Come costruire un sensore capacitivo di umidità del suolo (HW-390) per ESP8266, ESP32, Raspberry Pi Pico W per Alexa

In questa parte ti guidiamo nella costruzione di un sensore capacitivo di umidità del suolo che può essere collegato a ESP32, ESP8266 o Raspberry Pi Pico W. Una volta configurato, potrai controllare il livello di umidità del suolo con Amazon Alexa, chiedere ad Alexa informazioni in merito e anche monitorarlo tramite l’app Sinric Pro, inviando una notifica push quando il suolo è asciutto o bagnato.

Sinric Pro HW-390 capacitive soil moisture sensor

Prerequisiti :

  1. ESP32, ESP8266 o Raspberry Pi Pico W x 1.
  2. Sensore capacitivo di umidità del suolo (HW-390) x 1.
  3. Pianta in vaso x 1.
  4. Cavi jumper.

Nota: su ESP32, ADC2 (GPIO04, GPIO02, GPIO15) è instabile quando è in uso il Wi-Fi.

Breve introduzione al sensore capacitivo di umidità del suolo

I sensori capacitivi di umidità del suolo misurano la resistenza elettrica tra due sonde. La resistenza varia in base alla quantità d’acqua presente nel terreno. Il sensore è collegato a un microcontrollore (MCU), che misura la capacità tra le sonde. Il circuito HW-390 convertente la misura di capacità in un segnale di tensione (ADC), che viene poi inviato all’MCU. L’MCU può usare questo segnale per mostrare il livello di umidità del suolo o per controllare altri dispositivi.

Nota: fertilizzanti e corrosione possono ridurre nel tempo la precisione del sensore.

Cablaggio del sensore capacitivo di umidità del suolo

Sinric Pro HW-390 esp8266 capacitive soil moisture sensor wiring

MCU Pin GPIO
ESP32 34 (Analogico ADC1_CH6)
ESP8266 A0
Pico W GP26 (ADC0)

Verifichiamo che il sensore sia collegato correttamente e funzioni.

#if defined(ESP8266)
  const int adcPin = A0;  
#elif defined(ESP32) 
  const int adcPin = 34;  
#elif defined(ARDUINO_ARCH_RP2040)
  const int adcPin = 26;  
#endif

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(adcPin, INPUT);
}

void loop() {
 Serial.println(analogRead(adcPin)); 
 delay(1000);
}

HW-390 capacitive soil moisture sensor arduino readings

Convertiamo l’ingresso analogico in un valore percentuale.

#if defined(ESP8266)
  const int adcPin = A0;  
#elif defined(ESP32) 
  const int adcPin = 34;  
#elif defined(ARDUINO_ARCH_RP2040)
  const int adcPin = 26;  
#endif

const int DRY = 720; // TODO: This is value when soil is dry. Adjust according to your usecase
const int WET = 560; // TODO: This is value when soil is wet. Adjust according to your usecase

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(adcPin, INPUT);
}

void loop() {
 int sensorVal = analogRead(adcPin);
 int percentage = map(sensorVal, WET, DRY, 100, 0); 
 Serial.printf("Sensor value: %d percentage: %d%%\r\n", sensorVal, percentage); 
 
 delay(1000);
}

Sinric Pro moisture sensor esp8266 readings

Passo 1 : Connettersi a Sinric Pro

Passo 1.1 : Creare un tipo di dispositivo personalizzato per il sensore capacitivo di umidità del suolo.

Sinric Pro non dispone di un tipo di dispositivo integrato per il sensore capacitivo di umidità del suolo, quindi creeremo un tipo di dispositivo personalizzato usando la funzione Device Template per vedere.

  1. Suolo bagnato (Wet) o asciutto (Dry)

  2. Livello di umidità.

Nota: puoi usare la funzione di importazione del template descritta più sotto per evitare di creare l’intero template da zero.

Sinric Pro capacitive soil moisture sensor device template

Qui dobbiamo selezionare le funzioni del nostro sensore di umidità del suolo. Vogliamo sapere se il suolo è bagnato o asciutto e il livello di umidità. Trasciniamo quindi le capability Range, Mode e Push Notification.

Sinric Pro custom device type for capacitive soil moisture sensor

Fai clic sul pulsante Configure e configura le due capability come mostrato di seguito.

Sinric Pro moisture sensor template mode and range settings

Fai clic su Save per salvare.

Sinric Pro moisture sensor template mode and range settings

Fai clic su Save per salvare il template.

Sinric Pro moisture saved template

Ora puoi vedere il template che hai appena creato.

Importare un template esistente?

Se non hai voglia di configurare da zero tutti i Mode e i valori Range, puoi usare la funzione di importazione.

