Une sonde à planter et sa carte à comparateur, pour suivre l’humidité d’un sol
Ce capteur d’humidité du sol se présente en deux cartes reliées par un câble. D’un côté la sonde, une fourche à deux électrodes plates que l’on plante dans la terre ; de l’autre le module à comparateur LM393, une petite carte qui alimente la sonde, met en forme ce qu’elle renvoie et le rend lisible par un microcontrôleur.
La carte expose deux sorties en même temps. La sortie analogique (AO) délivre une tension qui varie avec la conductivité du sol : c’est la mesure à suivre dans un programme. La sortie numérique (DO) bascule d’un état à l’autre dès que l’humidité franchit un seuil, et ce seuil se règle au tournevis sur le potentiomètre bleu de la carte, sans toucher au programme. Deux LED signalent la mise sous tension et l’état de la sortie numérique.
Les deux sorties peuvent être employées ensemble, sur deux broches différentes : l’analogique pour connaître la valeur, la numérique pour déclencher une action sans écrire la moindre comparaison dans le code.
Caractéristiques techniques
| Référence | module à comparateur LM393 avec sonde à deux électrodes, distribué sous les appellations YL-69 ou FC-28 selon les lots |
|---|---|
| Tension d’alimentation | 3,3 V à 5 V continu — fonctionne en logique 3,3 V comme en 5 V |
| Comparateur | LM393, boîtier 8 broches |
| Sorties | AO : analogique, tension variable ; DO : numérique, tout ou rien |
| Réglage du seuil | potentiomètre sur la carte, actionnable au tournevis |
| Signalisation | LED d’alimentation et LED d’état de la sortie numérique |
| Connecteur de la carte | 4 broches mâles au pas de 2,54 mm repérées VCC, GND, DO, AO |
| Connecteur de la sonde | 2 broches, câble de liaison fourni |
| Forme de la sonde | fourche à deux électrodes plates et pointues, métal apparent |
| Usage | suivi de l’humidité d’un sol, détection de seuil, arrosage automatique |
Ce qui est fourni
- le module à comparateur LM393, assemblé et soudé ;
- la sonde à deux électrodes, séparée, à planter dans la terre ;
- le câble de liaison à deux fils entre la sonde et la carte.
Rien à souder : les deux cartes arrivent terminées et se raccordent par le câble fourni, puis par quatre fils de liaison vers le microcontrôleur.
Brochage du module
| VCC | alimentation, 3,3 V ou 5 V, à relier à la broche d’alimentation de la carte |
|---|---|
| GND | masse, commune avec celle du microcontrôleur |
| AO | sortie analogique, à relier à une entrée analogique (A0 sur une carte Arduino Uno) |
| DO | sortie numérique, à relier à une broche numérique quelconque |
La sortie DO est en tout ou rien et suit le potentiomètre : la LED d’état s’allume quand le seuil réglé est franchi. Selon le réglage du potentiomètre et le sens du comparateur, cet état correspond à un sol plutôt humide ou plutôt sec ; le tour de potentiomètre permet de le vérifier en une seconde, sans instrument.
Comment se lit la mesure
La sonde ne mesure pas l’eau elle-même : elle mesure la conductivité du sol entre ses deux électrodes. Plus la terre est humide, plus elle conduit, et plus la tension de la sortie AO est faible — la valeur brute diminue donc quand l’humidité augmente.
Sur une carte Arduino, cette tension est convertie en un nombre entre 0 et 1023 (convertisseur 10 bits). Cette valeur n’est pas un pourcentage d’humidité : elle dépend du type de terre, de sa salinité, de la compaction et de la tension d’alimentation. Pour obtenir un repère utile, il faut relever deux valeurs sur le sol concerné, puis les inscrire dans le programme.
Mini-projet : afficher l’humidité du sol et allumer une LED témoin
Objectif : suivre la valeur analogique dans le moniteur série, la convertir en repère lisible de 0 à 100, et allumer la LED de la carte quand le seuil réglé sur le module est franchi. C’est le montage de mise en route du capteur, celui qui permet de l’étalonner avant de commander quoi que ce soit.
Matériel
- un capteur d’humidité du sol avec sa sonde ;
- une carte Arduino Uno et son cordon USB ;
- quatre fils de liaison mâle-mâle.
Câblage
- VCC du module vers la broche 5 V de la carte ;
- GND du module vers une broche GND ;
- AO du module vers l’entrée analogique A0 ;
- DO du module vers la broche numérique 2 ;
- la sonde se raccorde au module par le câble fourni, sans respecter de polarité.
Programme
Le programme ne demande aucune bibliothèque : la lecture analogique et la lecture numérique tiennent en deux appels de la bibliothèque de base.
