Monitor teploty a vlhkosti: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Existují dva bezpečné způsoby, jak rychle zničit vaše rostliny. Prvním způsobem je upečení nebo zmrazení k extrémním teplotám. Alternativně, pod nebo přes zalévání způsobí, že uschnou nebo uhnívají kořeny. Samozřejmě existují i jiné způsoby, jak zanedbávat rostlinu, jako je nesprávné krmení nebo osvětlení, ale obvykle to trvá několik dní nebo týdnů, než se to projeví.

Přestože mám automatický zavlažovací systém, cítil jsem potřebu mít zcela nezávislý systém monitorování teploty a vlhkosti pro případ větší závady na závlaze. Odpovědí bylo monitorování teploty a obsahu půdní vlhkosti pomocí modulu ESP32 a zveřejnění výsledků na internetu. Rád data prohlížím jako grafy a grafy, a proto jsou naměřené hodnoty zpracovávány na ThingSpeak, aby se našly trendy. Na internetu je však k dispozici mnoho dalších služeb IoT, které po spuštění budou odesílat e -maily nebo zprávy. Tento návod popisuje, jak vytvořit samostatný záznamník teploty a vlhkosti. Všudypřítomný DS18B20 slouží k měření teploty v pěstební oblasti. DIY tenziometr monitoruje, kolik vody je pro rostliny k dispozici v pěstebním médiu. Poté, co jsou data z těchto senzorů shromážděna ESP32, jsou odeslána na internet přes WiFi pro zveřejnění na ThingSpeak.

Zásoby

Části použité pro tento monitor jsou snadno dostupné na Ebay nebo Amazon. Digitální modul barometrického tlakového senzoru Modul regulátoru hladiny kapalné vody DS18B20 Vodotěsný teplotní senzor Troprop Blumat Keramická sonda Vývojová deska ESP32 5k rezistor 5-12 V napájecí zdroj Různé plastové trubky vhodné pro tenzimetr a senzor Montážní krabice a zapojení Wi-Fi připojení

Krok 1: Měření teploty

K měření teploty se používá vodotěsná verze DS18B20. Informace jsou odesílány do a ze zařízení přes rozhraní 1-Wire, takže k ESP32 je třeba připojit pouze jeden vodič. Každý DS18B20 obsahuje jedinečné sériové číslo, takže k jednomu vodiči lze připojit několik DS18B20 a v případě potřeby je lze číst samostatně. Knihovny Arduino a pokyny jsou k dispozici na internetu pro ovládání rozhraní DS18B20 a 1-Wire, což výrazně zjednodušuje čtení dat skica.

Krok 2: Konstrukce tenziometru

Tensiometr je keramický kelímek naplněný vodou v těsném kontaktu s pěstebním médiem. V suchých podmínkách bude voda procházet keramikou, dokud se v šálku nevytvoří dostatečné vakuum, které zastaví jakýkoli další pohyb. Tlak v keramickém kelímku poskytuje vynikající informaci o tom, kolik vody je pro rostliny k dispozici. Keramickou sondu Tropf Blumat lze hacknout a vyrobit si tenziometr vlastními silami odříznutím horní části sondy, jak je znázorněno na obrázku. V pipu je vytvořen malý otvor a 4 palce čisté plastové trubky přitlačené na pip. Zahřátí trubice v horké vodě změkčí plast a usnadní provoz. Zbývá jen namočit a naplnit sondu převařenou vodou, zatlačit sondu do země a změřit tlak. Informací o používání tenzometru je na internetu dostatek. Hlavním problémem je nechat vše uniknout. Jakýkoli mírný únik vzduchu sníží protitlak a voda bude prosakovat skrz keramický kelímek. Hladina vody v plastové trubce by měla být asi palec od vrcholu a v případě potřeby by měla být doplněna vodou. Dobrý systém bez úniků bude nutné doplňovat pouze každý měsíc.

Krok 3: Senzor tlaku

K měření tenzometrického tlaku se používá modul digitálního barometrického senzoru tlaku, řídicí jednotka hladiny kapalné vody, široce dostupná na eBay. Modul snímače tlaku se skládá z tenzometru spojeného se zesilovačem HX710b s 24bitovým D/A převodníkem. Bohužel pro HX710b není k dispozici vyhrazená knihovna Arduino, ale zdá se, že knihovna HX711 místo toho funguje bez problémů. Knihovna HX711 bude vydávat 24bitové číslo úměrné tlaku měřenému senzorem. Když si všimneme výstupu při nule a známém tlaku, může být senzor kalibrován tak, aby poskytoval uživatelsky přívětivé jednotky tlaku. Je životně důležité, aby veškeré potrubí a spoje byly netěsné. Jakákoli ztráta tlaku způsobí únik vody z keramického kelímku a tenziometr bude vyžadovat časté doplňování. Netěsný systém bude fungovat několik týdnů, než bude potřeba více vody v tenziometru. Pokud zjistíte, že hladina vody klesá spíše po hodinách než po týdnech či měsících, zvažte použití spojek trubek ve spojích potrubí.

