IoT-For-Beginners/translations/te/2-farm/lessons/2-detect-soil-moisture

నేల తేమ గుర్తించండి

నిత్య నరసింహన్ రూపొందించిన స్కెచ్‌నోట్. పెద్ద వెర్షన్ కోసం చిత్రం క్లిక్ చేయండి.

ఈ పాఠం మైక్రోసాఫ్ట్ రియాక్టర్ నుండి IoT ఫర్ బిగినర్స్ ప్రాజెక్ట్ 2 - డిజిటల్ వ్యవసాయ శ్రేణి భాగంగా బోధించబడింది.

పాఠం ముందు క్విజ్

పాఠం ముందు క్విజ్

పరిచయం

గత పాఠంలో మేము ఒక పరిసర లక్షణాన్ని కొలిచి దీన్ని మొక్క సమృద్ధి యొక్క పూర్వానుమానానికి ఉపయోగించడం చూశాము. ఉష్ణోగ్రత నియంత్రించవచ్చు, కానీ అది చాలా ఖరీదైనది, నియంత్రిత వాతావరణాలను అవసరం పడుతుంది. మొక్కల కోసం నియంత్రించగల సులభమైన పరిసర లక్షణం నీటే - దీనిని రోజువారీ పెద్ద సాంకేతిక పరిమాణాల నీటి పంపిణీ వ్యవస్థలు నుండి చిన్న పిల్లలు తమ తోటలకు నీటి పార్చడం ద్వారా నియంత్రిస్తారు.

ఈ పాఠంలో మీరు నేల తేమ కొలవడం గురించి నేర్చుకుంటారు, తరువాతి పాఠంలో మీరు ఆటోమేటెడ్ నీటి పంపిణీ వ్యవస్థని ఎలా నియంత్రించాలి అనేది నేర్చుకుంటారు. ఈ పాఠం మూడవ సెన్సార్‌ను పరిచయం చేస్తుంది, మీరు ఇప్పటికే లైట్ సెన్సార్ మరియు ఉష్ణోగ్రత సెన్సార్ ఉపయోగించారు కనుక, ఈ పాఠంలో మీరు సెన్సార్లు మరియు యాక్చ్యువేటర్లు IoT పరికరాలతో ఎలా సంభాషిస్తాయో వివరంగా తెలుసుకుంటారు, అదే విధంగా నేల తేమ సెన్సార్ ఎలా డేటా పంపుతుందో అర్థం చేసుకోవచ్చు.

ఈ పాఠంలో మేము కవర్ చేయబోయే విషయాలు:

• నేల తేమ
• సెన్సార్లు IoT పరికరాలతో ఎలా సంభాషిస్తాయో
• నెల్లో తేమ స్థాయిలను కొలవడం
• సెన్సార్ కాలిబ్రేషన్

నేల తేమ

మొక్కలు పెరగడానికి నీరు అవసరం. అవి మొత్తం మొక్కలో నీటిని గ్రహిస్తాయి, ఎక్కువ భాగం వేరుల వ్యవస్థ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. మొక్క నీటిని మూడు ముఖ్యమైన వాటికోసం ఉపయోగిస్తుంది:

• ఫోటోసిన్తెసిస్ - మొక్కలు నీరు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు వెలుతురు ఉపయోగించి రసాయన చర్య ద్వారా కార్బోహైడ్రేట్లు మరియు ఆక్సిజన్ ఉత్పత్తి చేస్తాయి.
• ట్రాన్స్‌పిరేషన్ - మొక్కలు ఆకులలోని రంధ్రాల ద్వారా గాలి నుండి కార్బన్ డయాక్సైడ్ పంపిణీకి నీటిని diffusion కి ఉపయోగిస్తాయి. ఈ ప్రక్రియ కూడా మొక్కలో పోషకాలు ప్రేరేపిస్తుంది మరియు మొక్కను చల్లపరిచే విధంగా, మనుషులు ఎలాగైనా స్వెల్ట్ చేస్తారన్నట్లే ఉంటుంది.
• నిర్మాణం - మొక్కల నిర్మాణం నిలబెట్టుకోవడానికి కూడా నీరు అవసరం - అవి 90% నీరు (మనుషులు కంటే 60% మాత్రమే), ఈ నీరు కణాలను కఠినంగా ఉంచుతుంది. మొక్కకు సరిపడా నీరు లేని పరిస్థితిలో అది ఎడుతుంది మరియు చివరికి చనిపోతుంది.

✅ కొంత పరిశోధన చేయండి: ట్రాన్స్‌పిరేషన్ ద్వారా ఎంత నీరు కోల్పోతుంది?

వేర్లు మొక్క పెరిగే నేలలో నీటిని గ్రహిస్తాయి. నేలలో తక్కువ నీరు ఉంటే మొక్క అవసరమైనంత నీరు గ్రహించలేం, ఎక్కువ నీరు ఉంటే వేర్లు పని చేయటానికి అవసరమైన ఆక్సిజన్ గ్రహించలేవు. దీనివల్ల వేర్లు చనిపోతాయి మరియు మొక్క పాలు పోషకాలు తగినన్ని పొందలేకపోతుంది.

రైతువుకు ఉత్తమ మొక్క వృద్ధి కావాలంటే, నేల తేమ ఎక్కువ లేక తక్కువగా ఉండకూడదు. IoT పరికరాలు నేల తేమను కొలిచే ద్వారా ఇది సాధించడానికి సహాయం చేస్తాయి, అప్పుడు రైతు తాము అవసరమైనప్పుడు మాత్రమే నీరు పోసుకోవచ్చు.

