Kalibracja czujnika wilgotności gleby: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

Na rynku dostępnych jest wiele mierników wilgotności gleby, które pomagają ogrodnikom zdecydować, kiedy podlewać rośliny. Niestety, złapanie garści ziemi i sprawdzenie koloru i tekstury jest tak samo niezawodne, jak wiele z tych gadżetów! Niektóre sondy rejestrują nawet „suchość” po zanurzeniu w wodzie destylowanej. Tanie czujniki wilgotności gleby DIY są łatwo dostępne w miejscach takich jak Ebay czy Amazon. Chociaż będą dawać sygnał w zależności od wilgotności gleby, powiązanie wyjścia czujnika z wymaganiami uprawy jest trudniejsze. Decydując się na podlewanie roślin, naprawdę liczy się to, jak łatwo roślina pobiera wodę z podłoża uprawowego. Większość czujników wilgotności mierzy ilość wody w glebie, a nie to, czy woda jest dostępna dla rośliny. Tensjometr to typowy sposób pomiaru, jak dobrze woda jest związana z glebą. Ten przyrząd mierzy ciśnienie wymagane do usunięcia wody z podłoża uprawowego. Powszechnymi jednostkami ciśnienia używanymi w pracach polowych są milibary i kPa. Dla porównania ciśnienie atmosferyczne wynosi około 1000 milibarów lub 100 kPa. W zależności od odmiany rośliny i rodzaju gleby, rośliny mogą zacząć więdnąć, gdy ciśnienie przekroczy około 100 milibarów. Ta instrukcja opisuje sposób kalibracji tańszego i łatwiej dostępnego czujnika wilgotności względem tensjometru DIY. Chociaż można to zrobić ręcznie, wykreślając wyniki na papierze, używany jest prosty rejestrator danych, a wyniki są publikowane na ThingSpeak. Metodę tę można wykorzystać do łatwej kalibracji czujnika wilgotności gleby do wartości referencyjnej tensjometru, aby ogrodnik mógł podejmować świadome decyzje, kiedy nawadniać, oszczędzać wodę i uprawiać zdrowe plony.

Kieszonkowe dzieci:

Części do tego Instructable można łatwo znaleźć, przeszukując witryny takie jak Amazon lub Ebay. Najdroższym elementem jest czujnik ciśnienia MPX5010DP, który jest dostępny za mniej niż 10 USD. Komponenty użyte w tej instrukcji to: Pojemnościowy czujnik wilgotności gleby v1.2ESP32 płytka rozwojowa Sonda ceramiczna Tropf BlumatCzujnik ciśnienia NXP MPX5010DP lub MPX5100DPKorki gumowePrzezroczysta plastikowa rurka o średnicy zewnętrznej 6mm2 rezystory 100K1 rezystor 1MPrzewody połączenioweDoniczka z kompostemGotowana wodaKontoThingSpeakArduino IDE do połączenia z internetem WiFi ESP32Dostęp do

Krok 1: Tensjometr

Tensjometr gleby to wypełniona wodą rurka z porowatą ceramiczną miseczką na jednym końcu i manometrem na drugim. Koniec kubka ceramicznego jest zakopany w glebie, dzięki czemu kubek ma bliski kontakt z glebą. W zależności od zawartości wody w glebie, woda wypłynie z tensjometru i zmniejszy ciśnienie wewnętrzne w rurce. Redukcja ciśnienia jest bezpośrednią miarą powinowactwa gleby do wody i wskaźnikiem trudności w pozyskiwaniu wody przez rośliny.

Tensjometry są przeznaczone dla profesjonalnych hodowców, ale zazwyczaj są drogie. Tropf-Blumat produkuje na rynek amatorski automatyczne urządzenie do nawadniania, które wykorzystuje ceramiczną sondę do kontroli nawadniania. Sonda z jednej z tych jednostek może posłużyć do wykonania tensjometru kosztującego zaledwie kilka dolarów.

Pierwszym zadaniem jest oddzielenie plastikowej membrany od zielonej główki sondy. Jest to pop wpasowany w zieloną główkę, rozsądne cięcie i wycinanie rozdzieli te dwie części. Po rozdzieleniu wywierć 1 mm otwór w rurce membrany. Rura z tworzywa sztucznego jest połączona z rurką w górnej części membrany w celu pomiaru ciśnienia. Ogrzanie końcówki rurki we wrzącej wodzie zmiękczy plastik, co ułatwi montaż. Alternatywnie, zamiast recyklingu membrany można użyć tradycyjnego gumowego korka z otworem. Ciśnienie w sondzie można zmierzyć bezpośrednio, mierząc wysokość słupa wody podpartego w rurce w kształcie litery U. Każdy cal obsługiwanej wody odpowiada ciśnieniu 2,5 milibara.

Przed użyciem sondę ceramiczną należy namoczyć na kilka godzin w wodzie, aby dokładnie zwilżyć ceramikę. Następnie sondę napełnia się wodą i zakłada się korek. Najlepiej używać przegotowanej wody, aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków powietrza wewnątrz sondy. Sonda jest następnie mocno wkładana do wilgotnego kompostu i pozostawiana do ustabilizowania się przed pomiarem ciśnienia.

