Kalibrácia senzora pôdnej vlhkosti: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Na trhu je veľa meračov pôdnej vlhkosti, ktoré záhradníkovi pomôžu rozhodnúť sa, kedy zalievať rastliny. Uchopenie hrsti pôdy a kontrola farby a textúry je bohužiaľ rovnako spoľahlivá ako mnohé z týchto pomôcok! Niektoré sondy dokonca zaznamenávajú „suché“, keď sú ponorené do destilovanej vody. Lacné senzory pôdnej vlhkosti pre domácich majstrov sú ľahko dostupné na miestach ako Ebay alebo Amazon. Napriek tomu, že budú dávať signál podľa pôdnej vlhkosti, je ťažšie priradiť výstup senzora k požiadavkám plodiny. Pri rozhodovaní o zalievaní rastlín je skutočne dôležité, ako ľahko rastlina dokáže extrahovať vodu z rastového média. Väčšina senzorov vlhkosti meria množstvo vody v pôde, a nie to, či je voda k dispozícii pre rastlinu. Tenziometer je obvyklý spôsob, ako zmerať, ako dobre je voda spojená s pôdou. Tento prístroj meria tlak potrebný na odstránenie vody z rastového média. Bežné jednotky tlaku používané pri terénnych prácach sú milibar a kPa. Na porovnanie, atmosférický tlak je asi 1 000 milibarov alebo 100 kPa. V závislosti od odrody rastlín a typu pôdy môžu rastliny začať vädnúť, keď tlak prekročí približne 100 mIllibarov. Tento návod popisuje spôsob kalibrácie lacnejšieho a pohotovejšie dostupného senzora vlhkosti voči tenziometru vyrobenému vlastnými rukami. Aj keď sa to dá urobiť ručne vynesením výsledkov na papier, použije sa jednoduchý záznamník údajov a výsledky sa zverejnia na ThingSpeak. Túto metódu je možné použiť na jednoduchú kalibráciu senzora pôdnej vlhkosti na referenciu tenzometra, aby sa záhradník mohol informovane rozhodnúť, kedy zavlažovať, šetriť vodou a pestovať zdravé plodiny.

Zásoby:

Časti tohto návodu je možné ľahko nájsť na webových stránkach, ako sú Amazon alebo Ebay. Najdrahším komponentom je tlakový snímač MPX5010DP, ktorý je k dispozícii za menej ako 10 dolárov. V tomto návode sú použité tieto komponenty: Kapacitný snímač pôdnej vlhkosti v1.2ESP32 vývojová doska Keramická sonda Tropf Blumat NXP tlakový snímač MPX5010DP alebo MPX5100DP Gumové zátky 6 mm OD priehľadná plastová trubica 2 odpory 100 K 1 odpor 1 M Pripojovacie vodiče Kvetináč s kompostom Varená voda Pripojenie k internetu Pripojenie WiFi WiFi

Krok 1: Tenziometer

Pôdny tenziometer je trubica naplnená vodou s poréznym keramickým pohárom na jednom konci a tlakomerom na druhom konci. Keramický koniec pohára je zakopaný v pôde tak, aby bol pohár v tesnom kontakte s pôdou. V závislosti od obsahu vody v pôde voda z tenzometra prejde a zníži vnútorný tlak v trubici. Zníženie tlaku je priamym meradlom afinity pôdy k vode a indikátorom toho, ako ťažko rastliny získavajú vodu.

Tensiometre sú vyrobené pre profesionálnych pestovateľov, ale bývajú drahé. Spoločnosť Tropf-Blumat vyrába automatické zavlažovacie zariadenie pre amatérsky trh, ktoré na ovládanie zavlažovania používa keramickú sondu. Sondu z jednej z týchto jednotiek je možné použiť na výrobu tenziometra, ktorý stojí len niekoľko dolárov.

Prvou úlohou je oddeliť plastovú membránu od zelenej hlavy sondy. Je to pop zapadajúci do zelenej hlavy, rozumné rezanie a strihanie oddelí obe časti. Po rozdelení vyvŕtajte do membránového potrubia 1 mm otvor. Na meranie tlaku je plastové potrubie pripojené k potrubiu v hornej časti membrány. Zahrievaním konca tuby vo vriacej vode sa zmäkne plast, aby sa uľahčilo nasadenie. Alternatívne by sa namiesto recyklácie diafrámu mohla použiť tradičná vŕtaná gumová zátka. Tlak v sonde je možné merať priamo meraním výšky vodného stĺpca uloženého v U trubici. Každý palec podporovanej vody zodpovedá tlaku 2,5 milibarov.

Pred použitím musí byť keramická sonda namočená vo vode na niekoľko hodín, aby bola keramika dôkladne navlhčená. Sonda sa potom naplní vodou a nasadí sa zátka. Najlepšie je použiť prevarenú vodu, aby sa zabránilo tvorbe vzduchových bublín vo vnútri sondy. Sonda sa potom pevne vloží do vlhkého kompostu a nechá sa stabilizovať pred meraním tlaku.

