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soil moisture tester circuit schematic

Soil Moisture Tester Circuit

For those of us who don’t like to get their hands dirty, this simple soil moisture tester quickly checks the state of their plants and how much attention they need. Recommended for all plant owners!

Plants seem to have something in common with pets. They are usually acquired or given with the best intentions, but not everybody seems to be able to look after them properly. Of course we do not expect everybody to have green fingers, but when plants are not watered enough they simply die. In any case, too much neglect usually has fatal consequences. Cactuses seem to survive such a careless treatment the longest and we have to admit that these are the only plants that manage to survive at our offices.

So what can we do about it? It’s simple really. All it needs is for regular checks to feel if the soil in the pot has become too dry. But what is ‘too dry’? Some people just don’t seem to have the right fingers for this task. A little electronics can be used to rid us of this problem forever.

The circuit described here might be very simple, but it’s a very useful soil moisture tester. Two electrodes are stuck in the soil and the moisture level is shown on an LED display. The LEDs have been arranged into three colours: green LEDs indicate that the soil is damp, yellow LEDs that it’s getting a bit dry and red LEDs warn that immediate action is required!

Soil moisture tester circuit diagram

soil moisture tester circuit schematic

A quick look at Figure 2 is enough to ascertain that the full circuit is barely more complex than the block diagram. It’s only really the supply that is extra. Even this is very simple, consisting of only a small mains transformer rated at 6 V/200 mA, a single rectifier and smoothing capacitor (D1/C1) and a voltage regulator which provides a stable +5 V. The AC supply fed to the electrodes is obtained in a very simple manner: by taking it from the supply just before the rectifier.

The preset used to set the sensitivity can be found as P1. D2, R1 and C3 rectify the moisture dependent AC signal, which is then fed to pin 5 of IC2, the heart of the circuit. This IC used here is an old favourite, the LM3914 bargraph display driver. This 18-pin IC converts an analogue input to drive a 10-LED (linear) display. The IC contains 10 comparators, which each are connected to a reference voltage via a precision resistor network. The inverting inputs of the comparators are connected to the analogue input via a buffer stage. The LEDs are driven directly by the comparator outputs.

Pin 9 is used to set the display to bar-mode or dot-mode. In the first case JP1 should be shorted, in the second it can be left open circuit. Obviously the dot-mode gives the least current consumption of the IC. Potential divider R2/R3 sets the reference voltage. The total value of both resistors also determines the brightness of the LEDs.

Moisture tester construction

Due to the small number of components used, it’s unlikely that the construction of the tester will give you sleepless nights. Start the construction with the lowest components (resistors); that tends to be easiest. You should preferably use a socket for IC2. Take care that you get the polarity right for the diodes, electrolytic capacitors (C1, C2 and C3) and the LEDs (short leg = cathode).

The small mains transformer (Tr1) is mounted onto the PCB last. Make sure that you use a sound and well isolated cable (with a strain-relief) between the mains and the primary of Tr1. Carefully check the finished PCB before applying mains power and never work on the circuit when it’s plugged into the mains!

Moister measure PCB layout

The circuit should be mounted in a safe plastic case, with a label stuck on the bottom, stating the mains voltage and the value of the fuse. A pair of sockets for banana plugs is mounted on the case for the connection to the electrodes.

The electrodes are made from two lengths of stiff, isolated copper wire, about 10 cm long and 1 mm thick. 4 cm of insulation is removed from the ends, which are then tinned. This is to prevent the copper wire from oxidising. The connection between the electrodes and the circuit could be made with two lengths of flexible stranded cable.

Moisture tester calibration and usage

Once the supply has been switched on and the electrodes have been connected, the tester is as good as ready for use. But first preset P1 needs to be adjusted. All you need for this is a glass of tap water. The electrodes are inserted into the glass of water and should be kept between 1 and 2 cm apart. This corresponds to the maximum moisture level, so we have to adjust P1 until the top green LED (D3) just lights up and D4 just extinguishes. When the electrodes are removed from the water, you should see one of the red LEDs (D10, D11, D12) light up.

Since this absolute maximum level will not occur very often, the tester could be calibrated more practically. A pot plant should be watered liberally, after which the electrodes are inserted into the soil, again keeping them between one and two cm apart. P1 is then adjusted until one of the green LEDs lights up. You will probably find many opportunities to check that one of the three red LEDs lights up when testing a plant that hasn’t been watered for three weeks. And that’s it!

After the previous description it should be clear how the tester should be used. The electrodes should always be kept the same distance apart (between one and two cm), perhaps using a spacer, and the tinned ends should always be completely inserted into the soil.

