土壤濕度感測器應用：智慧農業的入門實例

土壤濕度感測器能精準量測土壤含水量，協助農業專案提升灌溉效率與作物品質。本文介紹土壤濕度感測器的種類、應用場景與 Arduino 入門實驗，適合智慧農業研究、教育專題與自動灌溉系統設計。

什麼是土壤濕度感測器

常見兩種類型：

• 電阻式：以電阻變化判斷乾濕，價格低、適合教學。
• 電容式：受鹽分影響較小，訊號穩定，較適合長期監測。

應用場景

入門示警（本文示範）

根據乾濕程度點亮 LED 或鳴叫蜂鳴器，方便學生或研究人員快速觀察變化。

教學與專題

可搭配 Arduino／ESP32 完成量測、記錄、可視化與簡易自動化控制，適合科展或課程實作。

進階延伸（選配）

加入水流量感測器（如 YF-S201、G1/2、G3/4 等規格），在開啟閥門或手動澆水時，確認是否真的有水流通過，以避免「以為澆到水但其實沒流量」的情況。

所需材料清單

• Arduino Uno 或相容開發板
• 土壤濕度感測器模組（電容式或電阻式）
• 繼電器模組或 NPN 電晶體模組（用於驅動蜂鳴器等外部負載）
• LED 與限流電阻、有源蜂鳴器（二擇一或都裝）
• 杜邦線與麵包板
• 水流量感測器，用於進階偵測有無水流（選配）

接線示意

• 土壤濕度感測器訊號腳 → A0（類比輸入）
• 繼電器或電晶體控制腳 → D7（數位輸出）
• LED 示警（若不用繼電器）：D6 → 電阻 → LED → GND
• VCC 依模組規格接 3.3V 或 5V；GND 共地
• （選配）水流量感測器訊號腳 → D2（數位輸入）

程式範例：可調整閾值＋相容高/低電位觸發

// 土壤濕度入門示範（LED/蜂鳴器示警，無水泵）
// 可調整乾濕閾值，並相容「高/低電位觸發」的繼電器或電晶體模組
const int SOIL_PIN = A0;     // 土壤濕度讀取腳
const int ALERT_PIN = 7;     // 繼電器/電晶體或蜂鳴器控制腳
const int LED_PIN = 6;       // LED 示警（若不用可忽略）
const int DRY_THRESHOLD = 400;   // 低於此值視為偏乾，請依實測調整
// 若你的繼電器/電晶體是低電位觸發（常見），請設為 true
// 若為高電位觸發，請設為 false
const bool ACTIVE_LOW = true;
void setup() {
 pinMode(ALERT_PIN, OUTPUT);
 pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
 digitalWrite(ALERT_PIN, ACTIVE_LOW ? HIGH : LOW); // 初始化為關閉
 digitalWrite(LED_PIN, LOW);
 Serial.begin(9600);
}
void setAlert(bool on) {
 // 將「是否啟動」轉為正確的電位輸出
 if (ACTIVE_LOW) {
   digitalWrite(ALERT_PIN, on ? LOW : HIGH);
 } else {
   digitalWrite(ALERT_PIN, on ? HIGH : LOW);
 }
 digitalWrite(LED_PIN, on ? HIGH : LOW);
}
void loop() {
 int soil = analogRead(SOIL_PIN);
 Serial.print("Soil raw: ");
 Serial.println(soil);
 bool isDry = (soil < DRY_THRESHOLD);
 setAlert(isDry);  // 偏乾則啟動蜂鳴器/繼電器與 LED
 delay(1000);
}

如何校正乾濕閾值

• 先將探針完全置於乾燥土壤，記錄數值（約 600~900，依模組而異）。
• 再將探針置於濕潤土壤，記錄數值（約 200~500）。
• 以兩者中間或實際需求設定 DRY_THRESHOLD，例如 400。

加入水流量感測器（選配）

若要確認「澆水時是否真的有流量」，可讀取水流量感測器的脈波訊號做簡單判定。以下為概念化範例（不同型號腳位與係數略有差異）。

// 範例：偵測是否有水流（僅作為概念示意）
const int FLOW_PIN = 2;
volatile unsigned long pulseCount = 0;
unsigned long lastMillis = 0;
void IRAM_ATTR onFlowPulse() { // 某些板子不需 IRAM_ATTR，依平台調整
 pulseCount++;
}
void setupFlow() {
 pinMode(FLOW_PIN, INPUT_PULLUP);
 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(FLOW_PIN), onFlowPulse, FALLING);
 lastMillis = millis();
}
void checkFlowOncePerSecond() {
 if (millis() - lastMillis >= 1000) {
   unsigned long pulses = pulseCount;
   pulseCount = 0;
   lastMillis = millis();
   // 只做有無流量判斷：有脈波即代表有水流
   bool hasFlow = (pulses > 0);
   Serial.print("Flow pulses/s: ");
   Serial.println(pulses);
   // 可依 hasFlow 做提示或記錄
 }
}

常見實作重點

• 探針插拔次數不宜過多，易磨損或氧化；電容式較耐用。
• 室外長期部署建議做防水與防腐蝕處理，並加遮雨結構。
• 若要資料長期記錄，可加入 SD 卡、雲端或藍牙/Wi-Fi 上傳。

入門可先完成「土壤濕度偵測＋LED/蜂鳴器提示」，熟悉後再加入水流量感測器、雲端上傳或低功耗無線傳輸。