YL-69 토양 수분 아두이노 센서 (YL-38 / PP-A138 / FC-28 / HL-69 )

본 절은 [YL-69 / YL-38 / PP-A138] 아두이노 센서를 사용하기 위해 알아야 할 내용과 실습 방법에 대해 설명한다. 아두이노 센서의 특징, 동작원리, 사양, 연결 핀 배열, 출력 값, 주의사항을 알아본다. 센서를 연결하고, 간단한 코딩으로 센서를 쉽게 실습할 수 있다. 

 

목차

 

 

 

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YL-69 토양 수분 아두이노 센서

토양 수분 아두이노 센서 YL-69 / YL-38 / PP-A138 / FC-28 / HL-69 등의 제품명으로 출시되고 있다. 

 

 

 

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YL-69 센서란?

YL-69  ((PA-A138, YL-38) 센서는 토양의 수분을 측정하는 센서이다. 

 

 

lm393-n.pdf

1.77MB

 

 

토양 수분 센서 또는 습도계는 일반적으로 토양의 습도를 감지하는 데 사용된다. 따라서 자동 급수 시스템을 구축하거나 식물의 토양 수분을 모니터링하는 것에 사용된다.

 

 

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YL-69 아두이노 센서 특징

YL-69 센서의 특징은 다음과 같다. 

 

• 감도는 파란색 디지털 전위차계를 통해 조정 가능
• 작동 전압 3.3V-5V 
• 모듈 이중 출력 모드 : 더 정확한 디지털 출력 또는 아날로그 출력 
• 작은 보드 PCB 크기 : 3cm * 1.6cm 
• 전원 표시기 (빨간색) 및 디지털 스위칭 출력 표시기 (녹색) 
• LM393 비교기 칩 사용

 

다음은 센서 비교를 보여 준다.

 

 

 

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YL-69 센서 동작 원리

토양수분 센서는 토양의 수분이 어느 정도인지 판단할 때 사용되는 센서이다. 두 개의 전극 부분을 토양에 꼽도록 되어 있으며 수분함량에 따라 달라지는 저항의 변화를 감지한다. 

 

프로브의 패드는 전류가 토양을 통과하도록 허용 한 다음 저항 값을 가져와 수분 값을 측정한다. 장시간 토양에 프로브를 꼽아두면 프로브 패드가 부식될 수 있다. 

 

 

[포텐셜 미터]

다음 그림에서 볼 수 있듯이 디지털 출력 (D0)의 감도 조정을 위한 내장 전위차계, 전원 LED 및 디지털 출력 LED가 있다.

 

마른 토양은 토양 결정체와 공극 공간이라 불리는 공기주머니로 이루어져 있다. 토양에 물을 뿌려준다면 공근 공간에 점점 물이 차기 시작하고, 공극 공간의 물로 인하여 양근 전원 사이에 전류가 흐르기 시작하면 수분을 측정한다. 
그 값을 이용하여 물을 주어야 하는지 그만 주어야 하는지 알 수 있다. 

 

 

 

[출력]

토양의 수분 함량이 높을수록 전류가 잘 흐르므로 저항이 낮아지게 되고,  
토양의 수분 함량이 적을수록 전류가 잘 흐르지 않으므로 저항이 높아진다.  

 

 

즉, 물이 있으면 토양은 더 많은 전기를 전도하므로 저항이 줄어든다. 따라서 수분 수준이 높아진다. 건조한 토양은 전기를 잘 전도하지 못하므로 물이 적으면 토양이 전기를 덜 전도하므로 저항이 더 커진다. 따라서 수분 수준이 낮아진다.

아날로그 판독 값은 VCC에 사용하는 전압과 ADC 핀의 분해능에 따라 달라진다.

 

센서 출력은 수분 함량에 따라 디지털 신호 (D0) LOW 또는 HIGH 일 수 있다. 토양 습도가 미리 정의된 특정 임계 값을 초과하면 모듈은 LOW를 출력하고 그렇지 않으면 HIGH를 출력한다. 디지털 신호의 임계 값은 전위차계를 사용하여 조정할 수 있다.

센서 출력은 아날로그 신호일 수 있으므로 0~1023 사이의 값을 얻게 된다. 반환되는 아날로그 값은 센서에 제공되는 전압에 따라 달라진다.

수분 한계를 지정하는 데 사용되는 맵 기능 : 100 %-매우 습함, 0 %-매우 건조로 표시할 수 있다. 

 

 

 

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YL-69 센서 구입하기

[YL-69 센서]는 알리익스프레스, 네이버 쇼핑몰, 아마존 등에서 센서를 구입할 수 있다

 

 

 

 

 

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YL-69 센서 하드웨어 연결

다음과 같이 YL-69 아두이노 센서를 연결할 수 있다.  Probe 즉 U 모양으로 생긴 센서(Probe)를 Connect부에 연결해 준다. +- 큰 상관이 없다.  물이 있다 없다를 0 or 1로 나타내기 위해서는 Digital OUTPUT을 사용하고, 정확한 값을 알고 싶다면  Analog OUTPUT을 사용하면 된다.

