Cảm biến mưa
đo độ ướt bằng những giọt nước có kiểm soát

Mục tiêu không phải làm một trạm dự báo thời tiết. Tôi dùng bài này để học sinh thấy rằng một cảm biến rẻ tiền chỉ cho tín hiệu tương đối, và quy trình đo quyết định chất lượng dữ liệu nhiều không kém chương trình.

Sau bài này học sinh làm được

• Nêu được nguyên lí nước làm thay đổi độ dẫn giữa các vạch trên tấm dò.
• Đọc ngõ analog của module bằng ADC1 trên GPIO34.
• Thiết kế phép thử có biến độc lập là số giọt nước.
• Chọn ngưỡng ướt từ số liệu của chính tấm cảm biến.
• Phân biệt phát hiện bề mặt ướt với dự báo mưa.

Nước không được “đếm” trực tiếp

Hai nhóm đường kim loại trên tấm dò xen kẽ nhưng không chạm nhau. Khi khô, dòng giữa chúng rất nhỏ. Nước có ion tạo đường dẫn, làm điện trở giảm. Bo module biến thay đổi ấy thành điện áp ở chân AO; ESP32 đổi điện áp thành số ADC.

Vì sao cùng năm giọt mà số có thể khác

Một giọt lớn không bằng một giọt nhỏ. Nước nằm thành vũng nối nhiều vạch hơn nước trải mỏng. Khoáng chất trong nước, vết bẩn và lớp oxi hoá cũng làm độ dẫn thay đổi. Vì thế thí nghiệm phải dùng cùng ống nhỏ giọt, cùng loại nước và cùng vị trí.

Tách nước khỏi phần điện tử

1. Đặt ESP32 và bo module trên mặt bàn khô, cao hơn khay thử.
2. Đặt riêng tấm dò trong khay nhựa rồi nối cáp của nó về module.
3. Nối VCC → 3V3, GND → GND, AO → GPIO34.
4. Lắp LED ở GPIO23 qua điện trở 220 Ω.
5. Chạy thử khi tấm hoàn toàn khô trước khi lấy nước.

Mã dùng MicroPython cho ESP32. Chỉ nhỏ nước sạch lên tấm dò đặt trong khay; không để nước chạm bo ESP32 hay cổng USB.

# Moi lan chay, doi SO_GIOT thanh 0, 1, 3 hoac 5
from machine import ADC, Pin
import time

cam_bien = ADC(Pin(34))
cam_bien.atten(ADC.ATTN_11DB)
SO_GIOT = 0

print("Chuan bi mau", SO_GIOT, "giot trong 5 giay")
time.sleep_ms(5000)

tong = 0
for lan in range(10):
    tong += cam_bien.read()
    time.sleep_ms(100)

print(SO_GIOT, "giot - trung binh:", tong // 10)

Mỗi lần chạy chỉ đo một mức. Đổi SO_GIOT thành 0, 1, 3 hoặc 5; sau mỗi mức, thấm khô tấm và chờ số trở về vùng ban đầu rồi mới thử tiếp.

# Bai 15 - Cam bien mua analog
from machine import ADC, Pin
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_MUA = 34
CHAN_LED = 23
NGUONG_UOT = 2200      # thay bang nguong cua chinh tam cam bien
CHU_KY_MS = 500
# ====================

cam_bien = ADC(Pin(CHAN_MUA))
cam_bien.atten(ADC.ATTN_11DB)
led = Pin(CHAN_LED, Pin.OUT)

while True:
    do_uot = cam_bien.read()
    print("Do uot:", do_uot)

    # Voi module cua bai nay, be mat uot thuong cho so nho hon.
    if do_uot < NGUONG_UOT:
        led.on()
    else:
        led.off()

    time.sleep_ms(CHU_KY_MS)

Ngưỡng 2200 chỉ là số khởi đầu. Thay nó bằng giá trị nằm giữa vùng khô và vùng ướt đo được. Nếu module của bạn đổi chiều, chọn dấu so sánh theo dữ liệu thật.

Bảng số liệu có kiểm soát

Danh sách kiểm

• AO nối GPIO34 và module chỉ nhận 3,3 V.
• Tấm khô có vùng số ổn định trước khi thử.
• Mỗi mức dùng cùng ống, cùng vị trí và cùng thời gian chờ.
• Ngưỡng lấy từ bảng của chính tấm cảm biến.
• Toàn bộ nước nằm trong khay, cách xa bo và máy tính.

Công nghệ — thử sản phẩm bằng tiêu chí đo được

Không chấm sản phẩm chỉ vì LED đã sáng. Nhóm phải công bố vùng khô, vùng ướt, ngưỡng chọn và số lần cảnh báo sai trong năm lần thử lặp.

Địa lí — một điểm ướt không phải là dự báo

Tấm dò chỉ cho biết chính bề mặt của nó đang có nước. Dự báo thời tiết cần nhiều đại lượng, nhiều điểm quan trắc và mô hình. Đây là dịp tốt để tách dữ liệu quan sát tại chỗ khỏi một kết luận rộng hơn.