Kalibratie bodemvochtsensor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Er zijn veel bodemvochtmeters op de markt om de tuinman te helpen beslissen wanneer hij zijn planten water moet geven. Helaas is het pakken van een handvol aarde en het inspecteren van de kleur en textuur net zo betrouwbaar als veel van deze gadgets! Sommige sondes registreren zelfs "droog" wanneer ze in gedestilleerd water worden gedompeld. Goedkope doe-het-zelf-bodemvochtsensoren zijn direct verkrijgbaar op plaatsen zoals Ebay of Amazon. Hoewel ze een signaal geven op basis van de bodemvochtigheid, is het lastiger om de sensoroutput te relateren aan de vraag van het gewas. Bij de beslissing om je planten water te geven, is het vooral van belang hoe gemakkelijk het voor de plant is om water uit de groeimedia te halen. De meeste vochtsensoren meten de hoeveelheid water in de bodem in plaats van of het water beschikbaar is voor de plant. Een tensiometer is de gebruikelijke manier om te meten hoe goed het water aan de bodem is gebonden. Dit instrument meet de druk die nodig is om het water uit de groeimedia te verwijderen. De gebruikelijke drukeenheden die bij veldwerk worden gebruikt, zijn millibar en kPa. Ter vergelijking: de atmosferische druk is ongeveer 1000 millibar of 100 kPa. Afhankelijk van de plantensoort en de grondsoort kunnen planten beginnen te verwelken wanneer de druk ongeveer 100 mIllibar overschrijdt. Deze Instructable beschrijft een manier om een goedkopere en gemakkelijker verkrijgbare vochtsensor te kalibreren tegen een doe-het-zelf-tensiometer. Hoewel dit handmatig kan worden gedaan door de resultaten op papier te plotten, wordt een eenvoudige datalogger gebruikt en worden de resultaten op ThingSpeak geplaatst. De methode kan worden gebruikt om een bodemvochtsensor eenvoudig te kalibreren op een tensiometerreferentie, zodat de tuinman weloverwogen beslissingen kan nemen over wanneer hij moet irrigeren, water moet besparen en gezonde gewassen moet telen.

Benodigdheden:

De onderdelen voor deze Instructable zijn gemakkelijk te vinden door te zoeken op sites zoals Amazon of Ebay. Het duurste onderdeel is de MPX5010DP-druksensor die beschikbaar is voor minder dan $ 10. Componenten die in deze Instructable worden gebruikt, zijn: Capacitieve bodemvochtsensor v1.2ESP32 ontwikkelbordTropf Blumat keramische sondeNXP druksensor MPX5010DP of MPX5100DPRubberen stoppers6mm OD doorzichtige plastic buis2 100K weerstanden1 1M weerstandVerbindingsdradenPlant pot met compostGekookt waterThingSpeak accountArduino IDEs naar flash internet aangesloten WiFi

Stap 1: Tensiometer

Een grondtensiometer is een met water gevulde buis met aan het ene uiteinde een poreuze keramische kom en aan het andere uiteinde een manometer. Het keramische bekeruiteinde wordt in de grond begraven, zodat de beker in nauw contact staat met de grond. Afhankelijk van het bodemwatergehalte zal er water uit de tensiometer stromen en de inwendige druk in de buis verminderen. De drukverlaging is een directe maat voor de bodemaffiniteit voor water en een indicator van hoe moeilijk het voor planten is om water te onttrekken.

Tensiometers zijn gemaakt voor de professionele kweker, maar zijn vaak duur. Tropf-Blumat vervaardigt een automatisch besproeiingsapparaat voor de amateurmarkt dat een keramische sonde gebruikt om de irrigatie te regelen. De sonde van een van deze eenheden kan worden gebruikt om een tensiometer te maken die slechts een paar dollar kost.

De eerste taak is om het plastic membraan van de groene kop van de sonde te scheiden. Het is een pop-fit in de groene kop, oordeelkundig knippen en knippen zal de twee delen scheiden. Eenmaal uit elkaar gespleten, boor een gat van 1 mm in de membraanpijp. De kunststof leiding wordt voor drukmetingen aangesloten op de buis aan de bovenzijde van het membraan. Door het uiteinde van de buis in kokend water te verwarmen, wordt het plastic zachter om de montage te vergemakkelijken. Als alternatief kan een traditionele geboorde rubberen stop worden gebruikt in plaats van het diafragma te recyclen. De druk in de sonde kan direct worden gemeten door de hoogte van een waterkolom te meten die in een U-buis wordt ondersteund. Elke inch water ondersteund is gelijk aan 2,5 millibar druk.

Voor gebruik moet de keramische sonde enkele uren in water worden geweekt om het keramiek grondig te bevochtigen. De sonde wordt vervolgens gevuld met water en de stop wordt aangebracht. Het is het beste om gekookt water te gebruiken om luchtbellen in de sonde te voorkomen. De sonde wordt vervolgens stevig in vochtige compost gestoken en gestabiliseerd voordat de druk wordt gemeten.

