Monitor temperatury i wilgotności: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Istnieją dwa pewne sposoby ognia, aby szybko zabić twoje rośliny. Pierwszym sposobem jest upieczenie lub zamrożenie ich na śmierć w ekstremalnych temperaturach. Alternatywnie, podlewanie ich pod lub zbyt mocno spowoduje ich uschnięcie lub gnicie korzeni. Oczywiście istnieją inne sposoby na zaniedbanie rośliny, takie jak niewłaściwe karmienie lub oświetlenie, ale zwykle trwa to kilka dni lub tygodni, aby uzyskać duży efekt.

Chociaż mam automatyczny system nawadniania, czułem potrzebę posiadania całkowicie niezależnego systemu monitorowania temperatury i wilgotności w przypadku poważnej awarii nawadniania. Odpowiedzią było monitorowanie temperatury i wilgotności gleby za pomocą modułu ESP32 i opublikowanie wyników w Internecie. Lubię przeglądać dane w postaci wykresów i wykresów, więc odczyty są przetwarzane przez ThingSpeak w celu znalezienia trendów. Istnieje jednak wiele innych usług IoT dostępnych w Internecie, które po uruchomieniu wysyłają wiadomości e-mail lub wiadomości. Ta instrukcja opisuje, jak zbudować samodzielny rejestrator temperatury i wilgotności. Wszechobecny DS18B20 służy do pomiaru temperatury w obszarze uprawy. Tensjometr do samodzielnego montażu monitoruje ilość wody dostępnej dla roślin w podłożu uprawowym. Po zebraniu danych z tych czujników przez ESP32, są one przesyłane do Internetu przez Wi-Fi w celu opublikowania na ThingSpeak.

Kieszonkowe dzieci

Części używane do tego monitora są łatwo dostępne w serwisie eBay lub Amazon. Moduł cyfrowego czujnika ciśnienia barometrycznego Płytka kontrolera poziomu wody w płynieWodoodporny czujnik temperatury DS18B20Płytka rozwojowa Tropf BlumatPłytka rozwojowa ESP32Rezystor 5kZasilanie 5-12VRóżne plastikowe rurki pasujące do tensjometru i czujnikaPuszka montażowa i okablowaniePołączenie Wi-Fi

Krok 1: Pomiar temperatury

Wodoodporna wersja DS18B20 służy do pomiaru temperatury. Informacje są przesyłane do i z urządzenia przez interfejs 1-Wire, dzięki czemu do ESP32 wystarczy podłączyć tylko jeden przewód. Każdy DS18B20 zawiera unikalny numer seryjny, dzięki czemu kilka DS18B20 można podłączyć do tego samego przewodu i czytać osobno, jeśli jest to pożądane. Biblioteki Arduino i instrukcje są łatwo dostępne w Internecie, aby obsługiwać interfejs DS18B20 i 1-Wire, co znacznie upraszcza odczyt danych naszkicować.

Krok 2: Budowa tensjometru

Tensjometr to ceramiczny kubek wypełniony wodą w bliskim kontakcie z podłożem uprawowym. W suchych warunkach woda będzie przepływać przez ceramikę, dopóki w kubku nie wytworzy się wystarczające podciśnienie, aby zatrzymać dalszy ruch. Ciśnienie w ceramicznym kubku doskonale wskazuje, ile wody jest dostępne dla roślin. Sonda ceramiczna Tropf Blumat może zostać zhakowana, aby zrobić tensjometr DIY, odcinając górną część sondy, jak pokazano na rysunku. W czopie robi się mały otwór i dociska się do niego 4 cale przezroczystej plastikowej rurki. Ogrzanie rurki w gorącej wodzie zmiękczy plastik i ułatwi obsługę. Pozostaje tylko namoczyć i napełnić sondę przegotowaną wodą, wbić sondę w ziemię i zmierzyć ciśnienie. W internecie jest mnóstwo informacji o korzystaniu z tensjometrów. Głównym problemem jest utrzymanie wszystkiego bez wycieków. Każdy niewielki wyciek powietrza zmniejsza ciśnienie wsteczne, a woda przecieka przez ceramiczny kubek. Poziom wody w plastikowej rurce powinien wynosić około cala od góry i w razie potrzeby należy go uzupełnić. Dobry, szczelny system będzie wymagał doładowania tylko mniej więcej co miesiąc.

Krok 3: Czujnik ciśnienia

Do pomiaru ciśnienia tensjometru używany jest moduł cyfrowego czujnika ciśnienia barometrycznego, powszechnie dostępny w serwisie eBay. Moduł czujnika ciśnienia składa się z tensometru połączonego ze wzmacniaczem HX710b z 24-bitowym przetwornikiem C/A. Niestety, nie ma dedykowanej biblioteki Arduino dostępnej dla HX710b, ale biblioteka HX711 wydaje się działać dobrze bez problemów. Biblioteka HX711 wygeneruje 24-bitową liczbę proporcjonalną do ciśnienia mierzonego przez czujnik. Odnotowując wyjście przy zerowym i znanym ciśnieniu, czujnik można skalibrować, aby zapewnić przyjazne dla użytkownika jednostki ciśnienia. Niezwykle ważne jest, aby wszystkie rury i połączenia były szczelne. Każda utrata ciśnienia powoduje ucieczkę wody z ceramicznej miseczki i tensjometr będzie wymagał częstego uzupełniania. Szczelny system będzie działał przez tygodnie, zanim będzie potrzebować więcej wody w tensjometrze. Jeśli zauważysz, że poziom wody spada w ciągu godzin, a nie tygodni lub miesięcy, rozważ użycie zacisków do rur na złączach rur.