/* Mesure de l'humidite du sol avec un module a comparateur LM393
* Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
*/
const int SONDE_ANALOGIQUE = A0; // sortie AO du module
const int SONDE_NUMERIQUE = 2; // sortie DO du module
const int LED_TEMOIN = 13; // LED montee sur la carte Arduino
// Valeurs reperes relevees sur votre propre sol (voir la section Etalonnage)
const int VALEUR_SOL_SEC = 620;
const int VALEUR_SOL_HUMIDE = 280;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(SONDE_NUMERIQUE, INPUT);
pinMode(LED_TEMOIN, OUTPUT);
}
void loop() {
int releve = analogRead(SONDE_ANALOGIQUE);
// 0 quand le sol est sec, 100 quand la sonde sort d'une terre fraichement arrosee
int humidite = map(releve, VALEUR_SOL_SEC, VALEUR_SOL_HUMIDE, 0, 100);
humidite = constrain(humidite, 0, 100);
bool seuilFranchi = (digitalRead(SONDE_NUMERIQUE) == LOW);
Serial.print("Mesure brute : ");
Serial.print(releve);
Serial.print(" humidite estimee : ");
Serial.print(humidite);
Serial.print(" pour cent");
if (seuilFranchi) {
Serial.print(" seuil du module franchi");
digitalWrite(LED_TEMOIN, HIGH);
} else {
digitalWrite(LED_TEMOIN, LOW);
}
Serial.println();
delay(2000);
}
Étalonnage
- sonde en l’air, bien sèche : relever la mesure brute affichée et la noter ;
- sonde plantée dans la terre que vous voulez surveiller, juste après un arrosage : relever la seconde mesure et la noter ;
- reporter ces deux nombres dans les constantes VALEUR_SOL_SEC et VALEUR_SOL_HUMIDE, puis reprogrammer la carte.
Une fois étalonnée, la valeur affichée passe bien de 0 à 100 entre les deux situations, et les mesures intermédiaires deviennent comparables d’un jour à l’autre sur le même sol.
Points d’attention
- la sonde s’oxyde si elle reste alimentée en permanence : l’alimenter seulement pendant la mesure (une broche numérique qui bascule en sortie haute, puis en entrée, supprime le problème) prolonge nettement sa durée de vie ;
- n’immerger que la partie métallique des électrodes : la carte du module et le haut de la sonde ne supportent pas l’eau ;
- ne pas plonger la sonde dans un liquide pour « mesurer un niveau d’eau » : elle est prévue pour un sol, et sa lecture y perd tout sens ;
- la valeur analogique dépend de la tension d’alimentation : un montage en 3,3 V et un montage en 5 V ne donnent pas les mêmes nombres, d’où l’intérêt d’étalonner sur le montage final ;
- un sol très salé ou très fertilisé fausse la lecture vers le haut : la sonde lit la conductivité, pas seulement l’eau ;
- enfoncer la sonde toujours à la même profondeur pour que les mesures restent comparables d’un jour à l’autre.
Questions fréquentes
La valeur affichée est-elle un pourcentage d’humidité ?
Non. C’est un repère relatif, propre à votre sol et à votre montage, obtenu après étalonnage entre un sol sec et un sol arrosé. Pour une humidité en pourcentage il faut une sonde capacitive, plus chère, ou une mesure par pesée.
La sonde va-t-elle s’abîmer dans la terre ?
Les électrodes sont en métal apparent : dans une terre humide et alimentée en permanence, elles se corrodent en quelques semaines. Alimentées seulement pendant la mesure et rangées à l’abri entre deux saisons, elles durent beaucoup plus longtemps.
Peut-on l’utiliser sur une carte en 3,3 V ?
Oui, le module est prévu pour 3,3 V comme pour 5 V. Alimenter le module avec la même tension que la carte évite de dépasser ce que ses entrées acceptent.
Le seuil numérique se règle-t-il dans le programme ?
Non, il se règle physiquement sur le potentiomètre de la carte. C’est ce qui permet de déclencher une action sans écrire de comparaison dans le code, et de changer le seuil sans reprogrammer.
À combiner avec
- Uno R3 et son cordon USB — la carte qui lit le capteur et affiche la mesure sur le moniteur série ;
- Module 1 relais 5 V — pour commander une pompe ou une électrovanne depuis la sortie du capteur ;
- Pompe miniature 120 L/h — l’actionneur de l’arrosage automatique, à immerger dans le réservoir ;
- Fils de prototypage mâle-mâle — les quatre liaisons entre le module et la carte, à prévoir avec le montage ;
- Afficheur LCD 16 x 02 à interface I2C — pour lire l’humidité sur place, sans ordinateur branché ;
- Carte Wemos Wi-Fi — pour publier la mesure sur le réseau et consulter l’état du sol à distance.
