植物感測與自動澆水：電容式感測器校正、水泵電路、四層防淹保護

charles · 發表於 2026-9-21 14:20:50

這篇的內容（18 段）

做完之後你會有
步驟 2：零件清單
感測這一段（NT$500 上下）
澆水這一段（NT$800 上下）
步驟 3：感測器的接線
為什麼只能用 GPIO32 到 GPIO39
量「乾」的那一點
量「濕」的那一點
⚠ 為什麼不能直接抄我的數字
步驟 6：把校正值寫回去
步驟 7：不要用沉水馬達
步驟 8：水泵的驅動電路
三顆零件各自在防什麼
為什麼不用繼電器模組
四層保護分別擋什麼
為什麼是「白天才澆」
步驟 13-2：讓 HA 發現感測器
通過這篇的標準

在買土壤濕度感測器之前，先記住一件事：不要買電阻式的。

網拍上兩三十塊、兩根叉子形狀裸露金屬片的那種，是電阻式。它靠「把電流灌進土裡、量電阻」來工作，而潮濕的土加上持續的直流電壓就是一個電鍍槽 —— 金屬電極會電解腐蝕，通常一兩個月就開始失準，半年左右完全報廢，而且失準的過程是慢慢漂移的，你會以為土真的變乾了。

電容式不一樣。它把電極用防焊漆完全蓋住，靠土壤的介電特性改變一個振盪電路的頻率來量濕度，金屬沒有跟土接觸，所以不會電解。貴不了多少（一片六七十），壽命是好幾年。

這篇從辨認你買到的是哪一種開始，做到一套四盆的自動澆水，中間包含水泵驅動電路為什麼要那三顆零件，以及四層防止淹水的保護。

做完之後你會有

四個 sensor.pen_zai_N_shi_du，0 到 100 的百分比，而且是用你自己的土校正出來的
一台會自己澆水的機器，而且韌體層級保證單次最多轉 90 秒 —— 就算 Home Assistant 當掉也一樣
一條「澆了水但濕度沒上升」的告警，水管掉了你會知道
一個不想自動澆水的人也能用的「只提醒」版本

步驟 1：先確認你手上的是不是真的電容式

看外觀：

電容式 —— 一整片長條 PCB（大約 9.8 x 2.3 cm），板面是全黑或全綠的防焊漆，看不到任何裸露的金屬，上半部有一顆八隻腳的小 IC（絲印通常是 555 或 TLC555）和幾顆電阻電容，下半部是一根沒有任何零件的探針，中間有一條白色的水位線
電阻式 —— 兩片一組：一片有兩根叉子狀的裸露金屬電極，另一片是有藍色可變電阻和 LM393 的比較板

通電測試（比看外觀可靠）：

把 VCC 接 3.3V、GND 接 GND、AO 用三用電表對 GND 量電壓。

拿在手上（空氣中）：應該是 2.5 到 3.0 V
把探針泡進水裡到白線為止：應該掉到 1.2 到 1.6 V

泡水完全不動、或讀到 3.7 V 左右拉不下來 → 板上的 555 振盪器沒在跑。可能是劣質品（有些賣家把電容式的外觀印在沒有 IC 的空板上），也可能是 VCC 接錯腳。退貨換一家。

⚠ 一定要用 3.3V 供電，不要用 5V

這片板子的輸出電壓是跟著供電電壓走的。用 5V 供電時，空氣中的輸出會接近 3.0 V 以上，逼近 ESP32 類比輸入的上限，量到的曲線頭部會被削平。用 3.3V 供電剛剛好。

步驟 2：零件清單

感測這一段（NT$500 上下）

ESP32 開發板 38 pin —— NT$160–260，關鍵字「ESP32 開發板 38pin」。選 38 pin 是因為要用到 GPIO34/35 這兩支只有 38 pin 版才拉出來的類比輸入腳
電容式土壤濕度感測器 v1.2 x4 —— 一片 NT$55–90，關鍵字「電容式土壤濕度感測器 v1.2」。買的時候看清楚是不是上面講的那個外觀
杜邦線母對母 20cm —— NT$40
麵包板 830 孔 —— NT$60，關鍵字「麵包板 830」。四顆感測器的 VCC 和 GND 要並在一起，沒有麵包板就得把四條線絞在一起插同一個孔

澆水這一段（NT$800 上下）

12V 蠕動泵 —— NT$320–520，關鍵字「蠕動泵 12V 加藥泵」。不要買沉水馬達，理由在步驟 7
IRLZ44N 邏輯準位 MOSFET —— NT$15–25，關鍵字「IRLZ44N」。不能用 IRF540N，那一顆要 10V 才會完全導通，3.3V 推不動
1N5819 蕭特基二極體 —— NT$3，關鍵字「1N5819」
電阻 220Ω 與 10kΩ 各一 —— 一包幾十塊
浮球開關（側裝或直立式，12V 以下） —— NT$50–90，關鍵字「水位浮球開關塑膠」
12V 2A 電源供應器 —— NT$150，關鍵字「12V 2A 變壓器 DC頭」
DC 母座端子台 —— NT$20，關鍵字「DC005 母座端子」。免焊，把變壓器的頭插進去就有 12V 的兩個螺絲端子
矽膠軟管內徑 4mm 兩公尺 —— NT$60
水箱 —— 家裡的水桶或收納箱就行

步驟 3：感測器的接線

感測器板上有三支針腳，絲印標示是 VCC / GND / AOUT（有些板子印 SIG）。

四顆感測器的 VCC 全部並在一起 → ESP32 的 GPIO27
四顆感測器的 GND 全部並在一起 → ESP32 的 GND
1 號的 AOUT → GPIO32
2 號的 AOUT → GPIO33
3 號的 AOUT → GPIO34
4 號的 AOUT → GPIO35

為什麼 VCC 接 GPIO27 而不是接 3V3

因為要能把感測器的電切掉。電容式雖然不會電解腐蝕，但持續通電還是會讓探針周圍的土微微發熱、影響讀值，而且四顆一直開著就是持續的耗電。我們只在量測前 0.5 秒通電。

電流算給你看：一顆電容式感測器的工作電流大約 5 mA，四顆是 20 mA。ESP32 單一 GPIO 的建議連續輸出是 20 mA、絕對最大 40 mA。所以四顆是上限。 要接五顆以上就得改用一顆小 MOSFET（2N7000）當電源開關，不能再直接掛在 GPIO 上。

為什麼只能用 GPIO32 到 GPIO39

ESP32 有兩組類比轉換器，ADC2 在 Wi-Fi 開著的時候不能用 —— 這是晶片的硬體限制，硬要用讀出來是亂數。ADC1 對應的就是 GPIO32 到 GPIO39 這八支。其中 GPIO34 到 GPIO39 只能當輸入，拿來接感測器正好。

步驟 4：先燒一份「只看原始電壓」的韌體

不要一開始就寫校正曲線。 校正的數字必須從你自己的土量出來，現在還沒有那兩個數字。

設定 → 附加元件 → ESPHome Device Builder → NEW DEVICE → 取名 plant-monitor → 選 ESP32 → 建立後按 EDIT，整份換成：

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