Krok 4: Kalibracja czujnika ciśnienia

Biblioteka HX711 wyprowadza 24-bitową liczbę zgodnie z ciśnieniem mierzonym przez czujnik. Ten odczyt wymaga przeliczenia na bardziej znane jednostki ciśnienia, takie jak psi, kPa lub milibary. W tym instruktażowym milibary zostały wybrane jako jednostki robocze, ale dane wyjściowe można łatwo przeskalować do innych pomiarów. W szkicu Arduino znajduje się linia, która przesyła nieprzetworzony odczyt ciśnienia do monitora szeregowego, aby można go było wykorzystać do celów kalibracji. Znane poziomy ciśnienia można utworzyć, rejestrując ciśnienie wymagane do obsługi słupa wody. Każdy cal obsługiwanej wody wytworzy ciśnienie 2,5 mb. Konfiguracja jest pokazana na schemacie, odczyty są pobierane przy zerowym i maksymalnym ciśnieniu z monitora szeregowego. Niektórzy ludzie mogą chcieć wykonywać odczyty pośrednie, linie najlepszego dopasowania i wszystkie te bzdury, ale miernik jest dość liniowy, a kalibracja 2-punktowa jest wystarczająco dobra! Możliwe jest obliczenie przesunięcia i współczynnika skali z dwóch pomiarów ciśnienia i flashowanie ESP32 w jednej sesji. Jednak całkowicie pomyliłem się z arytmetyką liczb ujemnych! Odejmowanie lub dzielenie dwóch liczb ujemnych rozwaliło mój umysł?. Poszedłem na łatwiznę i najpierw poprawiłem przesunięcie i uporządkowałem współczynnik skalowania jako osobne zadanie. Przede wszystkim surowe wyjście z czujnika jest mierzone bez niczego podłączonego do czujnika. Ta liczba jest odejmowana od nieprzetworzonego odczytu wyjściowego, aby dać zerową wartość odniesienia dla braku przyłożonego ciśnienia. Po flashowaniu ESP32 z tą korektą przesunięcia, następnym krokiem jest ustawienie współczynnika skalowania, aby uzyskać prawidłowe jednostki ciśnienia. Do czujnika przykłada się znane ciśnienie za pomocą słupa wody o znanej wysokości. ESP32 jest następnie flashowany z odpowiednim współczynnikiem skalowania, aby uzyskać ciśnienie w żądanych jednostkach.

Krok 5: Okablowanie

Istnieje kilka wersji płyty rozwojowej ESP32 na wolności. Do tego Instructable użyto wersji 30-pinowej, ale nie ma powodu, dla którego inne wersje nie miałyby działać. Oprócz dwóch czujników, jedynym innym elementem jest rezystor podciągający 5k dla magistrali DS18B20. Zamiast używać złączy wciskanych, wszystkie połączenia zostały przylutowane dla większej niezawodności. Płytka rozwojowa ESP32 miała wbudowany regulator napięcia, dzięki czemu można było zastosować zasilanie o napięciu do 12 V. Alternatywnie urządzenie może być zasilane przez gniazdo USB.

Krok 6: Szkic Arduino

Szkic Arduino dotyczący monitora temperatury i wilgotności jest dość konwencjonalny. Przede wszystkim instalowane i uruchamiane są biblioteki. Następnie połączenie Wi-Fi jest skonfigurowane i gotowe do wysyłania danych do ThingSpeak i odczytu czujników. Odczyty ciśnienia są konwertowane na milibary przed wysłaniem do ThingSpeak z odczytami temperatury.

Krok 7: Instalacja

ESP32 jest montowany w małym plastikowym pudełku dla ochrony. Do zasilania modułu można użyć zasilacza USB i kabla lub alternatywnie wbudowany regulator poradzi sobie z zasilaniem 5-12 V DC. Lekcja, której nauczyliśmy się na własnej skórze z ESP32, jest taka, że wewnętrzna antena jest dość kierunkowa. Otwarty koniec anteny powinien być skierowany w stronę routera. W praktyce oznacza to, że moduł powinien być zwykle montowany pionowo z anteną skierowaną do góry i skierowany na router. Teraz możesz zalogować się do ThingSpeak i sprawdzić, czy Twoje rośliny nie są upieczone, zamrożone lub przesuszone!

ADDENDUMI próbował na wiele sposobów decydować, kiedy podlewać rośliny. Obejmowały one bloki gipsowe, sondy oporowe, ewapotranspirację, zmiany pojemności, a nawet ważenie kompostu. Mój wniosek jest taki, że tensjometr jest najlepszym czujnikiem, ponieważ naśladuje sposób, w jaki rośliny pobierają wodę przez korzenie. Proszę o komentarz lub wiadomość, jeśli masz przemyślenia na ten temat…