నేల తేమను కొలవే పద్ధతులు

ఈ క్రింది వివిధ రకాల సెన్సార్లు నేల తేమను కొలవడానికి ఉపయోగిస్తారు:

• రిసిస్టివ్ - రిసిస్టివ్ సెన్సార్‌లో రెండు ప్రోబ్‌లు నేలలోకి వెళ్ళతాయి. ఒక ప్రోబ్ కి విద్యుత్ ప్రవాహం పంపబడుతుంది, మరొక ప్రోబ్ తీసుకువస్తుంది. సెన్సార్ ఆ తర్వాత నేల నిరోధాన్ని కొలుస్తుంది - రెండవ ప్రోబ్ వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహం ఎంత తగ్గిందో కొలుస్తుంది. నీరు మంచి విద్యుత్ చాలకుడు కాబట్టి, నేల నీరు ఎక్కువగా ఉంటే నిరోధం తక్కువగా ఉంటుంది.

  

  💁 మీరు రెండు మెటల్ ముక్కలు, ఉదాహరణకు పూలు, కొన్ని సెంటీమీటర్ల దూరంలో ఉంచి, వాటి మధ్య నిరోధాన్ని మల్టీమీటర్ ఉపయోగించి కొలవడం ద్వారా రిసిస్టివ్ నేల తేమ సెన్సార్‌ను నిర్మించవచ్చు.

• కెపాసిటివ్ - కెపాసిటివ్ తేమ సెన్సార్ ఒక పాజిటివ్ మరియు నెగెటివ్ ఎలక్ట్రికల్ ప్లేట్ మధ్య నిల్వ చేయగల ఎలక్ట్రిక్ ఛార్జ్ (కెపాసిటెన్స్) కొలుస్తుంది. నేల కెపాసిటెన్స్ తేమ స్థాయితో మారుతుంది, దీన్ని వోల్టేజ్ గా మార్చవచ్చును, ఇది IoT పరికరం ద్వారా కొలవబడుతుంది. నేల తేమ ఎక్కువైతే బయట వచ్చే వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటుంది.

  

ఇవి రెండు అనలాగ్ సెన్సార్లు, నేల తేమ సూచించడానికి వోల్టేజ్ ఇస్తాయి. అప్పుడు ఈ వోల్టేజ్ ఎలా మీ కోడ్ కు వస్తుంది? ముందుగా సెన్సార్లు మరియు యాక్చ్యువేటర్లు IoT పరికరాలతో ఎలా మాట్లాడతాయో చూద్దాం.

సెన్సార్లు IoT పరికరాలతో ఎలా సంభాషిస్తాయో

ఇప్పటివరకు మీరు పలు సెన్సార్లు మరియు యాక్చ్యువేటర్లు గురించి నేర్చుకున్నారు, ఇవి మీరు ఫిజికల్ హార్డ్‌వేర్ ప్రయోగాలు చేస్తూ ఉంటే మీ IoT డెవ్ కిట్ తో కమ్యూనికేట్ చేస్తున్నాయి. కానీ ఈ కమ్యూనికేషన్ ఎలా పనిచేస్తుంది? నేల తేమ సెన్సార్ నుండి మాపిన నిరోధం ఎలా కోడ్ లో ఉపయోగించే సంఖ్య అవుతుంది?

అధిక భాగం సెన్సార్లు, యాక్చ్యువేటర్లతో కమ్యూనికేట్ చేయడానికి మీరు కొంత హార్డ్‌వేర్ మరియు కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్ అవసరం — అంటే డేటాను పంపడం, స్వీకరించడానికి ఉల్లిఖించబడిన మార్గం. ఉదాహరణకి కెపాసిటివ్ నేల తేమ సెన్సార్:

• ఈ సెన్సార్ IoT పరికరానికి ఎలా కనెక్ట్ అవుతుంది?
• ఇది అనలాగ్ సిగ్నల్ అయిన వోల్టేజ్ కొలుస్తే, ఇది విలువ యొక్క డిజిటల్ ప్రాతినిధ్యం సృష్టించడానికి ADC అవసరం, ఈ విలువ మార్పిడి వోల్టేజ్ రూపంలో 0లు మరియు 1లు పంపుతుంది - కానీ ఒక్కో బిట్ ఎంతసేపు పంపబడుతుంది?
• సెన్సార్ డిజిటల్ విలువ ఇస్తే, అది 0లు మరియు 1ల వరుసగా ఉంటుంది, ఒక్కో బిట్ ఎంతసేపు పంపబడుతుంది?
• వోల్టేజ్ 0.1 సెకన్లు ఎక్కువ ఉంటే అది ఒక 1 bit, రెండు పరస్పరమైన 1 bits, లేదా 10 bitsనా?
• సంఖ్య ఎక్కడ ప్రారంభమవుతుంది? 00001101 25నా లేదా మొదటి 5 bits గత విలువ ముగింపు?

హార్డ్‌వేర్ డేటా పంపే ఫిజికల్ కనెక్టివిటీని ఇస్తుంది, విభిన్న కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్‌లు డేటా సరైన విధంగా పంపించే/స్వీకరించేలా చూస్తాయి.