Tlak tenziometra je možné merať aj elektronickým tlakomerom, akým je napríklad MPX5010DP. Vzťah medzi tlakom a výstupným napätím z meradla nájdete v dátovom liste snímača. Alternatívne môže byť senzor kalibrovaný priamo z manometra s trubicou U naplnenou vodou.

Krok 2: Kapacitný snímač vlhkosti pôdy

Kapacitný snímač pôdnej vlhkosti kalibrovaný v tomto návode na použitie bol v1.2 ľahko a lacno dostupný na internete. Tento typ senzora bol vybraný pred typmi, ktoré merajú odpor pôdy, pretože sondy môžu korodovať a sú ovplyvnené hnojivom. Kapacitné snímače pracujú tak, že merajú, ako veľmi obsah vody mení kondenzátor v sonde, ktorý zase poskytuje výstupné napätie sondy.

Medzi signálom a uzemňovacím kolíkom na snímači by mal byť 1M odpor. Aj keď je odpor na karte namontovaný, niekedy chýba uzemnenie. Medzi príznaky patrí pomalá reakcia na meniace sa podmienky. Ak toto spojenie chýba, existuje niekoľko riešení. Odborníci v spájkovaní môžu na doske prepojiť odpor so zemou. Alternatívne môže byť namiesto toho použitý externý 1M odpor. Pretože odpor vybíja na výstupe kondenzátor, dalo by sa to dosiahnuť softvérovým skrátením výstupného kolíka na chvíľu pred meraním senzora.

Krok 3: Záznam údajov

Tenziometer a kapacitná sonda sú pevne umiestnené spolu v kvetináči obsahujúcom vlhký rašelinový kompost. Systém potrebuje niekoľko hodín na to, aby sa usadil a poskytoval stabilné hodnoty zo senzorov. V tomto návode na použitie bola použitá doska vývojových obvodov ESP32 na meranie výstupov senzorov a zverejnenie výsledkov v ThingSpeak. Doska s plošnými spojmi je široko dostupná od lacných čínskych dodávateľov a niekoľko pinov je možné použiť na analógové meranie napätia. Keďže snímač tlaku vydáva signál 5 V, toto napätie sa zníži na polovicu dvoma 100K odpormi, aby sa zabránilo poškodeniu 3,3 V ESP32. K ESP32 je možné pripojiť ďalšie typy senzorov za predpokladu, že je výstupný signál kompatibilný. Kvetináč sa nechá prirodzene vyschnúť a hodnoty senzorov sa každých 10 minút zaznamenávajú do ThingSpeak. Pretože ESP32 má náhradné GPIO piny, je možné pridať ďalšie senzory, ako je teplota a vlhkosť, aby poskytovali ďalšie informácie o životnom prostredí.

Krok 4: Program ESP32

Ak ho ešte nemáte, budete si musieť založiť svoj vlastný účet ThingSpeak.

Náčrt Arduino IDE na meranie výstupov senzorov a ich zverejnenie na ThingSpeak je uvedený nižšie. Jedná sa o úplne základný program bez zachytávania chýb alebo hlásenia postupu na sériový port, možno by ste ho chceli ozdobiť podľa svojich potrieb. Pred blikaním na ESP32 musíte tiež vložiť svoj vlastný ssid, heslo a kľúč API.

Akonáhle sú senzory pripojené a ESP32 napájané z USB zdroja, údaje sa odosielajú do ThingSpeak každých 10 minút. V programe je možné nastaviť rôzne časy čítania.

DATALÓGOVÝ Náčrt

#include WiFiClient klient;

neplatné nastavenie () {

WiFi.mode (WIFI_STA); connectWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); plavákový tlak = analógovýČítanie (34); plavákový uzáver = analogovýČítanie (35); tlak = tlak * 0,038; // Zmena na milibarové oneskorenie (1000);

Adresa URL reťazca = "/aktualizovať? Api_key ="; // Zostavte reťazec na odosielanie

url += "Váš kľúč API"; url += "& field1 ="; url += reťazec (tlak); url += "& field2 ="; url += reťazec (cap); client.print (String ("GET") + URL + "HTTP/1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Pripojenie: zavrieť / r / n / r / n "); oneskorenie (600 000); // Opakujte každých 10 minút}

void connectWiFi () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid", "heslo"); oneskorenie (2500); }}

Krok 5: Výsledky a závery

Grafy ThingSpeak ukazujú, ako sa hodnoty senzora zvyšujú, keď rašelina vysychá. Pri pestovaní rastlín, ako sú paradajky v rašeline, je optimálnym časom na zalievanie rastlín tenziometrový údaj 60 milibarov. Namiesto použitia tenziometra bodový graf hovorí, že oveľa robustnejší a lacnejší kapacitný snímač je možné použiť, ak spustíme zavlažovanie, keď hodnota senzora dosiahne 1900.

V súhrne tento návod ukazuje, ako nájsť spúšťací bod zavlažovania lacného senzora pôdnej vlhkosti jeho kalibráciou proti referenčnému tenzometru. Zalievanie rastlín na správnu úroveň vlhkosti poskytne oveľa zdravšie plodiny a ušetrí vodu.