Sinric Pro capacitive soil moisture sensor import template

Incolla questo template:

{
  "name": "Capacitive Soil Moisture Sensor",
  "description": "Capacitive Soil Moisture Sensor",
  "deviceTypeId": "6522320f2b090cc39f39fb32",
  "capabilities": [
    {
      "id": "5ff0b41b994fd31b7d5e8961",
      "mode": {
        "instanceId": "modeInstance1",
        "locale": "en-US",
        "modeName": "Moisture",
        "nonControllable": true,
        "modeValues": [
          "Wet",
          "Dry"
        ]
      }
    },
    {
      "id": "5ff0b45f994fd31b7d5e89c2",
      "range": {
        "instanceId": "rangeInstance1",
        "locale": "en-US",
        "rangeName": "Moisture Level",
        "minimumValue": 1,
        "maximumValue": 100,
        "precision": 1,
        "unitOfMeasure": "5ffbeefbfaa11451974c6bbd",
        "presets": [],
        "nonControllable": true
      }
    },
    {
      "id": "62a707bd9e2f39090569e2d3"
    }
  ]
}

Visualizza questo codice su GitHub Gist

Sinric Pro create device alexa

Sinric Pro copy device id

Sinric Pro copy device id

Passo 2 : Connettersi a Sinric Pro

Passo 2.1 Installa la libreria Sinric Pro

Sinric Pro install SinricPro library

2.2 Codice completo

CapacitiveSoilMoistureSensor.h

#ifndef _CAPACITIVESOILMOISTURESENSOR_H_
#define _CAPACITIVESOILMOISTURESENSOR_H_

#include <SinricProDevice.h>
#include <Capabilities/ModeController.h>
#include <Capabilities/RangeController.h>
#include <Capabilities/PushNotification.h>

class CapacitiveSoilMoistureSensor 
: public SinricProDevice
, public ModeController<CapacitiveSoilMoistureSensor>
, public RangeController<CapacitiveSoilMoistureSensor>
, public PushNotification<CapacitiveSoilMoistureSensor> {
  friend class ModeController<CapacitiveSoilMoistureSensor>;
  friend class RangeController<CapacitiveSoilMoistureSensor>;
  friend class PushNotification<CapacitiveSoilMoistureSensor>;
public:
  CapacitiveSoilMoistureSensor(const String &deviceId) : SinricProDevice(deviceId, "CapacitiveSoilMoistureSensor") {};
};

#endif

sinricpro-capacitive-soil-moisture-sensor.ino

// #define ENABLE_DEBUG

#ifdef ENABLE_DEBUG
  #define DEBUG_ESP_PORT Serial
  #define NODEBUG_WEBSOCKETS
  #define NDEBUG
#endif

#include <Arduino.h>
#ifdef ESP8266
  #include <ESP8266WiFi.h>
#endif
#ifdef ESP32
  #include <WiFi.h>
#endif

#include <SinricPro.h>
#include "CapacitiveSoilMoistureSensor.h"

// Grab it from https://portal.sinric.pro.
#define APP_KEY    "" //Should look like "de0bxxxx-1x3x-4x3x-ax2x-5dabxxxxxxxx"
#define APP_SECRET "" //Should look like "5f36xxxx-x3x7-4x3x-xexe-e86724a9xxxx-4c4axxxx-3x3x-x5xe-x9x3-333d65xxxxxx"
#define DEVICE_ID  "" //Should look like "6534xxxxxxxc08c6ea1b"

#define SSID       "" // Your WiFi SSID
#define PASS       "" // Your WiFi Password

#define BAUD_RATE         115200              // Change baudrate to your need (used for serial monitor)
#define EVENT_WAIT_TIME   60000               // send event every 60 seconds

#if defined(ESP8266)
  const int adcPin = A0;  
#elif defined(ESP32) 
  const int adcPin = 34;  
#elif defined(ARDUINO_ARCH_RP2040)
  const int adcPin = 26;  
#endif

const int VERY_DRY = 720; // TODO: This is when soil is dry. Adjust according to your sensor
const int VERY_WET = 560; // TODO: This is when soil is wet. Adjust according to your sensor
const int NEITHER_DRY_OR_WET = 620; // TODO: This is when soil is neither wet or dry. Adjust according to your sensor
const int DRY_PUSH_NOTIFICATION_THRESHHOLD = 700; // TODO: This is when to send a push notification to the mobile phone. Adjust according to your sensor
const int UNPLUGGED = 735; // This is the value sensor produce when it's not in the ground.

int lastSoilMoisture = 0;
String lastSoilMoistureStr = "";

