Παρακολούθηση θερμοκρασίας & υγρασίας: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Υπάρχουν δύο σίγουροι τρόποι πυρκαγιάς για να σκοτώσετε γρήγορα τα φυτά σας. Ο πρώτος τρόπος είναι να τα ψήσετε ή να τα παγώσετε μέχρι θανάτου με ακραίες θερμοκρασίες. Εναλλακτικά, κάτω ή πάνω από το πότισμά τους θα προκαλέσει μαρασμό ή σήψη των ριζών. Φυσικά υπάρχουν και άλλοι τρόποι να παραμελήσετε ένα φυτό όπως η λανθασμένη σίτιση ή ο φωτισμός, αλλά αυτοί συνήθως χρειάζονται μέρες ή εβδομάδες για να έχουν μεγάλο αποτέλεσμα.

Παρόλο που έχω ένα αυτόματο σύστημα ποτίσματος, ένιωσα την ανάγκη να έχω ένα εντελώς ανεξάρτητο σύστημα παρακολούθησης θερμοκρασίας και υγρασίας σε περίπτωση μεγάλης βλάβης στην άρδευση. Η απάντηση ήταν να παρακολουθείται η θερμοκρασία και η περιεκτικότητα σε υγρασία του εδάφους χρησιμοποιώντας μια μονάδα ESP32 και να δημοσιεύονται τα αποτελέσματα στο διαδίκτυο. Μου αρέσει να βλέπω τα δεδομένα ως γραφήματα και γραφήματα και έτσι οι αναγνώσεις επεξεργάζονται στο ThingSpeak για να βρούμε τάσεις. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές άλλες υπηρεσίες IoT διαθέσιμες στο διαδίκτυο που θα στέλνουν μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου ή μηνύματα όταν ενεργοποιούνται. Αυτό το Instructable περιγράφει τον τρόπο δημιουργίας ενός αυτόνομου καταγραφέα θερμοκρασίας και υγρασίας. Το πανταχού παρόν DS18B20 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας στην περιοχή ανάπτυξης. Ένα DIY τενσιόμετρο παρακολουθεί πόσο νερό είναι διαθέσιμο για τα φυτά στα αναπτυσσόμενα μέσα. Αφού συλλεχθούν τα δεδομένα από αυτούς τους αισθητήρες από το ESP32, αποστέλλονται στο διαδίκτυο μέσω WiFi για ανάρτηση στο ThingSpeak.

Προμήθειες

Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για αυτήν την οθόνη είναι άμεσα διαθέσιμα στο Ebay ή στο Amazon. Digital Barometric Pressure Sensor Module Liquid Water Level Controller BoardDS18B20 Waterproof Temperature SensorTropf Blumat Ceramic ProbeESP32 Development Board 5k power power

Βήμα 1: Μέτρηση θερμοκρασίας

Η αδιάβροχη έκδοση του DS18B20 χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Οι πληροφορίες αποστέλλονται προς και από τη συσκευή μέσω μιας διασύνδεσης 1-Wire, έτσι ώστε να χρειάζεται να συνδεθεί μόνο ένα καλώδιο στο ESP32. Κάθε DS18B20 περιέχει έναν μοναδικό σειριακό αριθμό έτσι ώστε πολλά DS18B20 να μπορούν να συνδεθούν στο ίδιο καλώδιο και να διαβαστούν ξεχωριστά αν το επιθυμείτε. Οι βιβλιοθήκες και οι οδηγίες Arduino είναι άμεσα διαθέσιμες στο διαδίκτυο για τον χειρισμό της διεπαφής DS18B20 και 1-Wire που απλοποιεί σημαντικά την ανάγνωση δεδομένων σκίτσο.

