Датчик уровня воды для Arduino: дождь, бак, аквариум

Как работает гребёнка: вода как провод

На плате десять параллельных медных дорожек, не соединённых между собой. Сухая гребёнка — это разрыв; вода, поднявшись, мостит дорожки, сопротивление между ними падает, и аналоговый выход меняется. Датчик аналоговый: чем выше вода, тем больше дорожек замкнуто и тем заметнее сдвиг — по нему видно и «пошёл дождь» (несколько капель внизу гребёнки), и «бак полный» (вся плата в воде). Направление шкалы зависит от разводки конкретного модуля, поэтому первое, что делает практик, — окунает датчик и смотрит свои реальные числа. В нашем симуляторе принят вариант типовой «дождевой» платы: сухо — большие значения (≈ 1023), полное погружение — ≈ 200. Порог «полон» ставится где-то посередине, по вашим замерам.

Скетч «бак полон» с питанием через цифровой пин

Стандартное подключение: GND, VCC на 5 В и аналоговый выход AO на A0. Но питание будем подавать не с пина 5V, а с цифрового пина — и включать только на время замера. Зачем — в следующем разделе, а пока код:

const byte PIN_WET = 7;    // питание гребёнки через цифровой пин
const byte PIN_AO  = A0;   // аналоговый выход датчика
const byte PIN_LED = 13;   // индикатор «бак полон»
const int  FULL    = 400;  // свой порог: замерьте при погружённой гребёнке
 
void setup() {
  pinMode(PIN_WET, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop() {
  digitalWrite(PIN_WET, HIGH);        // подали питание ТОЛЬКО на замер
  delay(10);                          // контактам нужно время устаканиться
  long sum = 0;
  for (byte i = 0; i < 20; i++) { sum += analogRead(PIN_AO); }
  digitalWrite(PIN_WET, LOW);         // и сразу выключили
  int raw = sum / 20;
 
  bool full = raw < FULL;             // чем больше воды — тем меньше число
  digitalWrite(PIN_LED, full);
  Serial.print("raw="); Serial.print(raw);
  Serial.println(full ? "  bak polon" : "");
  delay(1000);
}

Усреднение по 20 точкам убирает дрожь от пузырьков и ряби. Ток гребёнки — единицы миллиампер, цифровому пину с его потолком 20-40 мА такое по силам; для прожорливых модулей этот трюк применять нельзя — смотрите урок про бюджет тока.

Коррозия: почему дорожки темнеют за месяц

Постоянный ток в воде — это электролиз: медь с анода уходит в раствор, и открытые дорожки гребёнки съедаются за несколько недель постоянной работы. Отсюда три правила жизни датчика. Первое — питать только на время замера: 10 мс в секунду продлевают жизнь примерно в сто раз, это и делает скетч выше. Второе — после дождя или замера дать плате просохнуть, не оставлять мокрой на месяцы. Третье — принять как данность: резистивная гребёнка расходник, и её место — учебный стенд и сигнализация дождя, а не многолетний мониторинг аквариума.

Резистивный или ёмкостный: сравнение

Ёмкостный датчик измеряет уровень через изоляцию — электроды не стоят в воде, поэтому не корродируют, и его платят те, кто уже съел две резистивных гребёнки. Постоянный полив с насосом и расписанием собирают именно на ёмкостном. Тонкость с ёмкостной версией v1.2: у неё на плате светодиод-порог, и некоторые клоны стабильно работают только на 3,3 В — читайте отзывы перед покупкой.

Куда развивать: сигнал «бак полон» зажигает светодиод, а если хочется звук — пассивный пьезозуммер проиграет сирену той же логикой; ток помпы в баке контролируется датчиком тока ACS712 — сухой ход ловится по скачку тока раньше, чем сгорит помпа. Грубо отмерять уровень сверху можно и без контакта с водой — ультразвуковым HC-SR04.

Частые вопросы