Βαθμονόμηση αισθητήρα υγρασίας εδάφους: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Υπάρχουν πολλοί μετρητές υγρασίας εδάφους στην αγορά για να βοηθήσουν τον κηπουρό να αποφασίσει πότε θα ποτίσει τα φυτά του. Δυστυχώς, η αρπαγή μιας χούφτας χώματος και η επιθεώρηση του χρώματος και της υφής είναι τόσο αξιόπιστη όσο πολλά από αυτά τα gadget! Μερικοί ανιχνευτές καταγράφουν ακόμη και «ξηρό» όταν βυθίζονται σε απεσταγμένο νερό. Οι φθηνοί αισθητήρες υγρασίας DIY του εδάφους είναι άμεσα διαθέσιμοι σε μέρη όπως το Ebay ή το Amazon. Παρόλο που θα δώσουν σήμα ανάλογα με την υγρασία του εδάφους, η σχέση εξόδου του αισθητήρα με τις απαιτήσεις της καλλιέργειας είναι πιο δύσκολη. Όταν αποφασίζετε να ποτίσετε τα φυτά σας, αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι πόσο εύκολο είναι για το φυτό να βγάλει νερό από τα αναπτυσσόμενα μέσα. Οι περισσότεροι αισθητήρες υγρασίας μετρούν την ποσότητα νερού στο έδαφος παρά το αν το νερό είναι διαθέσιμο στο φυτό. Το τενσιόμετρο είναι ο συνηθισμένος τρόπος μέτρησης του πόσο καλά το νερό είναι κολλημένο στο έδαφος. Αυτό το όργανο μετρά την πίεση που απαιτείται για την απομάκρυνση του νερού από τα αναπτυσσόμενα μέσα, οι κοινές μονάδες πίεσης που χρησιμοποιούνται στην εργασία πεδίου είναι χιλιοστά μπαρ και kPa. Για σύγκριση, η ατμοσφαιρική πίεση είναι περίπου 1000 millibars ή 100 kPa. Ανάλογα με την ποικιλία του φυτού και τον τύπο του εδάφους, τα φυτά μπορούν να αρχίσουν να μαραίνονται όταν η πίεση υπερβεί τα 100 mIllibars. Αυτό το εγχειρίδιο περιγράφει έναν τρόπο βαθμονόμησης ενός φθηνότερου και πιο άμεσα διαθέσιμου αισθητήρα υγρασίας έναντι DIY τενσιόμετρου. Παρόλο που αυτό θα μπορούσε να γίνει με το χέρι σχεδιάζοντας τα αποτελέσματα σε χαρτί, χρησιμοποιείται ένας απλός καταγραφικός δεδομένων και τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο ThingSpeak. Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη γρήγορη βαθμονόμηση ενός αισθητήρα υγρασίας του εδάφους σε μια αναφορά τενσιόμετρου, έτσι ώστε ο κηπουρός να μπορεί να λάβει τεκμηριωμένες αποφάσεις για το πότε θα αρδεύσει, θα εξοικονομήσει νερό και θα καλλιεργήσει υγιείς καλλιέργειες.

Προμήθειες:

Τα μέρη αυτού του Instructable βρίσκονται εύκολα αναζητώντας ιστότοπους όπως το Amazon ή το Ebay. Το πιο ακριβό εξάρτημα είναι ο αισθητήρας πίεσης MPX5010DP, ο οποίος είναι διαθέσιμος για λιγότερο από $ 10. Τα συστατικά που χρησιμοποιούνται σε αυτό το Εγχειρίδιο είναι: Χωρητικός αισθητήρας υγρασίας εδάφους v1.2ESP32 πίνακας ανάπτυξης Tropf Blumat κεραμικός αισθητήρας NXP αισθητήρας πίεσης MPX5010DP ή MPX5100DP Αντισταθμιστικά από καουτσούκ 6mm OD διαφανής πλαστικός σωλήνας2 100K αντιστάσεις 1M

Βήμα 1: Τενσιόμετρο

Ένα τενσιόμετρο εδάφους είναι ένας σωλήνας γεμάτος νερό με ένα πορώδες κεραμικό κύπελλο στο ένα άκρο και ένα μανόμετρο στο άλλο. Το κεραμικό άκρο του κυπέλλου είναι θαμμένο στο χώμα έτσι ώστε το κύπελλο να βρίσκεται σε στενή επαφή με το χώμα. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε νερό του εδάφους, το νερό θα περάσει έξω από το τενσιόμετρο και θα μειώσει την εσωτερική πίεση στο σωλήνα. Η μείωση της πίεσης είναι ένα άμεσο μέτρο της συγγένειας του εδάφους με το νερό και ένας δείκτης του πόσο δύσκολο είναι για τα φυτά να βγάλουν νερό.