జనరల్ పర్పస్ ఇన్‌పుట్ ఔట్పుట్ (GPIO) పిన్లు

GPIO మీ IoT పరికరం కు హార్డ్‌వేర్ కనెక్ట్ చేయడానికి ఉపయోగించే పిన్‌ల సముదాయమే, ఇవి చాలా వరకు Raspberry Pi లేదా Wio టెర్మినల్ వంటి IoT డెవలపర్ కిట్లలో ఉంటాయి. మీరు ఈ విభాగంలో వివరించిన వివిధ కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్‌లను GPIO పిన్ల ద్వారా ఉపయోగించవచ్చు. కొంత GPIO పిన్లు సాధారణంగా 3.3V లేదా 5V వోల్టేజ్ ఇస్తాయి, కొన్ని పిన్లు గ్రౌండ్‌, మరికొన్ని ప్రోగ్రామబుల్‌గా వోల్టేజ్ పంపడం (ఔట్‌పుట్) లేదా స్వీకరించడం (ఇన్‌పుట్) దాని ఆధారంగా అమర్చవచ్చు.

💁 ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ వోల్టేజ్‌ని గ్రౌండ్‌కు కనెక్ట్ చేయాలి. మీరు వోల్టేజ్‌ను బ్యాటరీ పాజిటివ్ (+ve) టెర్మినల్, మరియు గ్రౌండ్‌ను నెగెటివ్ (-ve) టెర్మినల్ గా భావించవచ్చు.

పైన చెప్పిన విధంగా కొన్ని డిజిటల్ సెన్సార్లు మరియు యాక్చ్యూవేటర్లకు GPIO పిన్లను డైరెక్ట్‌గా ఉపయోగించవచ్చు, ముందుగా లేదా అన్‌లో ఉండటం (high/low) కే సంబంధం ఉంటే. ఉదాహరణలు:

• బటన్. మీరు 5V పిన్ మరియు ఇన్‌పుట్ పిన్ మధ్య బటన్ కనెక్ట్ చేయవచ్చు. బటన్ నొక్కితే 5V పిన్ నుండి ఇన్‌పుట్ పిన్ వరకు సర్క్యూట్ పూర్తి అవుతుంది. కోడ్ నుండి ఇన్‌పుట్ పిన్ వోల్టేజ్ చదవవచ్చు, అది హై (5V) అయితే బటన్ నొక్కబడిందని అర్థం, లో (0v) అయితే లేదని అర్థం. వాస్తవ వోల్టేజ్ చదవబడదు, threshold కంటే ఎక్కువైతే 1, లేకపోతే 0 డిజిటల్ సిగ్నల్ చొప్పున వస్తుంది.

  

• LED. మీరు LED ని ఓట్‌పుట్ పిన్ మరియు గ్రౌండ్ పిన్ మధ్య కనెక్ట్ చేయవచ్చు (రెసిస్టర్ లేకపోతే LED దగ్ధమవుతుంది). కోడ్ ద్వారా ఔట్‌పుట్ పిన్ ను హైగా సెట్ చేస్తే 3.3V పంపబడుతుంది, ఇది LED కి విద్యుత్ ఇస్తుంది, LED వెలుగుతుందని అర్థం.

  

పెద్ద సెన్సార్లు కోసం, మీరు Digital sensors మరియు actuators కి డిజిటల్ డేటాను డైరెక్ట్‌గా పంపి అందుకోవడానికి లేదా ADC మరియు DAC కలిగిన controller boards ద్వారా అనలాగ్ sensors మరియు actuators తో మాట్లాడడానికి GPIO సారనౌపయోగిస్తారు.

💁 Raspberry Pi ఉపయోగిస్తుంటే, Grove Base Hat అనలాగ్ సెన్సార్ సిగ్నల్స్‌ను డిజిటల్‌గా మార్చి GPIO ద్వారా పంపేందుకు హార్డ్వేర్ ను కలిగి ఉంటుంది.

✅ మీరు GPIO పిన్లు ఉన్న IoT పరికరం ఉంటే, ఆ పిన్లను కనుగొని వాటి వోల్టేజ్, గ్రౌండ్, లేదా ప్రోగ్రామబుల్ పిన్లు ఏమిటో చూపించే స్కీమాటిక్ ఇమేజ్ కనుగొనండి.

అనలాగ్ పిన్లు

కొన్ని పరికరాలు, ఉదాహరణకు Arduino పరికరాలు, అనలాగ్ పిన్లు కలిగి ఉంటాయి. ఇవి GPIO పిన్లే కానీ డిజిటల్ సిగ్నల్ మాత్రమే కాకుండా అనలాగ్ ADC కలిగి ఉంటాయి, ఇది వోల్టేజ్ పరిధులను గణనీయమైన 数値 విలువలకు మార్చగలదు. సాధారణంగా ADC 10-బిట్ రిజల్యూషన్ కలిగి ఉంటుంది, అంటే 0-1,023 మధ్య విలువలకు వోల్టేజ్‌ను మార్చగలదు.

ఉదాహరణకు 3.3V బోర్డ్ పై, సెన్సార్ 3.3V ఇస్తే 1,023 విలువ వస్తుంది. 1.65V ఇస్తే 511 (సరిధి మధ్యలో).

💁 నైట్‌లైట్ - పాఠం 3 లో, లైట్ సెన్సార్ 0-1,023 విలువ ఇచ్చింది. Wio Terminal ద్వారా ఉంటే, సెన్సార్ అనలాగ్ పిన్ కు కనెక్ట్ అయింది. Raspberry Pi ఉంటే, సెన్సార్ బేస్ హ్యాట్ లోని అనలాగ్ పిన్ ద్వారా ADC కలిగిన భాగంతో కనెక్ట్ అయింది. వర్చువల్ పరికరం అనలాగ్ పిన్ నుండి 0-1,023 మధ్య విలువను సిమ్యులేట్ చేసిందిగా సెట్ చేయబడింది.

