров (светодиод мигает каждые 1 с),
- удерживание в течение 10 с – сброс плюс запись загрузчика в течение 30 с (светодиод мигает 3 раза).
При измерении влажности почвы схема также измеряет напряжение аккумулятора, опционально температуру (NTC) и напряжение USB во время зарядки.
Тут используются для сбора данных с датчиков даже часы, то есть время измерения (для построения графика на ПК, если надо).
Построенный на STM32F107 и 18 матричных дисплеях 8×8 20), приёмник имеет порт Ethernet, несколько датчиков, определяющих параметры среды, в которой они находятся, и передатчик на LTC8920, который позволяет ему обмениваться данными с датчиками влажности.