Τα τενσιόμετρα είναι κατασκευασμένα για τον επαγγελματία καλλιεργητή, αλλά τείνουν να είναι ακριβά. Η Tropf-Blumat κατασκευάζει μια αυτόματη συσκευή ποτίσματος για την ερασιτεχνική αγορά η οποία χρησιμοποιεί κεραμικό καθετήρα για τον έλεγχο της άρδευσης. Ο καθετήρας από μία από αυτές τις μονάδες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή ενός τενσιόμετρου που κοστίζει μόνο λίγα δολάρια.

Η πρώτη εργασία είναι να διαχωρίσετε το πλαστικό διάφραγμα από την πράσινη κεφαλή του καθετήρα. Είναι ένα ποπ που ταιριάζει στο πράσινο κεφάλι, το συνετό κόψιμο και το κόψιμο θα χωρίσουν τα δύο μέρη. Μόλις χωριστεί, ανοίξτε μια τρύπα 1 mm στο σωλήνα διαφράγματος. Ο πλαστικός σωλήνας συνδέεται με τον σωλήνα στην κορυφή του διαφράγματος για μετρήσεις πίεσης. Η θέρμανση του άκρου του σωλήνα σε βραστό νερό θα μαλακώσει το πλαστικό για να διευκολύνει την τοποθέτηση. Εναλλακτικά, ένα παραδοσιακό πώμα από καουτσούκ που βαριέται θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αντί για ανακύκλωση του διαφράγματος. Η πίεση στον καθετήρα μπορεί να μετρηθεί απευθείας μετρώντας το ύψος μιας στήλης νερού που στηρίζεται σε σωλήνα U. Κάθε ίντσα νερού που υποστηρίζεται είναι ισοδύναμη με 2,5 χιλιοστά μπαρ πίεσης.

Πριν από τη χρήση, ο κεραμικός ανιχνευτής πρέπει να εμποτιστεί με νερό για μερικές ώρες για να βρέξει καλά το κεραμικό. Ο καθετήρας στη συνέχεια γεμίζει με νερό και το πώμα τοποθετείται. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε βραστό νερό για να αποφύγετε τη δημιουργία φυσαλίδων αέρα στο εσωτερικό του αισθητήρα. Ο καθετήρας στη συνέχεια εισάγεται σταθερά σε υγρό λίπασμα και αφήνεται να σταθεροποιηθεί πριν μετρήσει την πίεση.

Η πίεση του τενσιόμετρου μπορεί επίσης να μετρηθεί με ένα ηλεκτρονικό μανόμετρο όπως το MPX5010DP. Η σχέση μεταξύ πίεσης και τάσης εξόδου από το μετρητή βρίσκεται στο φύλλο δεδομένων του αισθητήρα. Εναλλακτικά, ο αισθητήρας μπορεί να βαθμονομηθεί απευθείας από ένα μανόμετρο σωλήνα U γεμάτο με νερό.

Βήμα 2: Αισθητήρας υγρασίας χωρητικού εδάφους

Ο χωρητικός αισθητήρας υγρασίας του εδάφους που βαθμονομήθηκε σε αυτό το Instructable ήταν το v1.2 άμεσα και φθηνά διαθέσιμο στο Διαδίκτυο. Αυτός ο τύπος αισθητήρα επιλέχθηκε έναντι των τύπων που μετρούν την αντίσταση του εδάφους επειδή οι ανιχνευτές μπορούν να διαβρωθούν και επηρεάζονται από το λίπασμα. Οι χωρητικοί αισθητήρες λειτουργούν μετρώντας πόσο το περιεχόμενο νερού αλλάζει τον πυκνωτή στον καθετήρα, ο οποίος με τη σειρά του παρέχει την τάση εξόδου του καθετήρα.

Θα πρέπει να υπάρχει αντίσταση 1Μ μεταξύ του σήματος και του πείρου γείωσης στον αισθητήρα. Παρόλο που η αντίσταση είναι τοποθετημένη στην κάρτα, μερικές φορές λείπει η σύνδεση γείωσης. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν αργή ανταπόκριση στις μεταβαλλόμενες συνθήκες. Υπάρχουν αρκετές λύσεις αν λείπει αυτή η σύνδεση. Οι ειδικοί στη συγκόλληση μπορούν να συνδέσουν την αντίσταση με τη γείωση στον πίνακα. Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εξωτερική αντίσταση 1Μ. Καθώς η αντίσταση αποφορτίζει έναν πυκνωτή στην έξοδο, αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί στο λογισμικό βραχυκυκλώνοντας τον πείρο εξόδου στιγμιαία στη γείωση πριν μετρήσετε τον αισθητήρα.