నేల తేమ సెన్సార్లు వోల్టేజ్ మీద ఆధారపడి ఉంటాయి కాబట్టి అనలాగ్ పిన్లు ఉపయోగిస్తాయి మరియు 0-1,023 విలువలను అందిస్తాయి.

ఇంటర్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (I²C)

I²C, ఉచ్చారణ I-squared-C, అనేది బహుళ కంట్రోలర్, బహుళ పరికరాల ప్రోటోకాల్, ఏ కనెక్ట్ అయిన పరికరం I²C బస్సుపై కంట్రోలర్ లేదా పరికరం పాత్రలో కమ్యూనికేట్ చేయగలదు (డేటాను బహిర్గతం చేసే కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థకు పేరు). డేటా నిర్దిష్ట అడ్రస్ ఉన్న ప్యాకెట్లుగా పంపబడుతుంది, ప్రతి ప్యాకెట్ కనెక్ట్ అయిన పరికరం అడ్రస్ కలిగి ఉంటుంది.

💁 ఈ మోడల్ మాస్టర్/స్లేవ్ అని పిలవబడింది కానీ సంబంధం ఉన్న దాసత్వం కారణంగా ఈ పదజాలం వదిలివేయబడింది. ఓపెన్ సోర్స్ హార్డ్వేర్ అసోసియేషన్ కంట్రోలర్/పరికరంగా మార్చుకుంది, కానీ మీరు ఇంకా పాత పదజాలాన్ని చూడవచ్చు.

పరికరాలు I²C బస్సుతో కనెక్ట్ కావాలంటే అడ్రస్ కలిగి ఉండాలి, ఇది సాధారణంగా పరికరంలో హార్డ్ కోడ్ అయిఉంటుంది. ఉదాహరణకు, Seeed గ్రోవ్ సెన్సార్ ప్రతి రకానికి ఒక ఎడ్రస్ ఉంటుంది, అందువలన అన్ని లైట్ సెన్సార్లు ఒకే అడ్రస్, అందులో బటన్లు వేరే అడ్రస్ కలిగి ఉంటాయి. కొన్ని పరికరాలు అడ్రస్ మార్చడానికి జంపర్ సెట్టింగ్స్ లేదా సాల్డరింగ్ ద్వారా మార్పులు చేయబడవచ్చు.

I²C బస్సులో 2 ప్రధాన వైర్లతో పాటు 2 పవర్ వైర్లు ఉంటాయి:

వైర్	పేరు	వివరణ
SDA	సీరియల్ డేటా	పరికరాల మధ్య డేటా పంపేందుకు ఈ వైర్ ఉపయోగించడం.
SCL	సీరియల్ క్లాక్	కంట్రోలర్ ఉన్న రేటుతో క్లాక్ సిగ్నల్ పంపే వైర్.
VCC	వోల్టేజ్ కామన్ కలెక్టర్	పరికరాలకు పవర్ ఇస్తుంది. ఇది SDA, SCL వైర్లకు కనెక్ట్ అయి పవర్ అందిస్తుంది, పుల్-అప్ రెసిస్టర్ ద్వారా, ఎవరూ కంట్రోలర్ కాకుంటే సిగ్నల్ ఆపుతుంటుంది.
GND	గ్రౌండ్	ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ కు కామన్ గ్రౌండ్ అందిస్తుంది.

డేటా పంపాలంటే, ఒక పరికరం మొదటి పరిస్థితిని ఇస్తుంది, దీని ద్వారా పంపడానికి సిద్ధంగా ఉందని తెలియజేస్తుంది. ఆ తర్వాత అది కంట్రోలర్ అవుతుంది. కంట్రోలర్ పంపదలచిన పరికరం అడ్రస్ మరియు చదవలేకవాలనే (read/write) సమాచారంతో పంపడం మొదలు పెడుతుంది. డేటా ట్రాన్స్మిట్ అయిన తర్వాత కంట్రోలర్ స్టాప్ పరిస్థితిని ఇస్తుంది, దీని ద్వారా ముగింపు తెలియజేస్తుంది. తరువాత మరొక పరికరం కంట్రోలర్ అవ్వకుండా డేటా పంపడం లేదా స్వీకరించడం మొదలుపెడుతుంది. I²C కి వేగ పరిమితులు ఉన్నాయి, మూడు వేర్వేరు మోడ్‌లు నిర్ణీత వేగాలలో నడుస్తాయి. అత్యంత వేగంగా ఉన్నది హై స్పీడ్ మోడ్, గరిష్ట వేగం 3.4Mbps (మెగాబిట్లు ప్రతి సెకను), అయితే చాలా తక్కువ పరికరాలు ఆ వేగాన్ని మద్దతు ఇస్తాయి. ఉదాహరణకు, రాస్ప్బెర్రీ పై 400Kbps (కిలోబిట్లు ప్రతి సెకను) వేగంతో త్వరిత మోడ్ వరకు పరిమితం అవుంది. స్టాండర్డ్ మోడ్ 100Kbps వేగంతో నడుస్తుంది.

