کالیبراسیون سنسور رطوبت خاک: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

رطوبت سنج خاک زیادی در بازار وجود دارد که به باغبان کمک می کند تا زمان آبیاری گیاهان خود را تعیین کند. متأسفانه ، گرفتن یک مشت خاک و بررسی رنگ و بافت به اندازه بسیاری از این ابزارها قابل اعتماد است! برخی از کاوشگرها حتی هنگام غوطه ور شدن در آب مقطر "خشک" می شوند. سنسورهای ارزان رطوبت خاک DIY به راحتی در مکان هایی مانند Ebay یا آمازون موجود است. اگرچه آنها با توجه به رطوبت خاک سیگنال می دهند ، اما ارتباط خروجی سنسور با نیازهای محصول دشوارتر است. هنگام تصمیم گیری برای آبیاری گیاهان ، آنچه واقعاً اهمیت دارد این است که چقدر آسان است که گیاه از محیط در حال رشد آب استخراج کند. بیشتر حسگرهای رطوبت میزان آب موجود در خاک را اندازه گیری می کنند تا اینکه آیا آب در دسترس گیاه است یا خیر. تنسیومتر یک روش معمول برای اندازه گیری میزان چسبندگی آب به خاک است. این ابزار فشار مورد نیاز برای حذف آب از محیط رو به رشد را اندازه گیری می کند ، واحدهای متداول فشار مورد استفاده در کارهای میدانی میلی بار و kPa است. برای مقایسه ، فشار اتمسفر حدود 1000 میلی بار یا 100 کیلو پاسکال است. بسته به تنوع گیاه و نوع خاک ، گیاهان می توانند شروع به پژمردگی کنند وقتی فشار از حدود 100 میلی لیتر بیشتر می شود. این دستورالعمل روشی را برای کالیبراسیون سنسور رطوبت ارزان تر و راحت تر در برابر یک تنگ سنج DIY توصیف می کند. اگرچه می توان این کار را با رسم نتایج روی کاغذ به صورت دستی انجام داد ، اما از یک دیتاگالر ساده استفاده می شود و نتایج در ThingSpeak ارسال می شود. از این روش می توان به راحتی یک سنسور رطوبت خاک را به یک مرجع تنسیومتر کالیبره کرد تا باغبان بتواند در مورد زمان آبیاری ، صرفه جویی در آب و پرورش محصولات سالم تصمیمات آگاهانه ای اتخاذ کند.

تدارکات:

با جستجو در سایت هایی مانند آمازون یا Ebay ، قطعات این دستورالعمل به راحتی یافت می شود. گران ترین جزء سنسور فشار MPX5010DP است که با قیمت کمتر از 10 دلار در دسترس است. اجزای مورد استفاده در این دستورالعمل عبارتند از: سنسور رطوبت خاک خازنی v1.2ESP32 هیئت مدیره توسعه Tropf Blumat سرامیک سنسور فشار NXP سنسور فشار MPX5010DP یا MPX5100DP مقاومت در برابر لاستیک 6mm OD لوله پلاستیکی شفاف 2 مقاومت 100K1 1M اتصال سیمها گلدان گیاهی با کمپوست آب جوشانده شده

مرحله 1: کشسنج

کشش سنج خاک یک لوله پر از آب است که در یک سر آن یک فنجان سرامیکی متخلخل و در طرف دیگر آن فشارسنج وجود دارد. انتهای فنجان سرامیکی در خاک دفن شده است به طوری که فنجان در تماس نزدیک با خاک است. بسته به محتوای آب خاک ، آب از کشش سنج خارج شده و فشار داخلی لوله را کاهش می دهد. کاهش فشار معیاری مستقیم برای تمایل خاک به آب و نشان دهنده میزان دشواری استخراج آب برای گیاهان است.