Ciśnienie tensjometru można również zmierzyć za pomocą elektronicznego manometru, takiego jak MPX5010DP. Zależność między ciśnieniem a napięciem wyjściowym z manometru można znaleźć w arkuszu danych czujnika. Alternatywnie czujnik można skalibrować bezpośrednio z manometru w kształcie litery U wypełnionego wodą.

Krok 2: Pojemnościowy czujnik wilgotności gleby

Pojemnościowy czujnik wilgotności gleby, skalibrowany w tym Instructable, był łatwo i tanio dostępny w Internecie w wersji 1.2. Ten typ czujnika został wybrany spośród typów, które mierzą opór gleby, ponieważ sondy mogą korodować, a nawóz ma na nie wpływ. Czujniki pojemnościowe działają poprzez pomiar, jak bardzo zawartość wody zmienia kondensator w sondzie, co z kolei zapewnia napięcie wyjściowe sondy.

Pomiędzy stykiem sygnałowym a uziemieniem czujnika powinien znajdować się rezystor 1M. Chociaż rezystor jest zamontowany na karcie, czasami brakuje połączenia z masą. Objawy obejmują powolną reakcję na zmieniające się warunki. Istnieje kilka obejść, jeśli brakuje tego połączenia. Specjaliści od lutowania mogą połączyć rezystor z masą na płytce. Alternatywnie można użyć zewnętrznego rezystora 1M. Ponieważ rezystor rozładowuje kondensator na wyjściu, można to osiągnąć programowo przez chwilowe zwarcie styku wyjściowego do masy przed pomiarem czujnika.

Krok 3: Rejestrowanie danych

Tensjometr i sonda pojemnościowa są mocno umieszczone razem w doniczce zawierającej mokry kompost torfowy. Potrzeba kilku godzin, aby system ustabilizował się i dał stałe odczyty z czujników. Płytka rozwojowa ESP32 została użyta w tej instrukcji do pomiaru wyjść czujnika i opublikowania wyników do ThingSpeak. Płytka drukowana jest szeroko dostępna u tanich chińskich dostawców, a kilka pinów można wykorzystać do analogowych pomiarów napięcia. Ponieważ czujnik ciśnienia wysyła sygnał 5 V, to napięcie jest zmniejszane o połowę przez dwa rezystory 100K, aby uniknąć uszkodzenia 3,3 V ESP32. Inne typy czujników można podłączyć do ESP32, pod warunkiem, że sygnał wyjściowy jest kompatybilny. Na koniec doniczka może wyschnąć naturalnie, a odczyty czujnika są wysyłane co 10 minut do ThingSpeak. Ponieważ ESP32 ma zapasowe piny GPIO, można dodać inne czujniki, takie jak temperatura i wilgotność, aby uzyskać dodatkowe informacje o środowisku.

Krok 4: Program ESP32

Będziesz musiał założyć własne konto ThingSpeak, jeśli jeszcze go nie masz.

Szkic Arduino IDE do pomiaru wyjść czujnika i wysłania ich do ThingSpeak jest pokazany poniżej. Jest to bardzo prosty program bez wychwytywania błędów lub raportowania postępów do portu szeregowego, możesz go upiększyć do swoich potrzeb. Ponadto, przed flashowaniem do ESP32 musisz wprowadzić własny identyfikator SSID, hasło i klucz API.

Po podłączeniu czujników i zasilaniu ESP32 z zasilacza USB, odczyty są przesyłane do ThingSpeak co 10 minut. W programie można ustawić różne czasy odczytu.

SZKIC DZIENNIKA DANYCH

#include klienta WiFiClient;

pusta konfiguracja () {

tryb WiFi (WIFI_STA); połączWiFi(); } void loop() { if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ connectWiFi(); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); ciśnienie pływakowe = odczyt analogowy (34); float cap = analogRead(35); ciśnienie = ciśnienie * 0,038; //Zmień na opóźnienie milibarów(1000);

String url = "/update?api_key="; // Zbuduj ciąg do publikowania

url += "Twój klucz API"; url += "&field1="; url += Ciąg(nacisk); url += "&field2="; url += String(cap); client.print(String("GET") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Połączenie: zamknij\r\ n\r\n"); opóźnienie (600000); //Powtarzaj co 10 minut }

nieważne połączenieWiFi(){

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

Krok 5: Wyniki i wnioski

Wykresy ThingSpeak pokazują, że odczyty czujników rosną wraz z wysychaniem torfu. Podczas uprawy roślin, takich jak pomidory w torfie, odczyt tensjometru wynoszący 60 milibarów jest optymalnym czasem na podlewanie roślin. Zamiast korzystać z tensjometru, wykres rozrzutu mówi, że znacznie solidniejszy i tańszy czujnik pojemnościowy może być użyty, jeśli rozpoczniemy nawadnianie, gdy odczyt czujnika osiągnie 1900.

Podsumowując, ta instrukcja pokazuje, jak znaleźć punkt wyzwalający nawadnianie dla taniego czujnika wilgotności gleby, kalibrując go względem tensjometru referencyjnego. Podlewanie roślin o odpowiednim poziomie wilgotności zapewni znacznie zdrowsze plony i oszczędzi wodę.