Βήμα 2: Κατασκευή τενσιόμετρου

Το τενσιόμετρο είναι ένα κεραμικό κύπελλο γεμάτο με νερό σε στενή επαφή με τα αναπτυσσόμενα μέσα. Σε ξηρές συνθήκες, το νερό θα κινείται μέσα από το κεραμικό μέχρι να δημιουργηθεί αρκετό κενό στο κύπελλο για να σταματήσει οποιαδήποτε περαιτέρω κίνηση. Η πίεση στο κεραμικό κύπελλο δίνει μια εξαιρετική ένδειξη για το πόσο νερό είναι διαθέσιμο για τα φυτά. Ένας κεραμικός καθετήρας Tropf Blumat μπορεί να παραβιαστεί για να φτιάξει ένα τενσιόμετρο DIY κόβοντας το πάνω μέρος του καθετήρα όπως φαίνεται στην εικόνα. Μια μικρή τρύπα γίνεται στο σωλήνα και 4 ίντσες από διάφανο πλαστικό σωλήνα πιέζονται πάνω στο σωλήνα. Η θέρμανση του σωλήνα σε ζεστό νερό θα μαλακώσει το πλαστικό και θα διευκολύνει τη λειτουργία. Το μόνο που μένει είναι να μουλιάσετε και να γεμίσετε τον αισθητήρα με βραστό νερό, να σπρώξετε τον αισθητήρα στο έδαφος και να μετρήσετε την πίεση. Υπάρχουν πολλές πληροφορίες σχετικά με τη χρήση τενσιόμετρων στο διαδίκτυο. Το κύριο πρόβλημα είναι να διατηρούμε τα πάντα χωρίς διαρροή. Οποιαδήποτε μικρή διαρροή αέρα μειώνει την αντίθλιψη και το νερό θα διαρρεύσει μέσα από το κεραμικό κύπελλο. Η στάθμη του νερού στον πλαστικό σωλήνα πρέπει να είναι περίπου μια ίντσα από την κορυφή και πρέπει να συμπληρώνεται με νερό όταν απαιτείται. Ένα καλό σύστημα χωρίς διαρροές χρειάζεται μόνο να συμπληρώνεται κάθε μήνα περίπου.

Βήμα 3: Αισθητήρας πίεσης

Ένας ψηφιακός πίνακας ελεγκτή στάθμης υγρού νερού Βαθμομετρικής πίεσης υγρού, ευρέως διαθέσιμος στο eBay, χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πίεσης τενσιόμετρου. Η μονάδα αισθητήρα πίεσης αποτελείται από ένα μετρητή τάσης που συνδέεται με έναν ενισχυτή HX710b με μετατροπέα D/A 24 bit. Δυστυχώς, δεν υπάρχει ειδική βιβλιοθήκη Arduino διαθέσιμη για το HX710b, αλλά η βιβλιοθήκη HX711 φαίνεται να λειτουργεί καλά χωρίς προβλήματα. Η βιβλιοθήκη HX711 θα βγάλει έναν αριθμό 24 bit ανάλογο με την πίεση που μετράται από τον αισθητήρα. Σημειώνοντας την έξοδο στο μηδέν και μια γνωστή πίεση, ο αισθητήρας μπορεί να βαθμονομηθεί για να παρέχει φιλικές προς το χρήστη μονάδες πίεσης. Είναι ζωτικής σημασίας όλες οι εργασίες και οι συνδέσεις του σωλήνα να είναι χωρίς διαρροές. Οποιαδήποτε απώλεια πίεσης προκαλεί τη διαφυγή νερού από το κεραμικό κύπελλο και το τενσιόμετρο θα χρειάζεται συχνή συμπλήρωση. Ένα σύστημα στεγανότητας θα λειτουργήσει για εβδομάδες πριν χρειαστεί περισσότερο νερό στο τενσιόμετρο. Εάν διαπιστώσετε ότι η στάθμη του νερού πέφτει για ώρες και όχι εβδομάδες ή μήνες, σκεφτείτε να χρησιμοποιήσετε κλιπ σωλήνων στις αρθρώσεις των σωλήνων.

Βήμα 4: Βαθμονόμηση αισθητήρα πίεσης

Η βιβλιοθήκη HX711 εξάγει έναν αριθμό 24 bit ανάλογα με την πίεση που μετρά ο αισθητήρας. Αυτή η ανάγνωση χρειάζεται μετατροπή σε πιο οικείες μονάδες πίεσης όπως psi, kPa ή millibars. Σε αυτό το Instructable millibars επιλέχθηκαν ως μονάδες εργασίας, αλλά η έξοδος μπορεί εύκολα να κλιμακωθεί σε άλλες μετρήσεις. Υπάρχει μια γραμμή στο σκίτσο Arduino για την αποστολή της ένδειξης ακατέργαστης πίεσης στη σειριακή οθόνη έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς βαθμονόμησης. Γνωστά επίπεδα πίεσης μπορούν να δημιουργηθούν καταγράφοντας την πίεση που απαιτείται για τη στήριξη μιας στήλης νερού. Κάθε ίντσα νερού που υποστηρίζεται θα δημιουργήσει πίεση 2,5 mb. Η ρύθμιση εμφανίζεται στο διάγραμμα, οι μετρήσεις λαμβάνονται σε μηδενική πίεση και μέγιστη πίεση από τη σειριακή οθόνη. Μερικοί άνθρωποι μπορεί να θέλουν να λαμβάνουν ενδιάμεσες αναγνώσεις, γραμμές που ταιριάζουν καλύτερα και όλα αυτά, αλλά ο μετρητής είναι αρκετά γραμμικός και η βαθμονόμηση 2 σημείων είναι αρκετά καλή! Είναι δυνατό να υπολογίσετε τον συντελεστή μετατόπισης και κλίμακας από δύο μετρήσεις πίεσης και να αναβοσβήνετε το ESP32 σε μια συνεδρία. Ωστόσο, μπερδεύτηκα εντελώς με τον αρνητικό αριθμητικό αριθμό! Η αφαίρεση ή η διαίρεση δύο αρνητικών αριθμών μου έσκασε το μυαλό; Πήρα την εύκολη διέξοδο και διόρθωσα πρώτα την αντιστάθμιση και ταξινόμησα τον συντελεστή κλίμακας ως ξεχωριστή εργασία. Πρώτα απ 'όλα, η ακατέργαστη έξοδος από τον αισθητήρα μετράται χωρίς να συνδέεται τίποτα με τον αισθητήρα. Αυτός ο αριθμός αφαιρείται από την ένδειξη ακατέργαστης εξόδου για να δώσει μηδενική αναφορά για καμία πίεση. Αφού αναβοσβήσει το ESP32 με αυτήν τη διόρθωση μετατόπισης, το επόμενο βήμα είναι να ρυθμίσετε τον συντελεστή κλιμάκωσης για να δώσει τις σωστές μονάδες πίεσης. Μια γνωστή πίεση εφαρμόζεται στον αισθητήρα χρησιμοποιώντας μια στήλη νερού γνωστού ύψους. Το ESP32 στη συνέχεια αναβοσβήνει με έναν κατάλληλο συντελεστή κλίμακας για να δώσει την πίεση στις επιθυμητές μονάδες.