تنسیومترها برای پرورش دهندگان حرفه ای ساخته شده اند اما گران هستند. Tropf-Blumat یک دستگاه آبیاری اتوماتیک برای بازار آماتور تولید می کند که از یک کاوشگر سرامیکی برای کنترل آبیاری استفاده می کند. از کاوشگر یکی از این واحدها می توان برای ساخت یک فشار سنج با هزینه چند دلار استفاده کرد.

اولین کار جدا کردن دیافراگم پلاستیکی از سر سبز کاوشگر است. این یک پاپ متناسب با سر سبز است ، برش و برش منطقی دو قسمت را از هم جدا می کند. پس از جدا شدن ، یک سوراخ 1 میلی متری در لوله دیافراگم ایجاد کنید. لوله پلاستیکی برای اندازه گیری فشار به پیپ بالای دیافراگم متصل می شود. گرم کردن انتهای لوله در آب جوش باعث نرم شدن پلاستیک و سهولت نصب آن می شود. به طور متناوب ، می توان به جای بازیافت دیافراگم از یک دریچه لاستیکی معمولاً حفره دار استفاده کرد. فشار در پراب را می توان مستقیماً با اندازه گیری ارتفاع ستون آب که در لوله U قرار دارد اندازه گیری کرد. هر اینچ آب پشتیبانی شده معادل 2.5 میلی بار فشار است.

قبل از استفاده ، پروب سرامیکی باید چند ساعت در آب خیس شود تا سرامیک کاملاً مرطوب شود. سپس کاوشگر با آب پر می شود و درپوش نصب می شود. بهتر است از آب جوشانده برای جلوگیری از ایجاد حباب هوا در داخل پراب استفاده کنید. سپس پروب محکم در کمپوست مرطوب قرار داده می شود و قبل از اندازه گیری فشار ، تثبیت می شود.

فشار کششی را می توان با فشار سنج الکترونیکی مانند MPX5010DP اندازه گیری کرد. رابطه بین فشار و ولتاژ خروجی از گیج را می توان در برگه اطلاعات سنسور یافت. متناوبا ، سنسور را می توان مستقیماً از مانومتر لوله U پر از آب کالیبره کرد.

مرحله 2: سنسور رطوبت خازنی

سنسور خازنی رطوبت خاک که در این دستورالعمل کالیبره شده است ، v1.2 به آسانی و ارزان در اینترنت موجود است. این نوع سنسور بر حسب نوعهایی که مقاومت خاک را اندازه گیری می کنند ، انتخاب شده است زیرا پروب ها می توانند خورده شوند و تحت تأثیر کود قرار می گیرند. سنسورهای خازنی با اندازه گیری میزان تغییر آب خازن در پروب کار می کنند که به نوبه خود ولتاژ خروجی پروب را فراهم می کند.

باید بین سیگنال و پین زمین روی سنسور یک مقاومت 1M وجود داشته باشد. اگرچه مقاومت روی کارت نصب شده است ، اما گاهی اتصال زمین از بین می رود. علائم شامل واکنش کند به شرایط متغیر است. اگر این اتصال وجود نداشته باشد ، چندین راه حل وجود دارد. افرادی که در لحیم کاری مهارت دارند می توانند مقاومت را به تخته روی زمین وصل کنند. متناوباً می توان از مقاومت خارجی 1M به جای آن استفاده کرد. هنگامی که مقاومت خازنی را در خروجی تخلیه می کند ، می توان در نرم افزار با کوتاه کردن پین خروجی به زمین قبل از اندازه گیری سنسور ، این امر را بدست آورد.