💁 మీరు Grove Base hat తో రాస్ప్బెర్రీ పైను మీ IoT హార్డ్‌వేర్‌గా ఉపయోగిస్తుంటే, మీరు I²C సెన్సార్లతో కమ్యూనికేట్ చేయగలిగే బోర్డ్‌పై కొన్ని I²C సాకెట్లను చూడగలుగుతారు. అనలాగ్ Grove సెన్సార్లు కూడా an ADC తో I²C ఉపయోగించి అనలాగ్ విలువలను డిజిటల్ డేటాగా పంపుతాయి, కాబట్టి మీరు ఉపయోగించిన లైట్ సెన్సర్ అనలాగ్ పిన్‌ను సిమ్యులేట్ చేసింది, విలువ I²C ద్వారా పంపబడింది, ఎందుకంటే రాస్ప్బెర్రీ పై సాంకేతికంగా డిజిటల్ పిన్లను మాత్రమే మద్దతు ఇస్తుంది.

యూనివర్సల్ అసింక్రనస్ రిసీవర్-ట్రాన్స్‌మిటర్ (UART)

UART involves physical circuitry that allows two devices to communicate. Each device has 2 communication pins - transmit (Tx) and receive (Rx), with the Tx pin of the first device connected to the Rx pin of the second, and with the Tx pin of the second device connected to the Rx pin of the first. This allows data to be sent in both directions.

• Device 1 transmits data from its Tx pin, which is received by device 2 on it's Rx pin
• Device 1 receives data on its Rx pin that is transmitted by device 2 from its Tx pin

🎓 డేటా ఒక-ఒక్కబిట్‌గా పంపబడుతుంది, దీన్ని సీరియల్ కమ్యూనికేషన్ అని పిలుస్తారు. ఎక్కువ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్స్ మరియు మైక్రోకంట్రోలర్లు సీరియల్ పోర్ట్స్ కలిగి ఉంటాయి, అంటే సీరియల్ డేటాను పంపించగలిగే మరియు అందుకోగలిగే కనెక్షన్లు, ఇవి మీ కోడ్‌కి అందుబాటులో ఉంటాయి.

UART పరికరాల్లో baud రేటు (సింబల్ రేటు అని కూడా పిలవబడుతుంది) ఉంటది, అంటే డేటా బిట్స్ సెకనుకు పంపబడే లేదా అందుకోబడే వేగం. ఒక సాధారణ baud రేటు 9,600, అంటే 9,600 బిట్లు (0లు మరియు 1లు) ప్రతి సెకనుకు పంపబడతాయి.

UART ప్రారంభం మరియు ఆగము బిట్లను ఉపయోగిస్తుంది - అంటే, ఒక బైట్ (8 బిట్లు) డేటా పంపే ముందు ప్రారంభ బిట్ పంపిస్తుంది, అప్పుడు 8 బిట్లను పంపిన తర్వాత ఆగము బిట్ పంపుతుంది.

UART వేగం హార్డ్‌వేర్ పై ఆధారపడి ఉంటుంది, అయినా అత్యంత వేగవంతమైన అమలులు 6.5 Mbps (మెగాబిట్లు ప్రతి సెకను, లేదా గణనీయమైన bits సెకనుకు పంపబడతాయి) కంటే మించవు.

మీరు UART ను GPIO పిన్ల ద్వారా ఉపయోగించవచ్చు - ఒక పిన్ ను Tx గా మరియు మరొక పిన్ ను Rx గా సెట్ చేసి వాటిని మరొక పరికరంతో కనెక్ట్ చేయవచ్చు.

💁 మీరు Grove Base hat తో రాస్ప్బెర్రీ పైను మీ IoT హార్డ్‌వేర్‌గా ఉపయోగిస్తున్నట్లయితే, UART ప్రోటోకాల్ ఉపయోగించే సెన్సార్లతో కమ్యూనికేట్ చేయడానికి బోర్డ్ పై UART సాకెట్‌ను చూడగలుగుతారు.

సీరియల్ పెరిఫెరల్ ఇంటర్ఫేస్ (SPI)

SPI తక్కువ దూరాలలో సంప్రదింపులకు రూపొందించబడింది, ఉదాహరణకు మైక్రోకంట్రోలర్ నుండి ఫ్లాష్ మెమరీ వంటి స్టోరేజ్ పరికరంతో మాట్లాడటం. ఇది ఒక కంట్రోలర్/పెరిఫెరల్ మోడల్ పై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇందులో ఒక కంట్రోలర్ (సాధారణంగా IoT పరికరం ప్రాసెసర్) అనేక పెరిఫెరల్స్‌తో మాట్లాడుతుంది. కంట్రోలర్ అన్ని నియంత్రణలు నిర్వహిస్తుంది, పెరిఫెరల్‌ను ఎంచుకొని డేటా పంపడం లేదా కోరడం ద్వారా.

💁 I²C లాగా, కంట్రోలర్ మరియు పెరిఫెరల్ అనే పదాలు ఇటీవల పరిచయం అయ్యాయి, కాబట్టి మీరు పాత పదాలు ఇంకా వినవచ్చు.

