Surveiller l’humidité du sol de ses plantes avec un microcontrôleur, c’est le genre de projet maker qui m’a accroché dès les premières lignes de documentation. L’ESP32 couplé à un capteur d’humidité capacitif permet de construire un système d’arrosage automatique fiable, bien loin des sondes résistives qui s’oxydent en quelques semaines. Je vais vous détailler ici comment assembler, câbler et programmer ce montage de A à Z.
Comprendre la mesure d’humidité du sol avant de câbler quoi que ce soit
Avant de sortir le fer à souder, il faut comprendre ce qu’on mesure réellement. La teneur en eau du sol correspond au volume d’eau rapporté au volume total du substrat. Pour les sols naturels, ce maximum plafonne entre 50 et 60%. Au-delà, on parle de tourbe ou de substrats très poreux. Ce que capte le composant, c’est la constante diélectrique du milieu : l’air affiche εr = 1, les particules minérales entre 3 et 8, et l’eau atteint 80. C’est cet écart colossal qui rend la mesure capacitive pertinente.
Il existe plusieurs familles de capteurs, et le choix n’est pas anodin :
- Capteurs résistifs (conductivité électrique) : bon marché, mais corrosion rapide des électrodes et fiabilité médiocre sur la durée.
- Capteurs capacitifs basse fréquence (jusqu’à 1 MHz) : optimale résistance à l’oxydation, mais précision limitée et protection des électrodes parfois insuffisante.
- Capteurs capacitifs haute fréquence comme le VH400 ou le SMT 50 (16 MHz) : électrodes en PCB multicouche avec enrobage époxy, câble 10 m en polyuréthane. Bien plus robustes, mais sensibles au type de sol.
- Tensiomètre DAV-6440 Watermark : mesure la tension de l’eau dans le sol, durée de vie garantie 5 ans minimum, mais réponse lente et hystérésis notable.
- SMT 100 TDT (150 MHz+) : le haut de gamme, interfaces RS-485/Modbus/SDI-12, usage professionnel exclusif.
Pour ce projet avec un ESP32, je recommande un capteur capacitif, et particulièrement l’Iduino ME110. Ses caractéristiques sont claires : tension de fonctionnement de 3,3 à 5,5 VDC, tension de sortie de 0 à 3,0 VDC, courant de fonctionnement de seulement 5 mA, dimensions de 3,86 x 0,905 pouces pour 15 g. Ce composant exploite un oscillateur à fréquence fixe construit autour d’un circuit intégré 555 : il envoie une onde carrée au capteur, et plus l’humidité du sol augmente, plus la capacité augmente et la tension sur la ligne de signal diminue.
Câblage et conversion analogique : du brut au pourcentage lisible
Le branchement de l’Iduino ME110 sur l’ESP32 est direct. La broche signal du capteur se connecte sur le port analogique GPIO 15 de la carte. L’alimentation se fait en 3,3 V, ce qui correspond parfaitement à la plage de fonctionnement du composant.
L’ESP32 convertit la tension d’entrée sur une plage de 0 à 4095 (résolution 12 bits). 0 correspond à un sol très humide, 4095 à un sol complètement sec. Pour rendre cette valeur lisible, on applique une conversion simple :
| Valeur brute ADC | Calcul | Pourcentage humidité | État du sol |
|---|---|---|---|
| 0 | 100 – (0 / 40,95) | 100% | Très humide |
| 1434 | 100 – (1434 / 40,95) | ~65% | Correct |
| 2666 | 100 – (2666 / 40,95) | ~35% | Seuil d’arrosage |
| 4095 | 100 – (4095 / 40,95) | ~0% | Sol sec |
La formule est donc : humidité (%) = 100 – (valeur_ADC / 40,95). Dès que le pourcentage descend sous 35%, une LED connectée à la broche 4 s’allume pour simuler l’activation d’une électrovanne. Dans un montage réel, cette broche pilote un relais. Un point critique à ne pas négliger : positionner la sonde en zone racinaire, à distance optimale du goutteur, et prévoir un délai de 24 heures pour laisser l’excès d’eau s’écouler avant toute nouvelle mesure.
J’ai rencontré un bug intéressant lors d’un test avec une passerelle Dragino : dès que l’ESP32 communique avec cette gateway, la valeur analogique du capteur tombe à zéro malgré une connexion WiFi stable. Contrairement au DHT11 qui bénéficie de librairies dédiées très complètes, les capteurs capacitifs de sol n’ont pas encore d’équivalent aussi mature côté Arduino. À garder en tête si vous multipliez les modules sur le même bus.
Intégrer le capteur dans une infrastructure domotique avec MQTT
Un capteur qui mesure sans transmettre, c’est comme un système de sécurité sans alerte. L’ESP32 peut envoyer les données d’humidité vers un serveur via HTTP, ou mieux, via le protocole MQTT, qui s’intègre nativement dans la plupart des box domotiques.
Pour la configuration du firmware, Tasmota reste mon choix privilégié grâce à son interopérabilité et sa facilité de maintenance. Les alternatives ESPurna et ESPeasy existent, mais la communauté Tasmota est nettement plus active. L’environnement de développement PlatformIO dans l’éditeur Atom supporte plus de 400 cartes, dont l’ESP32 et le Wemos D1 mini. La configuration passe par deux fichiers clés : `platformio.ini` pour vérifier le port COM, et `user_config.h` pour le WiFi et l’adresse IP. La commande `IPAddress1` dans la console série (Alt + Shift + M) permet de récupérer l’IP après upload.
Si vous pensez étendre le projet vers une serre connectée pilotée par IA, ESPhome mérite votre attention pour sa gestion simplifiée du BLE Tracker. La plateforme lit immédiatement les capteurs Bluetooth Low Energy comme le Xiaomi Mi Flore (disponible autour de 21,98€ avec 55% de réduction), qui remonte humidité, température, ensoleillement et fertilité du sol via une adresse MAC configurable avec Bluetooth LE Étudier. Sa batterie tient une bonne année et, après un mois en terre, aucune oxydation n’a été constatée. La carte Lovelace avec le composant `lovelace-flower-card` exploite la base de données de l’application Xiaomi Home pour générer des automatisations par espèce, avec seuils min/max personnalisés. Un premier boot demande un délai notable avant que les données remontent, c’est normal.
Fabriquer son capteur connecté et éviter les pièges classiques
Pour un montage plus autonome, le combo Wemos D1 mini avec shield batterie, shield SHT30 et support pour batterie lithium 18650 s’assemble en moins d’une heure même pour un débutant. Les sondes SHT30, disponibles à 6€ sur AliExpress avec un câble d’un mètre, permettent de couvrir plusieurs pots sans multiplier les cartes. Le BME680 ajoute pression et qualité d’air si vous surveillez un espace fermé, et le TSL2591 complète le tableau avec l’ensoleillement. Attention : sur batterie, ce capteur coupe l’alimentation entre deux mesures pour minimiser la consommation, ce qui perturbe certains montages.
Pour surveiller deux jardinières simultanément, l’ESP32 peut alimenter deux capteurs capacitifs et deux sondes DS18B20 (1-wire) via ses GPIO. L’alimentation en 3,3 V convient aux sondes 1-wire, tandis que les capteurs capacitifs demandent du 5 V. Un régulateur HLK-5M05 intégré directement sur le PCB règle ce problème, avec une isolation électrique soignée côté 230 V. Ne jamais laisser de sondes nues sans protection adéquate : le risque de court-circuit lié à l’humidité est réel et peut endommager la carte définitivement.
