Kalibrace snímače vlhkosti půdy: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Na trhu je mnoho měřičů půdní vlhkosti, které zahradníkovi pomohou rozhodnout, kdy zalévat své rostliny. Uchopení hrsti zeminy a kontrola barvy a textury je bohužel stejně spolehlivá jako mnoho z těchto gadgetů! Některé sondy dokonce registrují „suché“, když jsou ponořeny do destilované vody. Levné senzory vlhkosti půdy pro vlastní potřebu jsou snadno dostupné na místech, jako je Ebay nebo Amazon. I když budou dávat signál podle půdní vlhkosti, propojení výstupu senzoru s požadavky plodiny je obtížnější. Při rozhodování o zalévání vašich rostlin opravdu záleží na tom, jak snadné je pro rostlinu extrahovat vodu z pěstebního média. Většina senzorů vlhkosti měří množství vody v půdě, nikoli zda je voda k dispozici rostlině. Tenziometr je obvyklý způsob, jak měřit, jak dobře je voda spojena s půdou. Tento přístroj měří tlak potřebný k odstranění vody z pěstebního média, běžné jednotky tlaku používané při polních pracích jsou milibar a kPa. Pro srovnání, atmosférický tlak je asi 1000 milibarů nebo 100 kPa. V závislosti na odrůdě rostlin a typu půdy mohou rostliny začít vadnout, když tlak překročí přibližně 100 mIllibarů. Tento návod popisuje způsob kalibrace levnějšího a dostupnějšího senzoru vlhkosti proti tenzometru pro vlastní potřebu. Ačkoli to lze provést ručně vykreslením výsledků na papír, použije se jednoduchý datalogger a výsledky se zveřejní na ThingSpeak. Metodu lze použít ke snadné kalibraci senzoru půdní vlhkosti na referenci tenzometru, aby se zahradník mohl informovaně rozhodnout, kdy zavlažovat, šetřit vodou a pěstovat zdravé plodiny.

Zásoby:

Díly pro tento Instructable lze snadno najít prohledáváním webů jako Amazon nebo Ebay. Nejdražší součástí je tlakový senzor MPX5010DP, který je k dispozici za méně než 10 $. Komponenty použité v tomto Instructable jsou: Kapacitní snímač vlhkosti půdy v1.2ESP32 vývojová deska Keramická sonda Tropf Blumat NXP tlakový senzor MPX5010DP nebo MPX5100DP Pryžové zátky6mm OD čirá plastová trubice2 odpory 100K1 odpor 1M Připojovací vodiče Květináč s kompostemVařená vodaThingSpeak účetArduino IDE připojeno k blesku

Krok 1: Tenziometr

Půdní tenziometr je vodou naplněná trubice s porézním keramickým kelímkem na jednom konci a manometrem na druhém. Konec keramického poháru je zapuštěn do půdy, takže je pohár v těsném kontaktu s půdou. V závislosti na obsahu vody v půdě voda z tenziometru vytéká a sníží vnitřní tlak v trubici. Snížení tlaku je přímým měřítkem afinity půdy k vodě a indikátorem toho, jak obtížné je pro rostliny získávat vodu.

Tensiometry jsou vyrobeny pro profesionální pěstitele, ale bývají drahé. Tropf-Blumat vyrábí automatické zavlažovací zařízení pro amatérský trh, které používá keramickou sondu k ovládání zavlažování. Sonda z jedné z těchto jednotek může být použita k výrobě tenziometru za pouhých pár dolarů.

Prvním úkolem je oddělit plastovou membránu od zelené hlavy sondy. Je to pop zapadající do zelené hlavy, rozumné řezání a stříhání oddělí obě části. Jakmile se rozdělí, vyvrtejte do membránového potrubí otvor o průměru 1 mm. Plastová trubka je připojena k potrubí v horní části membrány pro měření tlaku. Zahřátím konce tuby ve vroucí vodě plast změkne, aby bylo nasazování snazší. Alternativně by místo recyklace diafrámu mohla být použita tradiční vyvrtaná gumová zátka. Tlak v sondě lze měřit přímo měřením výšky vodního sloupce uloženého v U trubici. Každý palec podporované vody odpovídá tlaku 2,5 milibarů.

Před použitím musí být keramická sonda na několik hodin namočena ve vodě, aby se keramika důkladně navlhčila. Sonda se poté naplní vodou a nasadí se zátka. Nejlepší je použít převařenou vodu, aby se zabránilo tvorbě vzduchových bublin uvnitř sondy. Sonda se poté pevně vloží do vlhkého kompostu a nechá se stabilizovat před měřením tlaku.