SPI కంట్రోలర్లు 3 వైర్లను ఉపయోగిస్తాయి, ప్రతి పెరిఫెరల్‌కు 1 అదనపు వైర్ ఉంటుంది. పెరిఫెరల్స్ 4 వైర్లను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ వైర్లు:

వైర్	పేరు	వివరణ
COPI	Controller Output, Peripheral Input	కంట్రోలర్ నుండి పెరిఫెరల్‌కు డేటా పంపడానికి ఈ వైర్ ఉపయోగించబడుతుంది.
CIPO	Controller Input, peripheral Output	పెరిఫెరల్ నుండి కంట్రోలర్‌కు డాటాను పంపడానికి ఈ వైర్ ఉపయోగించబడుతుంది.
SCLK	సీరియల్ క్లాక్	ఈ వైర్ కంట్రోలర్ చేత నిర్ణయించబడిన రేటుతో క్లాక్ సిగ్నల్‌ను పంపిస్తుంది.
CS	చిప్ సెలెక్ట్	కంట్రోలర్ వద్ద ఒక కంటే ఎక్కువ వైర్లు ఉంటాయి, ఒక్కో పెరిఫెరల్‌కు ఒక వైర్ ఉంటది, ఇది సంబంధిత పెరిఫెరల్ పై CS వైర్‌కి కనెక్ట్ అవుతుంది.

CS వైర్ ఒక్కొక్క పెరిఫెరల్‌ను ఒక్కసారి చురుకుగా చేసే ఉపయోగంతో COPI మరియు CIPO వైర్లపై కమ్యూనికేషన్ జరుగుతుంది. కంట్రోలర్ పెరిఫెరల్ మార్చాల్సినప్పుడు, ప్రస్తుత క్రియాశీల పెరిఫెరల్‌కు కనెక్ట్ అయిన CS వైర్‌ను డియాక్టివేట్ చేస్తుంది, తరువాత తదుపరి కమ్యూనికేట్ చేయవలసిన పెరిఫెరల్‌కు కనెక్ట్ అయిన వైర్‌ను చురుకుగా చేస్తుంది.

SPI ఫుల్-డ్యుప్లెక్స్ కావడంతో, కంట్రోలర్ COPI మరియు CIPO వైర్ల ద్వారా ఒకే పెరిఫెరల్ నుంచి ఒకే సమయంలో డేటాను పంపవచ్చు మరియు అందుకోగలదు. SPI SCLK వైర్‌పై క్లాక్ సిగ్నల్‌ను ఉపయోగిస్తుంది పరికరాలను సమకాలీకరించడానికి, కాబట్టి UART లాగా స్టార్ట్ మరియు స్టాప్ బిట్ల అవసరం లేదు.

SPI కి వేగ పరిమితులు సున్నా, అమలులు ఎక్కువగా ఒక సెకనుకు అనేక మెగాబైట్ల డేటా ప్రసారం చేయగలవు.

IoT డెవలపర్ కిట్లు తరచుగా SPI ని కొన్ని GPIO పిన్లపై మద్దతిస్తాయి. ఉదాహరణకు, రాస్ప్బెర్రీ పైలో మీరు SPI కోసం GPIO పిన్లు 19, 21, 23, 24 మరియు 26 ఉపయోగించవచ్చు.

వైర్‌లెస్

కొన్ని సెన్సార్లు బ్లూటూత్ (ముఖ్యంగా బ్లూటూత్ లో ఎనర్జీ, BLE), LoRaWAN (లాంగ్ రేంజ్ తక్కువ శక్తి నెట్‌వర్కింగ్ ప్రోటోకాల్), లేదా WiFi వంటి సాధారణ వైర్‌లెస్ ప్రోటోకాల్‌లపై కమ్యూనికేట్ చేయగలవు. ఇవి దూరపు సెన్సార్లకు IoT పరికరం కి ఫిజికల్ కనెక్షన్ లేకుండానే కమ్యూనికేషన్ అందిస్తాయి.

అలాగే వ్యాపార భూమి తడి మోతాదు సెన్సార్లలో ఒక ఉదాహరణ ఉంది. ఇవి రైతు పొలంలోని నేల తడి తనిఖీ చేసి, ఆ డేటా LoRaWan ద్వారా హబ్ పరికరానికి పంపిస్తాయి, ఆ హబ్ ఆ డేటాను ప్రాసెస్ చేసి ఇంటర్నెట్ ద్వారా ఏమైనా పంపవచ్చు. ఇది సెన్సార్ IoT పరికరం నుండి దూరంగా ఉండే అవకాశం కల్పిస్తుంది, శక్తి వినియోగాన్ని తగ్గిస్తుంది, పెద్ద WiFi నెట్‌వర్క్‌లు లేదా పొడవాటి కేబుల్స్ అవసరాన్ని తగ్గిస్తుంది.

BLE ప్రసిద్ది పొందింది, ఉదాహరణకు ఫిట్నెస్ ట్రాకర్లలో, అవి ఉరికేపై అనేక సెన్సార్లను కలిపి మీ ఫోన్ ద్వారా BLE ద్వారా IoT పరికరానికి సెన్సార్ డేటా పంపుతాయి.

✅ మీరు మీ దగ్గర, మీ ఇంట్లో లేదా మీ పాఠశాలలో బ్లూటూత్ సెన్సార్లు ఉన్నాయా? వీటిలో ఉష్ణోగ్రత సెంసార్లు, ఆకుపై చొరవ సెన్సార్లు, పరికరం ట్రాకర్లు మరియు ఫిట్నెస్ పరికరాలు ఉండవచ్చు.

