Tưới cây tự động theo độ ẩm đất, xem và chỉnh bằng điện thoại

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến điện dung cho điện áp 1,2–2,8V tùy độ ẩm (đất càng khô áp càng cao). ESP32 đọc ở GPIO34, đổi ra % theo 2 mốc hiệu chuẩn khô/ướt. Khi độ ẩm dưới ngưỡng, GPIO25 lên 3,3V mở MOSFET IRLZ44N, bơm nhận ~0,23A từ cổng USB 5V; MOSFET gần như không tỏa nhiệt (áp rơi < 0,02V). Trở 10kΩ kéo cổng MOSFET xuống GND để bơm không tự chạy lúc ESP32 khởi động; đi-ốt 1N5819 dập xung điện ngược khi bơm tắt. Phần mềm giới hạn mỗi lần bơm tối đa N giây, nghỉ tối thiểu giữa 2 lần và số lần tưới mỗi ngày.

Sơ đồ đấu dây

Mỗi màu là một dây. Chấm tròn là điểm hàn. Chạm vào tên dây trong bảng để làm nổi bật.

Danh sách linh kiện

Các bước làm

1. Chuẩn bị
   Mỏ hàn, thiếc, board hàn lỗ 5×7cm, header cái 15 chân ×2 để cắm ESP32, dây điện, ống silicon, xô/thùng nước. Không đặt mạch sát nước, nên cho vào hộp nhựa.
2. Hàn header cho ESP32
   Hàn 2 hàng header cái lên board lỗ rồi cắm ESP32 vào (không hàn thẳng ESP32).
3. Hàn MOSFET IRLZ44N
   Mặt có chữ hướng về bạn, chân từ trái sang phải: G – D – S. Chân S nối GND. Trở R1 100Ω từ chân G tới GPIO25 (silk D25). Trở R2 10kΩ từ chân G xuống GND.
4. Hàn máy bơm và đi-ốt
   Dây đỏ bơm (+) nối VIN (5V). Dây đen bơm (−) nối chân D của MOSFET. Đi-ốt 1N5819 hàn song song bơm: đầu có vạch trắng (K) về phía VIN, đầu kia về chân D. Tụ 470µF: chân dài vào VIN, chân có vạch (−) vào GND.
5. Nối cảm biến độ ẩm
   Cảm biến: VCC → 3V3 (KHÔNG dùng VIN 5V), GND → GND, AOUT → GPIO34 (silk D34). Cắm cảm biến xuống đất tới vạch kẻ, không ngập phần mạch điện phía trên.
6. Kiểm tra trước khi cắm điện
   Đồng hồ thang thông mạch: VIN–GND, 3V3–GND không được kêu. Đo D–S của MOSFET cũng không được kêu (nếu kêu là MOSFET chập hoặc cắm ngược).
7. Nạp code
   Arduino IDE 2 → Boards Manager cài "esp32 by Espressif". Mở auto_watering.ino, chọn board "DOIT ESP32 DEVKIT V1", bấm Upload (giữ nút BOOT nếu báo Connecting…).
8. Hiệu chuẩn
   Vào WiFi "MachGon-Tuoi" (mật khẩu machgon123), mở 192.168.4.1. Rút cảm biến ra để trong không khí → bấm "Đặt mốc KHÔ". Nhúng cảm biến vào cốc nước tới vạch → bấm "Đặt mốc ƯỚT". Cắm lại vào chậu.
9. Cài ngưỡng
   Mặc định: tưới khi độ ẩm < 35%, mỗi lần bơm tối đa 8 giây, nghỉ ít nhất 30 phút, tối đa 6 lần/ngày. Chậu nhỏ nên giảm thời gian bơm. Thử bấm "Tưới thử 3 giây" để xem lượng nước.

Code nạp cho mạch

Chọn board DOIT ESP32 DEVKIT V1.

/*
  Mạch Gọn — Tưới cây tự động theo độ ẩm đất (ESP32)
  Board : DOIT ESP32 DEVKIT V1
  Chân  : GPIO34 <- AOUT cảm biến độ ẩm điện dung (cấp 3V3)
          GPIO25 -> R100 -> cổng MOSFET IRLZ44N (bơm 5V ở cực D)
  Lần đầu: WiFi "MachGon-Tuoi" (mật khẩu machgon123) -> 192.168.4.1
*/
#include <Arduino.h>
#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
#include <ESPmDNS.h>
#include <Preferences.h>