مرحله 3: ثبت اطلاعات

کشش سنج و کاوشگر خازنی به طور محکم در یک گلدان گیاهی حاوی کود کمپوست مرطوب قرار می گیرند. چند ساعت طول می کشد تا سیستم مستقر شود و سنسورها را قرائت کند. یک برد مدار توسعه ESP32 در این دستورالعمل برای اندازه گیری خروجی های سنسور و ارسال نتایج به ThingSpeak استفاده شد. برد مدار به طور گسترده ای در دسترس تامین کنندگان ارزان قیمت چینی است و از چندین پین می توان برای اندازه گیری ولتاژ آنالوگ استفاده کرد. با خروج سنسور فشار از یک سیگنال 5V ، این ولتاژ توسط دو مقاومت 100K نصف می شود تا از آسیب 3.3V ESP32 جلوگیری شود. سایر سنسورها را می توان به ESP32 متصل کرد به شرطی که سیگنال خروجی سازگار باشد. در نهایت ، گلدان گیاه اجازه می دهد تا به طور طبیعی خشک شود و قرائت سنسور هر 10 دقیقه در ThingSpeak ارسال می شود. از آنجا که ESP32 دارای پین GPIO اضافی است ، می توان سنسورهای دیگری مانند دما و رطوبت را برای اطلاعات بیشتر در مورد محیط اضافه کرد.

مرحله 4: برنامه ESP32

اگر قبلاً حساب ThingSpeak خود را ندارید ، باید راه اندازی کنید.

طرح Arduino IDE برای اندازه گیری خروجی های سنسور و ارسال آنها در ThingSpeak در زیر نشان داده شده است. این یک برنامه بسیار اساسی است بدون خطا برای به دام انداختن یا گزارش پیشرفت در پورت سریال ، ممکن است دوست داشته باشید آن را با نیازهای خود تزئین کنید. همچنین ، قبل از چشمک زدن به ESP32 ، باید ssid ، رمز عبور و کلید API خود را وارد کنید.

هنگامی که سنسورها متصل شده و ESP32 از منبع تغذیه USB تغذیه می کند ، هر 10 دقیقه یکبار خوانده شده به ThingSpeak ارسال می شود. زمان های مختلف خواندن ممکن است در برنامه تنظیم شود.

طرح DATALOG

#شامل مشتری WiFiClient ؛

void setup () {

WiFi.mode (WIFI_STA) ؛ connectWiFi () ؛ } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi ()؛ } client.connect ("api.thingspeak.com" ، 80) ؛ فشار شناور = analogRead (34) ؛ float cap = analogRead (35) ؛ فشار = فشار * 0.038 ؛ // تغییر به میلی بار تاخیر (1000) ؛

url رشته = "/update؟ api_key ="؛ // ساخت رشته برای ارسال

url += "کلید API شما"؛ url += "& field1 ="؛ url += رشته (فشار) ؛ url += "& field2 ="؛ url += رشته (کلاه) ؛ client.print (رشته ("GET") + url + "HTTP/1.1 / r / n" + "میزبان:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "اتصال: بستن / r / n / r / n ")؛ تاخیر (600000) ؛ // هر 10 دقیقه تکرار کنید}

void connectWiFi () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid"، "password")؛ تاخیر (2500) ؛ }}

مرحله 5: نتایج و نتیجه گیری

نمودارهای ThingSpeak نشان می دهد که با خشک شدن ذغال سنگ نارس خواندن سنسور افزایش می یابد. هنگام پرورش گیاهان مانند گوجه فرنگی در ذغال سنگ نارس ، زمان اندازه گیری تنگی سنج 60 میلی بار بهترین زمان برای آبیاری گیاهان است. در طرح پراکندگی به جای استفاده از کشش سنج ، سنسور خازنی بسیار قوی تر و ارزان تر می تواند مورد استفاده قرار گیرد اگر آبیاری را هنگامی شروع کنیم که سنسور سنسور به 1900 برسد.

به طور خلاصه ، این دستورالعمل نحوه یافتن نقطه شروع آبیاری سنسور رطوبت خاک ارزان با کالیبره کردن آن در برابر تانسومتر مرجع را نشان می دهد. آبیاری گیاهان در سطح رطوبت مناسب محصول بسیار سالم تری را به همراه خواهد داشت و در مصرف آب صرفه جویی می شود.