వ్యాపార పరికరాల కనెక్షన్ కోసం ఒక ప్రసిద్ధ విధానం Zigbee. Zigbee WiFi ఉపయోగించి పరికరాల మధ్య మెష్ నెట్‌వర్క్‌లను ఏర్పాటు చేస్తుంది, ప్రతి పరికరం సమీపంలోని దాదాపు అన్ని పరికరాలకు కనెక్ట్ అవుతుంది, ఇది జాలరి యొక్క వెబ్ లా అనేక కనెక్షన్లను ఏర్పడుతుంది. ఒక పరికరం ఇంటర్నెట్ కు సందేశం పంపాలనుకున్నప్పుడు, అది సమీప పరికరాలకు పంపుతుంది, ఆ పరికరాలు తిరిగి ఇతర సమీప పరికరాలకు ఆ సందేశాన్ని పంపుతుంటాయి, చివరికి ఒక కోఆర్డినేటర్ చేరి ఆ సందేశాన్ని ఇంటర్నెట్ కి పంపిస్తుంది.

🐝 Zigbee అంటే తేనె తేనెల పాటిక ముందుకు వెళ్ళే తేనెతేనేల డ్యాన్స్‌ను సూచిస్తుంది.

నేల లో తడి స్థాయిలు కొలవండి

మీరు నేల తడి కొలిచేందుకు నేల తడి సెన్సర్, IoT పరికరం, మరియు ఇంటి మొక్క లేదా సమీప నేల ప్యాచ్ ఉపయోగించవచ్చు.

పని - నేల తడి కొలవడం

మీ IoT పరికరం ఉపయోగించి నేల తడి కొలవడానికి సంబంధిత గైడ్‌లతో పని చేయండి:

• Arduino - Wio Terminal
• సింగిల్-బోర్డ్ కంప్యూటర్ - రాస్ప్బెర్రీ పై
• సింగిల్-బోర్డ్ కంప్యూటర్ - వర్చువల్ డివైస్

సెన్సార్ కాలిబ్రేషన్

సెన్సార్లు ప్రతిఘటన లేదా కెపాసిటెన్స్ వంటి విద్యుత్ లక్షణాలను కొలవడంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

🎓 ప్రతిఘటన (Resistance), ఓంస్ (Ω) లో కొలవబడుతుంది, ఇది ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ ఒక వస్తువులో ప్రయాణించడాన్ని ఎంత వెనక్కి తిప్పుతుందో సూచిస్తుంది. ఒక పదార్థానికి వోల్టేజ్ వర్తించబడినప్పుడు, దానిలో ప్రవహించే కరెంటు ఆ పదార్థం ప్రతిఘటనపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మీరు విద్యుత్ ప్రతిఘటన పేజీ-న Wikipedia లో మరింత చదవవచ్చు.

🎓 కెపాసిటెన్స్ (Capacitance), ఫారాడ్స్ (F) లో కొలవబడుతుంది, ఇది ఒక భాగం లేదా సర్క్యూట్ విద్యుత్ శక్తిని సేకరించి నిల్వ చేసుకోగల సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది. మీరు Capacitance పేజీ Wikipedia లో మరింత చదవవచ్చు.

ఈ కొలతలు ఎప్పుడూ ఉపయోగకరంగా ఉండవు - ఉదాహరణకు, ఒక ఉష్ణోగ్రత సెన్సర్ 22.5KΩ కొలితే! అందువల్ల కొలవబడిన విలువను ఉపయోగకరమైన ఒకక పరిస్థితికి మార్చడానికి కాలిబ్రేట్ చేయాలి - అంటే కొలవబడిన విలువలను కొలవాల్సిన పరిమాణంతో సరిపోల్చి, కొత్త కొలతలను సరైన యూనిట్లోకి మార్చటానికి.

కొన్ని సెన్సార్లు ముందుగానే కాలిబ్రేట్ చేసినవిగా వస్తాయి. ఉదాహరణకు, గత పాఠంలో మీరు ఉపయోగించిన ఉష్ణోగ్రత సెన్సర్ ముందుగానే కాలిబ్రేట్ చేయబడింది డిగ్రీ సెల్సియస్ (°C) లో ఉష్ణోగ్రత కొలతలను ఇస్తుంది. ఫ్యాక్టరీలో తొలి సెన్సర్ సృష్టించినప్పుడు అది అనేక తెలిసిన ఉష్ణోగ్రతలకు లోబడి మరియు ప్రతిఘటనను కొలుస్తారు. ఆ తర్వాత ఈ డేటాను ప్రతిఘటన (Ω) నుండి °Cకి మార్చే గణన తయారీలో ఉపయోగిస్తారు.

💁 ఉష్ణోగ్రత నుండి ప్రతిఘటన గణించడానికి ఫార్ములా Steinhart–Hart సమీకరణం అని పిలవబడుతుంది.

నేల తడి సెన్సార్ కాలిబ్రేషన్

నేల తడిని గ్రావిమెట్రిక్ లేదా వాల్యుమెట్రిక్ వాటర్ కంటెంట్ ద్వారా కొలుస్తారు.

• గ్రావిమెట్రిక్ అంటే కొలిచిన నేల యొక్క ధరల బరువులో నీటి బరువు, అంటే నీటి కిలోల సంఖ్య కొండినటిలో అందం కొరకు
• వాల్యుమెట్రిక్ అంటే కొలిచిన నేల యొక్క వాల్యూమ్‌లోని నీటి పరిమాణం, అంటే నీటి క్యూబిక్ మీటర్ల సంఖ్య కొండినటిలో అందం కొరకు

🇺🇸 అమెరికాలో, ఈ యూనిట్ల సुस్పష్టత కారణంగా, ఇవి కిలోల బదులు పౌండ్లలో, క్యూబిక్ మీటర్ల బదులు క్యూబిక్ అడుగుల్లో కొలవవచ్చు.