// ---- Cấu hình ----
const uint8_t PIN_SOIL = 34;
const uint8_t PIN_PUMP = 25;
const uint8_t PIN_LED  = 2;
const char* AP_SSID  = "MachGon-Tuoi";
const char* HOSTNAME = "tuoicay";
const uint32_t SAMPLE_MS = 2000;          // đọc cảm biến mỗi 2 giây
const uint32_t DAY_MS = 24UL * 3600UL * 1000UL;
const uint16_t PUMP_HARD_MAX_S = 60;      // giới hạn cứng, không cài vượt được

struct Settings {
  int dryRaw = 2900;      // giá trị ADC khi khô (ngoài không khí)
  int wetRaw = 1300;      // giá trị ADC khi ngập nước
  int onBelow = 35;       // bật tưới khi độ ẩm < %
  int pumpSec = 8;        // mỗi lần bơm tối đa (giây)
  int restMin = 30;       // nghỉ tối thiểu giữa 2 lần (phút)
  int maxPerDay = 6;      // tối đa số lần tự tưới / 24h
  bool autoOn = true;
} S;

WebServer server(80);
Preferences prefs;
int rawNow = 0, pctNow = 0;
bool sensorOk = true;
bool pumping = false;
uint32_t pumpStart = 0, pumpLimitMs = 0, lastWater = 0, dayStart = 0, lastSample = 0;
int waterToday = 0;
bool everWatered = false;
String lastReason = "Chưa tưới";

void loadSettings() {
  S.dryRaw = prefs.getInt("dry", S.dryRaw);
  S.wetRaw = prefs.getInt("wet", S.wetRaw);
  S.onBelow = prefs.getInt("on", S.onBelow);
  S.pumpSec = prefs.getInt("sec", S.pumpSec);
  S.restMin = prefs.getInt("rest", S.restMin);
  S.maxPerDay = prefs.getInt("max", S.maxPerDay);
  S.autoOn = prefs.getBool("auto", S.autoOn);
}
void saveSettings() {
  prefs.putInt("dry", S.dryRaw); prefs.putInt("wet", S.wetRaw); prefs.putInt("on", S.onBelow);
  prefs.putInt("sec", S.pumpSec); prefs.putInt("rest", S.restMin); prefs.putInt("max", S.maxPerDay);
  prefs.putBool("auto", S.autoOn);
}

int readSoilRaw() {
  long sum = 0;
  for (int i = 0; i < 16; i++) { sum += analogRead(PIN_SOIL); delayMicroseconds(300); }
  return sum / 16;
}

int rawToPct(int raw) {
  if (S.dryRaw == S.wetRaw) return 0;
  long p = (long)(S.dryRaw - raw) * 100 / (S.dryRaw - S.wetRaw);
  return constrain((int)p, 0, 100);
}

void pumpOn(uint32_t seconds, const String& reason) {
  if (pumping) return;
  seconds = constrain(seconds, 1u, (uint32_t)PUMP_HARD_MAX_S);
  digitalWrite(PIN_PUMP, HIGH);
  digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
  pumping = true; pumpStart = millis(); pumpLimitMs = seconds * 1000UL;
  lastReason = reason;
  Serial.printf("Bom BAT %lus (%s)\n", (unsigned long)seconds, reason.c_str());
}
void pumpOff() {
  digitalWrite(PIN_PUMP, LOW);
  digitalWrite(PIN_LED, LOW);
  if (pumping) { pumping = false; lastWater = millis(); everWatered = true; Serial.println("Bom TAT"); }
}

void controlLoop() {
  uint32_t now = millis();
  if (pumping && now - pumpStart >= pumpLimitMs) pumpOff();      // luôn cắt bơm khi hết giờ
  if (now - dayStart >= DAY_MS) { dayStart = now; waterToday = 0; }
  if (now - lastSample < SAMPLE_MS) return;
  lastSample = now;
  rawNow = readSoilRaw();
  // cảm biến tuột dây/đứt: giá trị dính sát 0 hoặc 4095
  sensorOk = rawNow > 200 && rawNow < 4000;
  pctNow = rawToPct(rawNow);
  if (!sensorOk) { if (pumping && lastReason.startsWith("Tự động")) pumpOff(); return; }
  if (!S.autoOn || pumping) return;
  bool rested = !everWatered || now - lastWater >= (uint32_t)S.restMin * 60000UL;
  if (pctNow < S.onBelow && rested && waterToday < S.maxPerDay) {
    waterToday++;
    pumpOn(S.pumpSec, "Tự động: đất " + String(pctNow) + "%");
  }
}

