토양수분센서 종류 및 사용법

 

토양수분센서도 CDS센서나 NTS온도센서와 마찬가지로 상황에 따라 변하는 저항값을 읽어 계산하는 방식으로 구현할 수 있다. 즉, 물은 전기가 잘 통하는 전도체이므로 토양속에 수분이 많이 포함되어 있으면 저항치가 낮을 것이고 수분이 없으면 저항값이 높게 측정될 것이라는 것을 이용해서 수분의 양을 추정해 보는 방식으로 센서를 만들 수 있다.

 

 

 

 

위는 흔하게 판매되는 토양수분센서의 모양이다. 우측 전극부를 토양에 꽂아두고 좌측의 모듈을 이용해서 토양중 수분의 양을 측정하는 것인데 좌측의 모듈부분을 확대해서 보면 다음과 같다. 

 

 

좌측의 커넥터는 전극에 연결되게 되고, 우측의 단자 중 VCC와 GND는 전원공급용 단자이다. A0로 표시된 단자는 측정된 Analog값( 0~1024)를 출려하는 단자이고, D0로 표시된 부분은 디지털 출력단자인데 토양수분값이 기준치 이상이 되면 High가 기준치 이하이면 Low값이 출력된다. 그리고 이 기준치값을 올리거나 내려 조절하기 위한 부분이 십자나사모양의 Potentiometer(가변저항) 이다. 즉 사용자가 설정하는 어떤 값이상의 토양수분이 측정되면 신호를 발생시키고 이 신호를 아두이노나 릴레이에서 사용하기 위한 기능이 포함되어 있는 것이다.

 

디지털 판정 및 출력이 필요 없이 단순히 상대적인 토양수분값만을 알아 내고 싶은 경우에는 위와 같은 모듈 없이도 다음과 같이 전극과 저항 만으로도 기능을 구현할 수 있다. 즉, 5V전압을 가해 주고 토양수분의 변화에 따라 변하는 전극과 저항과의 분배되는 전압을 A에서 읽으면 토양수분의 정도를 측정할 수 있는 것이다.     

 

 

 

 

아두이노와의 연결

 

 

 

위와 같이 토양수분센서의 VCC,GND단자에 5V전원을 공급하고,센서의 아날로그 출력단자(A0)를 아두이노의 아날로그 입력핀 (여기에서는 A0)에 연결한다.

 

 

샘플프로그램

 

int sensor_pin = A0; int output_value ; void setup() { Serial.begin(9600); delay(1000); } void loop() { output_value= analogRead(sensor_pin); output_value = map(output_value,550,0,0,100); Serial.print("Mositure : "); Serial.print(output_value); Serial.println("%"); delay(1000); } }

 

1 line : 토양수분센서 아날로그단자가 연결된 아누이노 아날로그 입력핀을 지정한다.

10 line : 센서에서 읽어들인 값(최대치가 550이고 최소치가 0일 경우, 이 값은 센서마다 달라질 수 있음)을 존더 알아보기 쉬운 퍼센트값(0~100) 으로 매핑한다.

 

 

 

토양수분센서의 부식문제

 

그런데 이러한 저항치 측정 방식은 전극의 부식 문제가 있다.  저항치를 측정하기 위해서는 구리와 같은 전도체 전극을 통해 전기를 통해 주어야 하는데 수분이 많은 곳에서 이 전극이 쉽게 부식되어 망가지곤 한다. 이에 대한 대책들로서는 다음과 같은 방법들이 있다.

 

1) 측정할 때에만 전원 공급하기

 

별 생각없이 VCC에 아두이노 5V 출력핀을 연결하면 항시 전류가 공급되고 이에 따라 전극이 전기분해되어 금새 부식되어 버린다. 따라서 센서 VCC단자에 아두이노 5V출력핀 대신에 다른 디지털 출력신호선을 연결해 놓고 측정하는 시간 동안에만 HIGH로 전원을 공급하고 평시에는 LOW신호로 전원을 공급하지 않아야 전극이 덜 부식된다. 

 

2) 전극을 부식되지 않는 재질로 교체하기 

 

센서에서 전극의 역활은 단지 전극사이의 저항를 측정하기 위한 용도이므로 센서의 얇고 부실한 전극을 녹슬지 않는 스텐레스 봉( 스텐젓가락? ) 또는 흑연막대 등으로 교체하여 사용하면 좀 더 오랫동안 사용할 수 있다.

 

 

 

 

3) 저항측정방식이 아닌 정전용량방식의 센서사용

 

전류를 흘려 보내고 다른 전극과의 저항값을 측정하는 방법이 아닌 다음과 같은 수분변화에 따른 정전용량이 변화되는 것을 가지고 측정하는 방식의 센서를 사용하면 좀 더 오랫동안 사용할 수 있다.