Βήμα 3: Καταγραφή δεδομένων

Το τενσιόμετρο και ο χωρητικός καθετήρας τοποθετούνται σταθερά μαζί σε ένα δοχείο φυτών που περιέχει υγρό λίπασμα τύρφης. Λίγες ώρες χρειάζονται για να εγκατασταθεί το σύστημα και να δώσει σταθερές ενδείξεις από τους αισθητήρες. Ένας πίνακας κυκλωμάτων ανάπτυξης ESP32 χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το Instructable για τη μέτρηση των εξόδων του αισθητήρα και τη δημοσίευση των αποτελεσμάτων στο ThingSpeak. Ο πίνακας κυκλωμάτων διατίθεται ευρέως από φθηνούς Κινέζους προμηθευτές και αρκετοί από τους πείρους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αναλογικές μετρήσεις τάσης. Καθώς ο αισθητήρας πίεσης εξάγει ένα σήμα 5V, αυτή η τάση μειώνεται στο μισό από τις δύο αντιστάσεις 100K για να αποφευχθεί ζημιά στο 3.3V ESP32. Άλλοι τύποι αισθητήρων μπορούν να συνδεθούν στο ESP32 με την προϋπόθεση ότι το σήμα εξόδου είναι συμβατό. Τελικά, το δοχείο φυτών αφήνεται να στεγνώσει φυσικά και οι ενδείξεις των αισθητήρων δημοσιεύονται κάθε 10 λεπτά στο ThingSpeak. Καθώς το ESP32 διαθέτει εφεδρικές ακίδες GPIO, μπορούν να προστεθούν και άλλοι αισθητήρες, όπως η θερμοκρασία και η υγρασία, για να δώσουν περισσότερες πληροφορίες για το περιβάλλον.

Βήμα 4: Πρόγραμμα ESP32

Θα πρέπει να δημιουργήσετε το δικό σας λογαριασμό ThingSpeak εάν δεν έχετε ήδη έναν.

Το σκίτσο του Arduino IDE για τη μέτρηση των εξόδων του αισθητήρα και τη δημοσίευσή τους στο ThingSpeak φαίνεται παρακάτω. Αυτό είναι ένα πολύ βασικό πρόγραμμα χωρίς σφάλματα παγίδευσης ή αναφοράς προόδου στη σειριακή θύρα, μπορεί να θέλετε να το διακοσμήσετε σύμφωνα με τις ανάγκες σας. Επίσης, πρέπει να εισαγάγετε το δικό σας ssid, τον κωδικό πρόσβασης και το κλειδί API πριν αναβοσβήσετε στο ESP32.

Μόλις συνδεθούν οι αισθητήρες και το ESP32 τροφοδοτηθεί από τροφοδοτικό USB, οι μετρήσεις αποστέλλονται στο ThingSpeak κάθε 10 λεπτά. Ενδέχεται να καθοριστούν διαφορετικοί χρόνοι ανάγνωσης στο πρόγραμμα.

ΣΧΕΔΙΟ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

#include WiFiClient client.

void setup () {

WiFi.mode (WIFI_STA); connectWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); πίεση επίπλευσης = analogRead (34); float cap = analogRead (35); πίεση = πίεση * 0,038; // Αλλαγή σε καθυστέρηση χιλιοστών (1000).

Url συμβολοσειράς = "/update? Api_key ="; // Δημιουργία συμβολοσειράς για ανάρτηση

url += "Το κλειδί σας API"; url += "& field1 ="; url += String (πίεση); url += "& field2 ="; url += String (cap); client.print (String ("GET") + url + "HTTP/1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Σύνδεση: κλείσιμο / r / n / r / n "); καθυστέρηση (600000)? // Επαναλάβετε κάθε 10 λεπτά}

void connectWiFi () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid", "password"); καθυστέρηση (2500)? }}

Βήμα 5: Αποτελέσματα και συμπεράσματα

Οι γραφικές παραστάσεις του ThingSpeak δείχνουν ότι οι ενδείξεις των αισθητήρων αυξάνονται καθώς η τύρφη στεγνώνει. Όταν καλλιεργείτε φυτά όπως οι ντομάτες σε τύρφη, η ένταση τενσιόμετρου των 60 millibars είναι ο βέλτιστος χρόνος για το πότισμα των φυτών. Αντί να χρησιμοποιήσετε ένα τενσιόμετρο, το διάγραμμα σκέδασης λέει ότι ο πολύ πιο ισχυρός και φθηνότερος χωρητικός αισθητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν ξεκινήσουμε την άρδευση όταν η ένδειξη του αισθητήρα φτάσει το 1900.

Συνοψίζοντας, αυτό το Instructable δείχνει πώς να βρείτε το σημείο ενεργοποίησης άρδευσης για έναν φθηνό αισθητήρα υγρασίας του εδάφους βαθμονομώντας το έναντι ενός τενσιόμετρου αναφοράς. Το πότισμα των φυτών στο σωστό επίπεδο υγρασίας θα δώσει μια πολύ πιο υγιή καλλιέργεια και θα εξοικονομήσει νερό.