const char PAGE[] PROGMEM = R"HTML(<!doctype html><html lang="vi"><head><meta charset="utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1"><title>Tưới cây</title>
<style>
body{margin:0;font-family:system-ui,sans-serif;background:#052e16;color:#ecfdf5}
header{padding:14px;background:#064e3b;font-weight:700}
.card{margin:12px;padding:14px;background:#065f46;border-radius:14px}
.big{font-size:56px;font-weight:800;text-align:center}.sub{text-align:center;color:#a7f3d0}
.bar{height:14px;background:#022c22;border-radius:8px;overflow:hidden}.bar i{display:block;height:100%;background:#34d399}
label{display:flex;justify-content:space-between;align-items:center;margin:8px 0;gap:8px}
input[type=number]{width:90px;padding:7px;border-radius:8px;border:0;font:inherit}
button{font:inherit;border:0;border-radius:10px;padding:10px 14px;margin:4px 4px 0 0;background:#34d399;color:#022c22;font-weight:700}
button.g{background:#0f766e;color:#ecfdf5}.warn{background:#7f1d1d;padding:10px;border-radius:10px;display:none}
small{color:#a7f3d0}
</style></head><body><header>🌱 Tưới cây tự động <small id="ip"></small></header>
<div class="card"><div class="big" id="pct">--%</div><div class="bar"><i id="b" style="width:0"></i></div>
<p class="sub" id="st">Đang đọc…</p><div class="warn" id="err">⚠ Không đọc được cảm biến: kiểm tra dây AOUT/VCC/GND.</div>
<button onclick="water(3)">Tưới thử 3 giây</button><button class="g" onclick="post('/api/stop')">Dừng bơm</button></div>
<div class="card"><b>Cài đặt</b>
<label>Tự động tưới <input type="checkbox" id="auto"></label>
<label>Tưới khi độ ẩm dưới (%) <input type="number" id="on" min="5" max="90"></label>
<label>Mỗi lần bơm tối đa (giây) <input type="number" id="sec" min="1" max="60"></label>
<label>Nghỉ ít nhất giữa 2 lần (phút) <input type="number" id="rest" min="1" max="1440"></label>
<label>Tối đa số lần/ngày <input type="number" id="max" min="1" max="48"></label>
<button onclick="save()">Lưu cài đặt</button></div>
<div class="card"><b>Hiệu chuẩn cảm biến</b><br><small>Giá trị thô hiện tại: <span id="raw">-</span> (khô=<span id="d">-</span>, ướt=<span id="w">-</span>)</small><br>
<button class="g" onclick="post('/api/cal?m=dry')">Đặt mốc KHÔ (để ngoài không khí)</button>
<button class="g" onclick="post('/api/cal?m=wet')">Đặt mốc ƯỚT (nhúng nước)</button></div>
<div class="card"><b>WiFi nhà</b><br><small id="ws"></small>
<label>Tên <input id="ssid" style="width:60%;padding:7px;border-radius:8px;border:0"></label>
<label>Mật khẩu <input id="pass" type="password" style="width:60%;padding:7px;border-radius:8px;border:0"></label>
<button onclick="wifi()">Lưu & khởi động lại</button></div>
<script>
const $=i=>document.getElementById(i);let loaded=false;
async function post(u,b){const r=await fetch(u,{method:'POST',body:b});tick();return r}
function water(s){post('/api/water?s='+s)}
async function save(){const p=new URLSearchParams();['on','sec','rest','max'].forEach(k=>p.append(k,$(k).value));p.append('auto',$('auto').checked?1:0);await post('/api/settings',p);alert('Đã lưu')}
async function wifi(){await post('/api/wifi',new URLSearchParams({ssid:$('ssid').value,pass:$('pass').value}));alert('Đã lưu, mạch khởi động lại. Nối WiFi nhà rồi mở http://tuoicay.local')}
async function tick(){try{const s=await (await fetch('/api/state')).json();
$('pct').textContent=s.ok?s.pct+'%':'--';$('b').style.width=s.pct+'%';$('err').style.display=s.ok?'none':'block';
$('st').textContent=(s.pumping?'💧 Đang bơm… ':'')+'Lần cuối: '+s.reason+(s.ago>=0?' ('+s.ago+' phút trước)':'')+' · Hôm nay: '+s.today+'/'+s.max+' lần';
$('raw').textContent=s.raw;$('d').textContent=s.dry;$('w').textContent=s.wet;$('ip').textContent=s.ip;$('ws').textContent=s.sta?'Đã nối '+s.ssid:'Chưa nối WiFi nhà';
if(!loaded){['on','sec','rest','max'].forEach(k=>$(k).value=s[k]);$('auto').checked=s.auto;loaded=true}}catch(e){}}
tick();setInterval(tick,2000);
</script></body></html>)HTML";

