家庭菜園用に地中の温度・湿度を測るセンサーを自作してみた。

IoT, Raspberry Pi, センサー, 家庭菜園

こんばんは、ゆきです!

さて、前回温度センサーDHT11を使用してSQLiteにデータを蓄えるプログラムを作成しました。いよいよ今回は地中の温湿度を測るためのセンサーを自作したいと思います…!

正確にはDHT11を地中に埋められるようにするだけだけどね!!

(*´ω`*)マァエエワナ

前回の記事はこちら→Raspberry PiでSQLiteに温度データを蓄えてみよう!

完成イメージと用意したもの

完成イメージは以下のような感じ。穴の開いたケースの中にDHT11を入れて、土中の湿度を捉えようという試み。

地中センサーの完成イメージ
地中センサーの完成イメージ

 

用意した材料は以下のものです。ざっくり450円なり。

僕の労務費はプライスレス。思い出もプライスレス。
適宜あなたの時給等と比較して市販品とどっちが良いか決めてくださいね!

 三芯シールドケーブル 2m 200円
DHT11  1個 185円
ユニバーサル基盤 1枚 15円
10kΩ抵抗 1個 10円
ペットボトルキャップ 4個 0円
はんだ 少々 少々
グルーガン用の芯 1本 5円
ビニールテープ 少々 5円
ピンヘッダー 3本 30円
僕の労務費 2時間 0円
合計 450円

 

まずは外装を作っていこう!

さて、材料を用意したら早速外装を作っていきます。

ペットボトルの蓋
ペットボトルの蓋を3つ使うのだ

挽きたて100%レギュラーコーヒーの文字が際立つね。

これは僕が夏毎日のように飲んでいるUCCブラック無糖の蓋だ!夏はもう3年以上こればっかり買っているんだけど、美味しいからほんとオススメ。

唐突なUCC推しはさておき。まずはこれに穴をあけよう!

1個目。ごりごりとハンドドリルで穴をあける。
1個目。ごりごりとハンドドリルで穴をあける。
いい感じに円形の穴が。
いい感じに円形の穴が。

これを気合で切る。

だぁりゃー!

(; ・`д・´)

ニッパーで穴を空けるの巻
ニッパーで穴を空けるの巻
穴、開けた。
穴、開けた。自作だからね、多少はね…。

ちなみにこのあとやすりで削ってみたけど、やすりの目が細かすぎて綺麗な円形が出来ることはなかった。

悲しみ。

 

そしてあと2個に穴をあける。

2個目は真ん中にだけ穴をあける
2個目は真ん中にだけ穴をあける。これはケーブルが通るところ。
3つめは適当に穴開ける
3つめは適当に穴開ける。これが底面で湿度を通すための穴。

 

とりあえず、これでケースの用意は完成。

完成イメージ。
完成イメージ。完成イメージっ!!

 

次はセンサー本体をはんだ付けしていこう!

外装が出来たところで、次ははんだ付けの作業を行います。

回路の組み方は以前記事で紹介したまま実装します。
以前の記事はこちら→Raspberry Pi3(ラズベリーパイ3)とDHT11の温湿度センサーを使って室温を測定してみよう

DHT11の配線方法
DHT11の配線方法

 

はんだ付けの前に2つ目の1個だけ小さな穴を空けた蓋をケーブルに通しておきます。はんだ付け後に取り付けるのは結構大変なのです。

人生で片手で数えられるくらいしか使ったことないハンダを使って、何とかユニバーサル基盤に部品を取り付けました。ここは失敗するとはんだ付けやり直しなので、DHT11の取り付け位置には十分注意してください

表から見るとこんなかんじ。
表から見るとこんなかんじ。
裏から見た基盤
裏から見た感じ。あんまりうまくないけど、導通してるからいいよね…

 

(´・ω・`).;:…(´・ω…:.;::..(´・;::: .:.;: サラサラ..

出来てるから大丈夫。うん。

ちなみに僕は勉強もかねて自作していますが、以下を買えばユニバーサル基板の配線なんていらないのであった。

あなたの時間と相談してください!

 

Raspberry Piとつなぐ配線もはんだ付けが必要だ!

三芯ケーブルの片方をユニバーサル基盤と繋げたけど、当然反対側もRaspberry Piと繋げるようにせなあかん!

ということで、ブレッドボードに繋げるためのピンヘッダーを三芯ケーブルとはんだ付けします。大丈夫、そんなに難しくなかったよ!