Tensiometerdruk kan ook worden gemeten met een elektronische manometer zoals de MPX5010DP. De relatie tussen druk en uitgangsspanning van de meter is te vinden in het sensorgegevensblad. Als alternatief kan de sensor direct worden gekalibreerd vanaf een met water gevulde U-buismanometer.

Stap 2: Capacitieve bodemvochtsensor

De capacitieve bodemvochtsensor die in deze Instructable is gekalibreerd, was de v1.2 gemakkelijk en goedkoop verkrijgbaar op internet. Dit type sensor is gekozen boven de typen die de bodemweerstand meten omdat de sondes kunnen corroderen en ze worden aangetast door kunstmest. De capacitieve sensoren werken door te meten hoeveel het watergehalte de condensator in de sonde verandert, die op zijn beurt de uitgangsspanning van de sonde levert.

Er moet een weerstand van 1M zijn tussen het signaal en de aardingspen op de sensor. Hoewel de weerstand op de kaart is gemonteerd, ontbreekt soms de massaverbinding. Symptomen zijn onder meer een trage reactie op veranderende omstandigheden. Er zijn verschillende oplossingen als deze verbinding ontbreekt. Degenen die bedreven zijn in het solderen, kunnen de weerstand op het bord met massa verbinden. Als alternatief kan in plaats daarvan een externe 1M-weerstand worden gebruikt. Omdat de weerstand een condensator op de uitgang ontlaadt, kan dit in software worden bereikt door de uitgangspen kort te sluiten met aarde voordat de sensor wordt gemeten.

Stap 3: Gegevensregistratie

De tensiometer en capacitieve sonde zijn stevig tegen elkaar geplaatst in een plantenpot met natte veencompost. Het systeem heeft enkele uren nodig om tot rust te komen en stabiele metingen van de sensoren te geven. Een ESP32-ontwikkelprintplaat werd in deze Instructable gebruikt om de sensoruitgangen te meten en de resultaten naar ThingSpeak te posten. De printplaat is overal verkrijgbaar bij goedkope Chinese leveranciers en verschillende pinnen kunnen worden gebruikt voor analoge spanningsmetingen. Omdat de druksensor een 5V-signaal afgeeft, wordt deze spanning gehalveerd door de twee 100K-weerstanden om beschadiging van de 3,3V ESP32 te voorkomen. Andere soorten sensoren kunnen op de ESP32 worden aangesloten, op voorwaarde dat het uitgangssignaal compatibel is. Ten slotte mag de plantpot op natuurlijke wijze uitdrogen en worden de sensormetingen elke 10 minuten op ThingSpeak geplaatst. Omdat de ESP32 extra GPIO-pinnen heeft, kunnen andere sensoren zoals temperatuur en vochtigheid worden toegevoegd om meer informatie over de omgeving te geven.

Stap 4: ESP32-programma

U moet uw eigen ThingSpeak-account instellen als u er nog geen heeft.

De Arduino IDE-schets om de sensoruitgangen te meten en deze naar ThingSpeak te posten, wordt hieronder weergegeven. Dit is een heel eenvoudig programma zonder foutopsporing of voortgangsrapportage naar de seriële poort, misschien wilt u het naar uw wensen verfraaien. U moet ook uw eigen ssid, wachtwoord en API-sleutel invoeren voordat u naar de ESP32 flitst.

Zodra de sensoren zijn aangesloten en de ESP32 wordt gevoed via een USB-voeding, worden de metingen elke 10 minuten naar ThingSpeak gestuurd. Binnen het programma kunnen verschillende leestijden worden ingesteld.

DATALOGUS SCHETS

#include WiFiClient-client;

ongeldige setup() {

WiFi.modus (WIFI_STA); verbindWiFi(); } void loop() { if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ connectWiFi(); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); vlotterdruk = analogRead(34); vlotterkap = analoog lezen (35); druk = druk * 0,038; // Wijzig in millibar vertraging (1000);

String url = "/update?api_key="; // Bouw string voor posten

url += "Uw API-sleutel"; url += "&field1="; url += String (druk); url += "&field2="; url += String (hoofdletter); client.print(String("GET") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Verbinding: close\r\ n\r\n"); vertraging(600000); //Herhaal elke 10 minuten}

ongeldig verbindenWiFi(){

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

Stap 5: Resultaten en conclusies

De ThingSpeak-grafieken laten zien dat de sensormetingen toenemen naarmate het veen uitdroogt. Bij het kweken van planten zoals tomaten in veen is een tensiometerstand van 60 millibar het optimale moment om de planten water te geven. In plaats van een tensiometer te gebruiken, zegt de scatterplot dat de veel robuustere en goedkopere capacitieve sensor kan worden gebruikt als we beginnen met irrigeren wanneer de sensorwaarde 1900 bereikt.

Samenvattend laat deze Instructable zien hoe u het irrigatie-triggerpunt voor een goedkope bodemvochtsensor kunt vinden door deze te kalibreren tegen een referentietensiometer. Planten water geven op het juiste vochtniveau geeft een veel gezonder gewas en bespaart water.