COMPONENTS LIST
Resistors:
R1 = 100kΩ
R2 = 2kΩ7
R3 = 2kΩ2
P1 = 500kΩ preset H
Capacitors:
C1 = 470μF 16V radial
C2,C3 = 10μF 16V radial
C4 = 100nF
Semiconductors:
D1 = 1N4001
D2 = 1N4148
D3,D4,D5 =LED, green
D6-D9 = LED, yellow
D10,D11,D12 = LED, red
IC1 = LM7805
IC2 = LM3914-N
Miscellaneous:
Tr1 = mains transformer, secondary 6 V 200mA ( e.g., Monacor/Monarch VTR-1106)
F1 =fuse, 200 mA, with PCB mount holder
JP1 = short-circuiting jumper
K1 = 2-way PCB terminal block, lead pitch 7.5mm

34 Comments

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  • Aadil

    i wanna work on this project i want an idea about the expenses for dis 1 i’m from india

  • Pentaconto

    Translation to castillian (Spanish of Spain)

    Comprobador de humedad del suelo.

    Para aquellos de nosotros que no les gusta ensuciarse las manos, este sencillo comprobador de humedad del suelo comprueba rápidamente el estado de sus plantas y qué nivel de atención que necesitan. Está recomendado para todos los propietarios de plantas.

    Las plantas parecen tener algo en común con los animales domésticos. Por lo general son adquiridas o dadas con las mejores intenciones, pero no todo el mundo parece ser capaz de cuidar de ellas correctamente. Por supuesto no esperamos que todo el mundo tenga las “manos verdes”, pero cuando las plantas no se riegan lo suficiente, simplemente mueren. En cualquier caso, demasiada dejadez por sus plantas por lo general tiene consecuencias fatales. Los cactus parecen sobrevivir a un tratamiento descuidado mucho más tiempo, y hay que admitir que estas son las únicas plantas que logran sobrevivir en nuestras oficinas.

    Entonces, ¿qué podemos hacer al respecto? Realmente es sencillo. Todo lo que necesita es controlar periódicamente si la tierra de las macetas se ha secado demasiado. Pero ¿que se considera “muy seco”? Algunas personas no parecen tener los dedos adecuados para esta tarea. Se puede emplear un poco de electrónica para librarnos de este problema para siempre.

    El circuito descrito aquí puede ser muy sencillo, pero es un medidor de humedad del suelo muy útil. Dos electrodos se clavan en el suelo y el nivel de humedad se mostrará en un indicador de barras de LEDs. Los LEDs se han organizado en tres colores: Los LED verdes (D3-D5) indican que el suelo está húmedo, los LEDs de color amarillo (D6-D9) indican que el suelo se está empezando a secar, y los LEDs rojos (D10-D12) advierten que se requiere un pronto riego.

    Un rápido vistazo al esquema del circuito es suficiente para comprobar que el circuito completo es bastante simple, y que consta de un pequeño transformador de corriente de 6 V/200 mA nominales, un diodo rectificador y un solo condensador de filtro (D1/C1) y un regulador de tensión que proporciona una tensión estabilizada de +5 V. La tensión de corriente alterna tomada del secundario del transformador antes del rectificador se aplica a uno de los electrodos sensores.

    El ajustable utilizado para ajustar la sensibilidad del circuito es el ajustable P1. R1, D2 y C3 rectifican la señal de corriente alterna, cuyo nivel dependerá de la conductividad de la tierra y por tanto de su humedad, y la señal rectificada se aplica a la patilla 5 de IC2, que es el corazón del circuito. IC2 es el conocido controlador de barras gráficas de LEDs LM3914. Este circuito integrado de 18 patillas mide la señal analógica aplicada a su entrada y presrnta la medida en una barra lineal gráfica de 10 diodos LEDs. IC2 dispone para ello de 10 comparadores de tensión, y cada uno de ellos está conectado a una tensión de referencia única a través de una red de resistencias de precisión, lo que proporciona una tensión de referencia determinada individual a cada uno de los 10 comparadores. Cada tensión de referencia individual se conecta a la entrada no inversora del correspondiente comparador. Las entradas inversoras de kis 10 comparadores están conectadas a la entrada de señal analógica del circuito integrado, a través de una etapa buffer. Los LEDs son gobernados directamente por las salidas de los comparadores.

    La patilla 9 de IC2 se utiliza para configurar la barra gráfica de LEDs en modo de barra o en modo punto. En el primer caso el jumper JP1 debe estar cortocircuitado, en el segundo se ha de dejar en circuito abierto. Obviamente, el modo punto ofrece un menor consumo de corriente de IC2 al sólo actuar sobre un único LED de la barra gráfica. El divisor de tensión R2/R3 establece la tensión de referencia de IC2. El valor total de ambas resistencias también determina el brillo de los LEDs.