3芯ケーブルをRaspberry Piに繋げるための準備。
3芯ケーブルをRaspberry Piに繋げるための準備。

まずはそれぞれの線の先端をねじねじして結っておきます。

下の絵のような感じでやるとうまくいく!

はんだ付け前の銅線のねじり方
はんだ付け前の銅線のねじり方

伝わるだろうか(; ・`д・´)

実際にねじってみた。
実際にねじってみた。

 

ねじった所の上から導線にはんだを注ぎます。十分導線温めていると流し込みやすかったですね。(熱し過ぎて被膜溶けたとは言えない

はんだ付け完了。
何とかはんだ付け完了。

はんだ付けのコツは以下の記事が参考になりました。中々書いてあるようには簡単にはいかんけど、初心者の僕でも出来たので大丈夫だ!

はんだ付けした箇所は接触するとショートするのできちんと絶縁しましょう。ビニールテープを使って絶縁絶縁。

ケーブルをビニールテープで絶縁した。
ケーブルをビニールテープで絶縁した。

本当は熱収縮チューブでかっこよくやりたかったんだけど、はんだ付け前に取り付けとかないと入らんというのをすっかり忘れていました。

( ˘ω˘ )

最後にケースを完成させよう!

以下の写真を見てもらうと完成イメージが伝わるのではないかと思いますが、俵状のケースを作ります。昔あったフィルムカメラのフィルムのケースが丁度良さそうだったんだけど、今そんなの手元にないしね…

自作自作ぅ!

予め通してあった蓋と、他の穴を空けた蓋を組み合わせてケースを作る。
予め通してあった蓋と、他の穴を空けた蓋を組み合わせてケースを作る。

 

取り出したのはテレビでお馴染み(?)グルーガン。

ダイソーで200円のいけてるグルーガン。
ダイソーで200円のいけてるグルーガン。

こいつでぺたぺたと張り合わせていきます。ボンドとかを使ってもいいんですが、水やりの時に水が入る隙間を埋めたいのと、コスト面で安価であることからグルーガンを使ってみました。くっつけば何でもオッケーです。

テープは浸水で剥がれると思うので辞めた方がよさそうですが。なんとなく。

ぺたぺたと塗っていく。接着剤がはみ出るの巻。
ぺたぺたと塗っていく。接着剤がはみ出るの巻。
ケースを接着します。
ケースをどっきんぐ!

 

そして完成。

ヒャッハー(*´ω`*)

センサーの完成写真。
これで完成。一応ケーブルの付け根もグルーガンでコーティングしています。

おわりに

完成したセンサーはきゅうりのプランターに刺して大絶賛運用中です。

きゅうりのプランターでセンサーを運用中
きゅうりのプランターでセンサーを運用中

上の作り方を見て賢い方はお気づきかもしれませんが…

実はこれ、結果的には失敗です。温度センサーはいい感じで動作しているのですが、湿度センサーがほぼ常に90%以上をキープしています。

たとえ表面が乾いていても…だす( ˘•ω•˘ )

乾き度を判定したいのにこれでは意味ないね!
原因は湿度の逃げ場がないことだと思っています。センサー上部に穴が無いと、ケース内の湿度がいつまでたっても消えないんだよね…。多分。

以下の記事でちょっと改造に挑戦してみました。(2017/09/18追記)
湿度の測れなかった地中温度・湿度センサーを改造してみた。

今後は以下の土壌センサーも並行して検証を進めていきたいと思います。

本日のプラスな知識

いつもの日常にちょっとためになる知識を。

よくペットボトルに飲料を入れていますが、あのペットボトルの容器に使われているプラスチックは、少しずつ水分を通すことはご存知ですか?このため、長期間ペットボトルの飲料を放置すると徐々に嵩が減っていくのですが、その原因はプラスチックの分子の大きさにあります。

プラスチックの分子構造が牢屋の鉄格子だとすると、水の分子はドラクエのスライムです。何となく押し込んでいけばいずれ部分的に通り抜けちゃいそうですよね?

飲料容器に閉じ込められた水は徐々に分子の格子に染み出していき、そのまま外に出ていくので、中の飲料の嵩が減っていくんですね。半年とか放置して気付くレベルなので、本当にごく僅かですが!

僕の今回の失敗は、このわずかな水分の逃げ道を、湿度の逃げ場として選んだこと。日々水やりで補充されている湿度が半年で抜けるのでは、いつまでたっても中の湿度はへりゃしません…

これを糧に改善だ!

以上!

 

Raspberry Pi, ものづくり・DIY

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