CapacitiveSoilMoistureSensor &capacitiveSoilMoistureSensor = SinricPro[DEVICE_ID];

void updateSoilState(String mode) {
  capacitiveSoilMoistureSensor.sendModeEvent("modeInstance1", mode, "PHYSICAL_INTERACTION");
}

void updateMoistureLevel(int value) {
  capacitiveSoilMoistureSensor.sendRangeValueEvent("rangeInstance1", value);
}

void sendPushNotification(String message) {
  capacitiveSoilMoistureSensor.sendPushNotification(message);
}

void handleCapacitiveSoilMoistureSensor() {
  if (SinricPro.isConnected() == false) {
    return; 
  }

  static unsigned long last_millis;
  unsigned long        current_millis = millis();
  if (last_millis && current_millis - last_millis < EVENT_WAIT_TIME) return;
  last_millis = current_millis;
  
  int soilMoisture = analogRead(adcPin);
  int percentage = map(soilMoisture, VERY_WET, VERY_DRY, 100, 0); 
  percentage = constrain(percentage, 1, 100);

  Serial.printf("Soil Moisture: %d. as a percentage: %d%%\r\n", soilMoisture, percentage); 
 
  if (isnan(soilMoisture)) { // reading failed... 
    Serial.printf("Capacitive Soil Moisture Sensor reading failed!\r\n");  // print error message
    return;                                    // try again next time
  } 

  if (soilMoisture == lastSoilMoisture) {
    Serial.printf("Soil moisture did not changed. do nothing...!\r\n");
    return; 
  }

  // Determine Wet or Dry.
  String soilMoistureStr = "";
  if(soilMoisture > NEITHER_DRY_OR_WET) {
    soilMoistureStr = "Dry"; // NOTE: must be Wet, Dry. This is from modes list in template.
  } else {
    soilMoistureStr = "Wet";
  }

  // Update Moisture label
  if(lastSoilMoistureStr != soilMoistureStr) {
    lastSoilMoistureStr = soilMoistureStr;
    updateSoilState(soilMoistureStr);
  }
  
  delay(500);

  // Update Moisture level label
  updateMoistureLevel(percentage); 

  // Send push notifications
  if(soilMoisture > DRY_PUSH_NOTIFICATION_THRESHHOLD) {
    sendPushNotification("Plants are too dry. Time to water the plants!");
  }

  if(soilMoisture > UNPLUGGED) {
    sendPushNotification("Sensor seems to be unhooked. Please check!");
  }

  lastSoilMoisture = soilMoisture;  // save to compare next time.
}


/********* 
 * Setups *
 *********/

void setupSinricPro() {
  SinricPro.onConnected([]{ Serial.printf("[SinricPro]: Connected\r\n"); });
  SinricPro.onDisconnected([]{ Serial.printf("[SinricPro]: Disconnected\r\n"); });
  SinricPro.begin(APP_KEY, APP_SECRET);
};

void setupSensor() {
  pinMode(adcPin, INPUT);
}

void setupWiFi() {
  #if defined(ESP8266)
    WiFi.setSleepMode(WIFI_NONE_SLEEP); 
    WiFi.setAutoReconnect(true);
  #elif defined(ESP32)
    WiFi.setSleep(false); 
    WiFi.setAutoReconnect(true);
  #endif

  WiFi.begin(SSID, PASS);
  Serial.printf("[WiFi]: Connecting to %s", SSID);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.printf(".");
    delay(250);
  }
  Serial.printf("connected\r\n");
}

void setup() {
  Serial.begin(BAUD_RATE);
  setupSensor();
  setupWiFi();
  setupSinricPro();
}

/********
 * Loop *
 ********/

void loop() {
  SinricPro.handle();
  handleCapacitiveSoilMoistureSensor();
}

Visualizza questo codice su GitHub Gist

Ora dovresti poter vedere l’umidità del suolo tramite Alexa e l’app Sinric Pro

Alexa, qual è l’umidità (nome del mode) in garden (nome del dispositivo)

Alexa, qual è il livello di umidità (nome del range) in garden (nome del dispositivo)

Sinric Pro Alexa water sensor

Sinric Pro portal

Passo 3 : Annunci vocali!

✅ Come funziona:

1️⃣ Aggiungi uno Switch in SinricPro (il tuo trigger segreto!)

2️⃣ Crea una Routine Alexa che pronunci il tuo messaggio “È ora di dare l’acqua al giardino!” quando lo Switch viene attivato

3️⃣ Invia dal tuo codice un evento di power state per attivare quello switch

void triggerVoiceAnnouncement() {
    SinricProSwitch& mySwitch = SinricPro[SWITCH_ID];
    mySwitch.sendPowerStateEvent(true);
}

Risoluzione dei problemi

  1. Google Home o SmartThings non sono supportati.

  2. Consulta la nostra pagina Risoluzione dei problemi per maggiori dettagli.

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