    Construcción del comprobador de humedad

    Debido al pequeño número de componentes utilizados, es poco probable que la construcción del medidor le provoque noches de insomnio. Inicie la construcción con los componentes más pequeños(las resistencias), ya que esto es lo más fácil. Es preferible utilizar un zócalo para enchufar el chip IC2, lo que permite su fácil extracción para sustituirlo en caso de que falle. Tenga en cuenta que los diodos, los condensadores electrolíticos (C1, C2 y C3) y los LEDs (pata corta = cátodo) tienen polaridad, téngalo en cuenta al conectarlos.

    Monte en la placa impresa en último lugar el pequeño transformador de red (TR1). Asegúrese de que utiliza un cable adecuado y bien aislado entre la toma de red eléctrica y el transformador TR1. Revise cuidadosamente el acabado de la placa impresa (PCB) antes de aplicar la corriente eléctrica, y no maneje el circuito cuando esté enchufado a la red eléctrica.

    Diseño de la placa impresa del comprobador de humedad

    El circuito debe estar montado en una caja de plástico de seguridad, con una etiqueta pegada en la parte inferior, indicando la tensión de red y el valor de los fusibles. Un par de tomas de banana hembras para la conexión de los electrodos sensores también se montarán en la caja.

    Los electrodos se realizarán con dos trozos de alambre de cobre rígido y aislado, de unos 10 cm de largo y 1 mm de diámetro. De uno de los extremos de cada electrodo se retirarán 4 cm del aislamiento, y se estañará el cobre que quede al descubierto. Esto se haces para evitar que el alambre de cobre se oxide con el tiempo. La conexión entre los electrodos y el circuito se podría hacer con dos trozos de cable trenzado flexible.

    Calibración y uso del comprobador de humedad

    Una vez que se ha conectado al red eléctrica y los electrodos han sido conectados, el comprobador está listo para su uso. Pero primero necesitará ajustar el ajustable P1. Todo lo que necesitas para esto es un vaso de agua del grifo. Los electrodos se insertan en el vaso de agua y debe mantenerse entre 1 y 2 cm de distancia. Esto se corresponde con el nivel máximo de humedad, por lo que tenemos que ir ajustando P1 justo hasta el momento en que el LED superior verde (D3) se enciende y se apaga D4 (esto, con la barra de LEDs funcionando en modo punto). Cuando se retiren los electrodos del agua, usted debe ver que uno de los LEDs de color rojo (D10, D11, D12) se encenderá.

    Como el nivel máximo absoluto de humedad no ocurre muy a menudo, el comprobador puede ser calibrado de manera más práctica. Una planta de maceta se debe regar abundantemente, tras lo cual los electrodos se insertarán en la tierra, manteniendo una vez más una separación entre ellos de entre uno y dos cm. P1 se ajusta entonces hasta una de los LEDs verdes luzcan. Probablemente encontrará muchas ocasiones para comprobar que uno de los tres LED rojos lucirá cuando compruebe una planta que no haya sido regada a lo largo de tres semanas. ¡Y eso es todo!

    Después de la descripción anterior, debe quedar claro cómo el comprobador debe ser empleado. Los electrodos deben mantenerse separados siempre a la misma distancia (entre uno y dos cm), si es necesario, empleando para ello un espaciador, y los extremos estañados deberán estar siempre completamente insertados en la tierra.

    NOTA: Montaje original de la revista internacional Elektor (año 1999 ???)

  • syasol

    can i rplace lm3914 with other ic???

    • Limon

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  • sendhil

    for me it doesn’t worked……sorry to say this…………

  • CHRISTOPHER

    IT’s IT’S WORK!!!!!!!!!!!!!!!! THEX THE DISINER.

  • CHRISTOPHER

    I REALLY LIKE THE IDEA OF THIS PROJECT COZ I GONNA DO IT.THE SECOND THING I WANT TO APPLY IT IN SMALL AGRICALTURER FIRST AND IF IT WILL WORK I GONNA DO ON LARGE SCALE.

  • TAPAN

    i am doing this project for my last year…whoever has given this diagram …can u please tell me if it really works…coz i am going to get marks for my project…so it has to b a working project…please reply…i would be greatfull

  • raihan

    can somebody tell me what type of sensor i can choose for this project??

  • raihan

    im interested with this project…but i dunno at the programing part for LM3914…can somebody help me to work it out…

  • Arun kumar

    Its Usefull to us thank you

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