 

 

 

4개의 Pin VCC/GND/DO/AO가 있다.  DO는 연결하지 않아도 된다. 

 

• VCC (5V)   -Arduino 보드의 3.3V 또는 5V 핀에 연결
• GND  (또는 G) -Arduino 보드의 접지 핀
• SIG-  모든 마이크로 컨트롤러의 ADC 핀에 연결할 수 있는 아날로그 신호 출력입니다. SIG에서 읽은 값은 센서에 전원을 공급하는 전압에 따라 다릅니다.
• D0 -Arduino 보드에 대한 디지털 출력
• A0 -Arduino 보드에 대한 아날로그 출력

 

"A0"은 0 ~ 5V의 직렬 신호로 패드가 완전히 건조되면 5V를 출력하고 완전히 젖으면 0V를 출력한다. "D0"은 트림 포트로 구성되며 수분 수준이 원하는 지점에 도달하면 높아진다.

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YL-69 센서 소프트웨어 코딩

하드웨어 연결이 완료되면, 아두이노 IDE를 이용해 아두이노 센서 소스코드를 코딩할 수 있다. 

 

센서 코드는 다음과 같다. 

/**
   YL-69 Soil Sensor

   @ 모두의 아두이노 환경 센서 (Arduino Sensors for Everyone)
      https://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=18030644
   @ author STEAMEDU123 <steamedu123@gmail.com>
*/


void setup() {
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int soilMosture = analogRead(A0);
  Serial.print("Soil Moisure: ");
  Serial.print(soilMosture);
  delay(1000);
}
 
 

 

 

 

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YL-69 센서 동작확인

하드웨어 연결, 소프트웨어 코딩이 완료되면 다음과 같이 동작 화면을 확인할 수 있다. 

 

------------------------------------------------------ 
개발환경 : WINDOWS 10 
아두이노 IDE : 1.8.13 
------------------------------------------------------ 
01 연결
 - 아두이노와 PC 연결 
 - 아두이노 IDE 실행 
 - 메뉴 → 툴 → 보드:아두이노 UNO 확인 
  - 메뉴 → 스케치 → 확인/컴파일 

02 컴파일 확인 

스케치> 확인/컴파일(CTRL+R)을 선택해서 컴파일을 진행한다.

03 아두이노 우노 업로드 

컴파일이 이상 없이 완료되면 스케치> 업로드(CTRL+U)를 선택해서 컴파일 파일을 업로드한다. 

04 동작 확인

다음과 같이 동작을 확인할 수 있다. 

 

 

 

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마무리

아두이노와 YL-69 센서를 연결하고, 간단한 코딩으로 센서를 쉽게 실습할 수 있다. 

 

 

[주의사항]

이 센서를 실외에서 사용하려는 경우 PCB에 약간의 보호 기능을 추가하여 수명을 연장하는 것이 좋다.

 

[교정]

토양 수분 센서에서 유용한 데이터를 얻으려면 모니터링하려는 토양으로 보정하는 것이 좋다. 서로 다른 유형의 토양이 센서에 영향을 미칠 수 있으며 한 구성에서 다음 구성까지 다른 판독 값을 얻을 수 있다.

수분 데이터 저장을 시작하거나 해당 값을 기반으로 이벤트를 트리거하기 전에 센서에서 실제로 어떤 값을 얻고 있는지 확인해야 한다.

 

위의 스케치를 사용하여 센서가 완전히 건조되었을 때와 센서가 얕은 물에 완전히 잠겼을 때 센서가 출력하는 값을 확인한다. 아두이노의 작동 전압 및 아날로그-디지털 변환기의 해상도에 따라 결과가 달라질 수 있다. 

 

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모두의 아두이노 환경 센서 책

[모두의 아두이노 환경 센서] 책은 예스24, 인터넷 교보문고, 알라딘, 인터파크도서, 영풍문고, 반디앤루니스 , 도서11번가 등에서 구입할 수 있다. 이 책에서는 PMS7003, GP2Y1010AU0F, PPD42NS, SDS011 미세먼지 센서, DHT22 온습도 센서, MH-Z19B 이산화탄소 센서, ZE08-CH2O 포름알데히드 센서, CCS811 총휘발성유기화합물 TVOC, GDK101 방사선(감마선) 센서, MQ-131 오존(O3) 센서, MQ-7 일산화탄소, MICS-4514 이산화질소 센서, MICS-6814 암모니아 센서, DGS-SO2 아황산가스(SO2) 센서, BME280 기압 센서, GUVA-S12SD 자외선(UV) 센서, MD0550 기류 센서, QS-FS01 풍속 센서(Wind speed) 를 사용한다.  

모두의 아두이노 환경 센서