Tlak tenziometru lze také měřit elektronickým manometrem, jako je MPX5010DP. Vztah mezi tlakem a výstupním napětím z měřiče najdete v datovém listu snímače. Alternativně lze senzor kalibrovat přímo z manometru z U trubice naplněné vodou.

Krok 2: Kapacitní snímač vlhkosti půdy

Kapacitní snímač vlhkosti půdy kalibrovaný v tomto Instructable byl v1.2 snadno a levně dostupný na internetu. Tento typ senzoru byl vybrán před typy, které měří odpor půdy, protože sondy mohou korodovat a jsou ovlivněny hnojivem. Kapacitní senzory fungují tak, že měří, jak moc obsah vody mění kondenzátor v sondě, který zase poskytuje výstupní napětí sondy.

Mezi signálem a zemnicím kolíkem senzoru by měl být 1M odpor. Přestože je odpor na kartě namontován, někdy chybí zemní spojení. Mezi příznaky patří pomalá reakce na měnící se podmínky. Pokud toto připojení chybí, existuje několik řešení. Odborníci v pájení mohou propojit rezistor se zemí na desce. Alternativně lze místo toho použít externí 1M odpor. Vzhledem k tomu, že odpor vybíjí na výstupu kondenzátor, lze toho v softwaru dosáhnout krátkým zkratováním výstupního kolíku před měřením snímače.

Krok 3: Protokolování dat

Tenziometr a kapacitní sonda jsou pevně umístěny dohromady v květináči obsahujícím mokrý rašelinový kompost. Aby se systém usadil a poskytl stabilní hodnoty ze senzorů, je zapotřebí několik hodin. V tomto Instructable byla použita vývojová deska ESP32 k měření výstupů senzorů a zveřejnění výsledků na ThingSpeak. Deska s obvody je široce dostupná od levných čínských dodavatelů a několik pinů lze použít pro analogová měření napětí. Jak snímač tlaku vydává signál 5 V, toto napětí je sníženo na polovinu dvěma 100K odpory, aby nedošlo k poškození 3,3 V ESP32. K ESP32 lze připojit další typy senzorů za předpokladu, že je výstupní signál kompatibilní. Nakonec se květináči nechá přirozeně vyschnout a hodnoty senzorů se každých 10 minut ukládají do ThingSpeak. Protože má ESP32 náhradní GPIO piny, lze přidat další senzory, jako je teplota a vlhkost, které poskytnou další informace o životním prostředí.

Krok 4: Program ESP32

Pokud ještě nemáte účet ThingSpeak, budete si jej muset nastavit.

Níže je uveden náčrt Arduino IDE k měření výstupů senzorů a jejich odeslání do ThingSpeak. Jedná se o velmi základní program bez chycení chyb nebo hlášení pokroku na sériový port, můžete jej ozdobit podle svých potřeb. Před blikáním na ESP32 také musíte vložit vlastní ssid, heslo a klíč API.

Jakmile jsou senzory připojeny a ESP32 napájen z napájecího zdroje USB, jsou údaje odesílány do ThingSpeak každých 10 minut. V rámci programu lze nastavit různé časy čtení.

NÁVRAT DATALOGU

#include WiFiClient klient;

neplatné nastavení () {

WiFi.mode (WIFI_STA); connectWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); plovoucí tlak = analogový Číst (34); float cap = analogRead (35); tlak = tlak * 0,038; // Změna na milibarové zpoždění (1000);

Řetězec url = "/aktualizovat? Api_key ="; // Sestavení řetězce pro zveřejnění

url += "Váš klíč API"; url += "& field1 ="; url += řetězec (tlak); url += "& field2 ="; url += řetězec (cap); client.print (String ("GET") + URL + "HTTP/1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Připojení: zavřít / r / n / r / n "); zpoždění (600 000); // Opakujte každých 10 minut}

void connectWiFi () {

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

Krok 5: Výsledky a závěry

Grafy ThingSpeak ukazují, jak se hodnoty senzorů zvyšují, když rašelina vysychá. Při pěstování rostlin, jako jsou rajčata v rašelině, je optimální čas na zalévání rostlin tenziometrový údaj 60 milibarů. Místo použití tenziometru bodový graf říká, že mnohem robustnější a levnější kapacitní senzor lze použít, pokud zahájíme zavlažování, když hodnota senzoru dosáhne 1900.

Stručně řečeno, tento Instructable ukazuje, jak najít spouštěcí bod zavlažování pro levný snímač vlhkosti půdy jeho kalibrací proti referenčnímu tenziometru. Zalévání rostlin na správnou úroveň vlhkosti poskytne mnohem zdravější plodinu a ušetří vodu.