void setupWeb() {
  server.on("/", []() { server.send_P(200, "text/html; charset=utf-8", PAGE); });
  server.on("/api/state", []() {
    bool sta = WiFi.status() == WL_CONNECTED;
    long ago = everWatered ? (long)((millis() - lastWater) / 60000UL) : -1;
    String j = "{\"pct\":" + String(pctNow) + ",\"raw\":" + rawNow + ",\"ok\":" + (sensorOk ? "true" : "false") +
      ",\"pumping\":" + (pumping ? "true" : "false") + ",\"reason\":\"" + lastReason + "\",\"ago\":" + ago +
      ",\"today\":" + waterToday + ",\"dry\":" + S.dryRaw + ",\"wet\":" + S.wetRaw + ",\"on\":" + S.onBelow +
      ",\"sec\":" + S.pumpSec + ",\"rest\":" + S.restMin + ",\"max\":" + S.maxPerDay + ",\"auto\":" + (S.autoOn ? "true" : "false") +
      ",\"sta\":" + (sta ? "true" : "false") + ",\"ssid\":\"" + prefs.getString("ssid", "") + "\",\"ip\":\"" +
      (sta ? WiFi.localIP().toString() : WiFi.softAPIP().toString()) + "\"}";
    server.send(200, "application/json", j);
  });
  server.on("/api/water", HTTP_POST, []() {
    if (!sensorOk && server.arg("s").toInt() > 10) return server.send(400, "text/plain", "cảm biến lỗi");
    pumpOn(server.arg("s").toInt(), "Tưới tay"); server.send(200, "text/plain", "ok");
  });
  server.on("/api/stop", HTTP_POST, []() { pumpOff(); server.send(200, "text/plain", "ok"); });
  server.on("/api/settings", HTTP_POST, []() {
    S.onBelow = constrain(server.arg("on").toInt(), 5, 90);
    S.pumpSec = constrain(server.arg("sec").toInt(), 1, (int)PUMP_HARD_MAX_S);
    S.restMin = constrain(server.arg("rest").toInt(), 1, 1440);
    S.maxPerDay = constrain(server.arg("max").toInt(), 1, 48);
    S.autoOn = server.arg("auto") == "1";
    saveSettings(); server.send(200, "text/plain", "ok");
  });
  server.on("/api/cal", HTTP_POST, []() {
    int r = readSoilRaw();
    if (server.arg("m") == "dry") S.dryRaw = r; else S.wetRaw = r;
    if (abs(S.dryRaw - S.wetRaw) < 200) { server.send(400, "text/plain", "2 mốc quá gần nhau"); return; }
    saveSettings(); server.send(200, "text/plain", "ok");
  });
  server.on("/api/wifi", HTTP_POST, []() {
    prefs.putString("ssid", server.arg("ssid")); prefs.putString("pass", server.arg("pass"));
    server.send(200, "text/plain", "ok"); delay(500); ESP.restart();
  });
  server.onNotFound([]() { server.sendHeader("Location", "/"); server.send(302); });
  server.begin();
}

void setup() {
  pinMode(PIN_PUMP, OUTPUT); digitalWrite(PIN_PUMP, LOW);   // tắt bơm ngay khi khởi động
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
  analogSetPinAttenuation(PIN_SOIL, ADC_11db);
  prefs.begin("tuoi", false);
  loadSettings();
  WiFi.mode(WIFI_AP_STA);
  WiFi.softAP(AP_SSID, "machgon123");
  String ssid = prefs.getString("ssid", "");
  if (ssid.length()) {
    WiFi.begin(ssid.c_str(), prefs.getString("pass", "").c_str());
    uint32_t t = millis();
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && millis() - t < 15000) delay(250);
  }
  Serial.printf("AP %s %s | STA %s\n", AP_SSID, WiFi.softAPIP().toString().c_str(), WiFi.localIP().toString().c_str());
  if (MDNS.begin(HOSTNAME)) MDNS.addService("http", "tcp", 80);
  setupWeb();
  dayStart = millis();
}

void loop() {
  server.handleClient();
  controlLoop();
  static uint32_t lastCheck = 0;
  if (millis() - lastCheck > 30000) {
    lastCheck = millis();
    if (prefs.getString("ssid", "").length() && WiFi.status() != WL_CONNECTED) WiFi.reconnect();
  }
}

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Sửa lỗi thường gặp