నేల తడి సెన్సార్లు విద్యుత్ ప్రతిఘటన లేదా కెపాసిటెన్స్ కొలవడం చేస్తాయి - ఇది నేల తడితోపాటు నేల రకం ఆధారంగా కూడా మారుతుంది, ఎందుకంటే నేలలో ఉన్న భాగాలు విద్యుత్ లక్షణాలను మారుస్తాయి. Ideally సెన్సార్లు కాలిబ్రేట్ చేయబడాలి - అంటే సెన్సార్ ఫలితాలను మరింత శాస్త్రీయ విధానంలో కొలవబడిన ఫలితాలతో సరిపోల్చడం. ఉదాహరణకు, ల్యాబ్ సంవత్సరంలో కొన్ని సార్లు తీసుకున్న నిర్దిష్ట పొలపు నమూనాల వాడకంతో గ్రావిమెట్రిక్ నేల తడి కొలవగలదు, ఆ సంఖ్యలు సెన్సార్ ఫలితాలకు సరిపోల్చటానికి ఉపయోగిస్తారు.

పై గ్రాఫ్ సెన్సార్‌ను ఎలా కాలిబ్రేట్ చేయాలో చూపుతుంది. వోల్టేజ్ ఒక నేల నమూనా కోసం రికార్డ్ చేయబడుతుంది, దీన్ని ల్యాబ్ లో తడి బరువు మరియు పొడి బరువు (తడి బరువును కొలవడం, తరువాత ఓవెన్ లో పొడిగా చేసి బరువు కొలవడం) తో పోల్చి కొలవబడుతుంది. కొన్ని కొలతలు తీసుకున్న తర్వాత, వాటిని గ్రాఫ్‌పై ప్లాట్ చేసి పాయింట్లకు సరిపడే లైన్ వేయబడుతుంది. ఆ లైన్ IoT పరికరం ద్వారా తీసుకున్న నేల తడి సెన్సార్ రీడింగ్లను అసలు నేల తడి కొలతల్లోకి మార్చడంలో ఉపయోగపడుతుంది.

💁 ప్రతిఘటన నేల తడి సెన్సార్ల కోసం, నేల యొక్క తటి స్థాయి పెరిగడంతో వోల్టేజ్ పెరుగుతుంది. కెపాసిటివ్ నేల తడి సెన్సార్ల కోసం వోల్టేజ్ తడి పెరిగే కొద్దీ తగ్గుతుంది, కాబట్టి వీటి గ్రాఫ్లు ఎక్కవకుండా దిగువకి ఊగుతాయి.

పై గ్రాఫ్ ఒక నేల తడి సెన్సార్ నుండి వోల్టేజ్ రీడింగ్‌ను చూపిస్తుంది, ఆ పాయింట్‌ను గ్రాఫ్上的 CCD లైన్ వరకు అనుసరిస్తే అసలైన నేల తడి కొలతలు లెక్కించవచ్చు.

ఈ విధానం రైతుకు బాధ్యత తక్కువ చేస్తుంది, కొద్దిగా ల్యాబ్ కొలతలను మాత్రమే తీసుకోవాలి, తరువాత వారు IoT పరికరాలను ఉపయోగించి నేల తడిని కొలవవచ్చు - కొలత తీసుకునే సమయం వేగవంతం అవుతుంది.

---

🚀 సవాలు

ప్రతిఘటన మరియు కెపాసిటివ్ నేల తడి సెన్సార్ల మధ్య చాలా తేడాలు ఉన్నాయి. ఈ తేడాలు ఏమిటి, ఏ సెన్సర్ రైతు ఉపయోగించడానికి ఉత్తమం? ఈ సమాధానం అభివృద్ధి చెందుతున్న దేశాలు మరియు అభివృద్ధి చెందిన దేశాల మధ్య మారుతుందా?

లెక్చర్ తర్వాత క్విజ్

Post-lecture quiz

సమీక్ష & స్వీయ అధ్యయనం

సెన్సార్లు మరియు యాక్చువేటర్లు ఉపయోగించే హార్డ్‌వేర్ మరియు ప్రోటోకాల్‌లపై చదవండి:

• GPIO Wikipedia పేజీ
• UART Wikipedia పేజీ
• SPI Wikipedia పేజీ
• I²C Wikipedia పేజీ
• Zigbee Wikipedia పేజీ

అసైన్‌మెంట్

మీ సెన్సార్‌ను కాలిబ్రేట్ చేయండి

---

ఇతరవివరణ: ఈ డాక్యుమెంట్‌ను AI అనువాద సేవ Co-op Translator ఉపయోగించి అనువదించబడింది. మేము నిశ్శంకతాన్నిఆశించగా, ఆటోమేటెడ్ అనువాదాల్లో తప్పులు లేదా అసత్యాలు ఉండవచ్చు గమనించండి. ఒరిజినల్ డాక్యుమెంట్ దాని స్థానిక భాషలోనే అధికారిక వనరుగా పరిగణించాలి. కీలకమైన సమాచారానికి, ప్రొఫెషనల్ మానవ అనువాదం సిఫార్సు చేయబడుతుంది. ఈ అనువాదం వలన ఏవైనా అపార్థాలు లేదా లోపాలు ఏర్పడినట్లయితే మేము బాధ్యత వహించము.