Βήμα 5: Καλωδίωση

Υπάρχουν αρκετές εκδόσεις του πίνακα ανάπτυξης ESP32 στην άγρια φύση. Για αυτό το Instructable χρησιμοποιήθηκε μια έκδοση 30 ακίδων, αλλά δεν υπάρχει λόγος να μην λειτουργούν άλλες εκδόσεις. Εκτός από τους δύο αισθητήρες, το μόνο άλλο στοιχείο είναι μια αντίσταση έλξης 5k για το δίαυλο DS18B20. Αντί να χρησιμοποιείτε συνδετήρες ώθησης, όλες οι συνδέσεις συγκολλήθηκαν για καλύτερη αξιοπιστία. Ο πίνακας ανάπτυξης ESP32 είχε ενσωματωμένο ρυθμιστή τάσης, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί παροχή τάσης έως 12 V. Εναλλακτικά, η μονάδα μπορεί να τροφοδοτηθεί μέσω της υποδοχής USB.

Βήμα 6: Σκίτσο Arduino

Το σκίτσο Arduino για την οθόνη θερμοκρασίας και υγρασίας είναι αρκετά συμβατικό. Πρώτα απ 'όλα, οι βιβλιοθήκες εγκαθίστανται και ξεκινούν. Στη συνέχεια, η σύνδεση WiFi είναι έτοιμη να δημοσιεύσει δεδομένα στο ThingSpeak και να διαβάσουν οι αισθητήρες. Οι ενδείξεις πίεσης μετατρέπονται σε millibars πριν αποσταλούν στο ThingSpeak με τις ενδείξεις θερμοκρασίας.

Βήμα 7: Εγκατάσταση

Το ESP32 είναι τοποθετημένο σε ένα μικρό πλαστικό κουτί για προστασία. Ένα τροφοδοτικό και καλώδιο USB μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία της μονάδας ή εναλλακτικά ο ενσωματωμένος ρυθμιστής θα αντιμετωπίσει την παροχή συνεχούς ρεύματος 5-12V. Ένα μάθημα που έμαθε με τον δύσκολο τρόπο με το ESP32 είναι ότι η εσωτερική κεραία είναι αρκετά κατευθυντική. Το ανοιχτό άκρο του μοτίβου της κεραίας πρέπει να δείχνει προς το δρομολογητή. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι η μονάδα πρέπει συνήθως να τοποθετείται κάθετα με την κεραία στην κορυφή και να δείχνει προς το δρομολογητή. Τώρα μπορείτε να συνδεθείτε στο ThingSpeak και να ελέγξετε ότι τα φυτά σας δεν ψήνονται, δεν έχουν παγώσει ή αποξηραθούν!

Η ΠΡΟΣΘΗΚΗ έχει δοκιμάσει πολλούς τρόπους για να αποφασίσει πότε θα ποτίζει τα φυτά. Αυτά περιλαμβάνουν μπλοκ γύψου, ανιχνευτές αντίστασης, εξατμισοδιαπνοή, αλλαγές χωρητικότητας και ζύγιση ακόμη και του κομπόστ. Το συμπέρασμά μου είναι ότι το τενσιόμετρο είναι ο καλύτερος αισθητήρας επειδή μιμείται τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά εξάγουν νερό μέσω των ριζών τους. Παρακαλώ σχολιάστε ή στείλτε μήνυμα αν έχετε σκέψεις για το θέμα…