Krok 4: Kalibrace snímače tlaku

Knihovna HX711 vydává 24bitové číslo podle tlaku naměřeného snímačem. Tento údaj je třeba převést na známější jednotky tlaku, jako je psi, kPa nebo milibar. V tomto byly jako pracovní jednotky zvoleny milibars, ale výstup lze snadno škálovat na jiná měření. V náčrtu Arduino je čára pro odeslání hodnoty surového tlaku na sériový monitor, aby ji bylo možné použít pro účely kalibrace. Známé úrovně tlaku lze vytvořit zaznamenáváním tlaku požadovaného na podporu sloupce vody. Každý palec podporované vody vytvoří tlak 2,5 mb. Nastavení je znázorněno na diagramu, hodnoty jsou měřeny při nulovém tlaku a maximálním tlaku ze sériového monitoru. Některým lidem se může líbit provádět mezilehlé odečty, nejlépe vyhovující čáry a všechno ostatní, ale měřidlo je docela lineární a 2bodová kalibrace je dost dobrá! Ze dvou měření tlaku je možné vypočítat offset a měřítko a blikat ESP32. v jednom sezení. Byl jsem však úplně zmatený s aritmetikou záporných čísel! Odečtení nebo dělení dvou záporných čísel mi vyrazilo dech? Udělal jsem snadnou cestu ven a nejprve jsem upravil offset a roztřídil faktor měřítka jako samostatný úkol. Nejprve je měřen hrubý výstup ze senzoru bez připojení k senzoru. Toto číslo je odečteno od hrubé výstupní hodnoty, aby poskytlo nulovou referenci pro žádný aplikovaný tlak. Po probliknutí ESP32 s touto korekcí offsetu je dalším krokem nastavení měřítka tak, aby poskytovalo správné jednotky tlaku. Známý tlak je aplikován na senzor pomocí sloupce vody o známé výšce. ESP32 se poté problikne vhodným faktorem měřítka, aby se vytvořil tlak v požadovaných jednotkách.

Krok 5: Zapojení

Ve volné přírodě existuje několik verzí vývojové desky ESP32. Pro tento Instructable byla použita 30pinová verze, ale není důvod, proč by jiné verze neměly fungovat. Kromě dvou senzorů je jedinou další součástí 5k pull-up odpor pro sběrnici DS18B20. Místo použití push on konektorů byla všechna spojení pro lepší spolehlivost připájena. Vývojová deska ESP32 měla vestavěný regulátor napětí, takže bylo možné použít napájecí napětí až 12 V. Alternativně může být jednotka napájena z USB zásuvky.

Krok 6: Skica Arduino

Skica Arduina pro monitor teploty a vlhkosti je zcela konvenční. Nejprve jsou nainstalovány a spuštěny knihovny. Poté je WiFi připojení připraveno k odesílání dat do ThingSpeak a čtení senzorů. Odečtené hodnoty tlaku jsou před odesláním do ThingSpeak s teplotními údaji převedeny na milibar.

Krok 7: Instalace

ESP32 je kvůli ochraně namontován v malém plastovém boxu. K napájení modulu lze použít napájecí zdroj USB a kabel nebo alternativně se integrovaný regulátor vyrovná s napájením 5-12 V DC. Poučení, které jsme si s ESP32 těžce osvojili, je, že interní anténa je poměrně směrová. Otevřený konec vzoru antény by měl směřovat k routeru. V praxi to znamená, že modul by měl být obvykle namontován svisle s anténou nahoře a namířen na router. Nyní se můžete přihlásit do ThingSpeak a zkontrolovat, zda vaše rostliny nejsou upečené, zmrazené nebo vysušené!

ADDENDUMI jsem vyzkoušel mnoho způsobů při rozhodování, kdy zalévat rostliny. Patří sem sádrové bloky, odporové sondy, evapotranspirace, změny kapacity a dokonce vážení kompostu. Můj závěr je, že tenziometr je nejlepší senzor, protože napodobuje způsob, jakým rostliny extrahují vodu svými kořeny. Pokud máte k tomuto tématu myšlenky, napište komentář nebo zprávu …