Temperatuur- en vochtigheidsmeter: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Er zijn twee veilige manieren om je planten snel te doden. De eerste manier is om ze dood te bakken of in te vriezen met extreme temperaturen. Als alternatief, als u ze te veel of te weinig water geeft, zullen ze verwelken of de wortels wegrotten. Natuurlijk zijn er andere manieren om een plant te verwaarlozen, zoals verkeerde voeding of belichting, maar deze hebben meestal dagen of weken nodig om veel effect te hebben.

Hoewel ik een automatisch irrigatiesysteem heb, voelde ik de behoefte om een volledig onafhankelijk temperatuur- en vochtbewakingssysteem te hebben in het geval van een grote storing in de irrigatie. Het antwoord was om de temperatuur en het bodemvochtgehalte te monitoren met een ESP32-module en de resultaten op internet te plaatsen. Ik bekijk de gegevens graag als grafieken en diagrammen en daarom worden de metingen op ThingSpeak verwerkt om trends te vinden. Er zijn echter veel andere IoT-services beschikbaar op internet die e-mails of berichten verzenden wanneer ze worden geactiveerd. Deze Instructable beschrijft hoe u een stand-alone temperatuur- en vochtdatalogger kunt bouwen. De alomtegenwoordige DS18B20 wordt gebruikt om de temperatuur in de teeltruimte te meten. Een doe-het-zelf tensiometer houdt bij hoeveel water er beschikbaar is voor de planten in de groeimedia. Nadat de gegevens van deze sensoren zijn verzameld door de ESP32, worden deze via wifi naar internet gestuurd om op ThingSpeak te plaatsen.

Benodigdheden

De onderdelen die voor deze monitor worden gebruikt, zijn direct verkrijgbaar op Ebay of Amazon. Digitale luchtdruksensormodule Vloeibaar waterniveauregelaarbord DS18B20 Waterdichte temperatuursensorTropf Blumat keramische sondeESP32-ontwikkelbord5k-weerstand5-12V-voeding Diverse plastic buizen voor tensiometer en sensor Montagedoos en bedradingWiFi-verbinding

Stap 1: Temperatuurmeting

De waterdichte versie van de DS18B20 wordt gebruikt om de temperatuur te meten. Informatie wordt van en naar het apparaat verzonden via een 1-Wire-interface, zodat er slechts een enkele draad op de ESP32 hoeft te worden aangesloten. Elke DS18B20 bevat een uniek serienummer zodat meerdere DS18B20's op dezelfde draad kunnen worden aangesloten en desgewenst afzonderlijk kunnen worden gelezen. Arduino-bibliotheken en instructies zijn direct beschikbaar op internet om de DS18B20 en 1-Wire-interface te verwerken, wat het lezen van gegevens aanzienlijk vereenvoudigt schetsen.

Stap 2: Tensiometerconstructie

De tensiometer is een keramische beker gevuld met water in nauw contact met de groeimedia. In droge omstandigheden zal water door het keramiek bewegen totdat er voldoende vacuüm in de beker is opgebouwd om verdere beweging te stoppen. De druk in de keramische beker geeft een uitstekende indicatie van hoeveel water er beschikbaar is voor de planten. Een Tropf Blumat keramische sonde kan worden gehackt om een doe-het-zelf tensiometer te maken door het bovenste deel van de sonde weg te snijden, zoals op de afbeelding te zien is. Er wordt een klein gaatje in de pit gemaakt en een doorzichtige plastic buis van 4 inch op de pit gedrukt. Door de buis in heet water te verwarmen, wordt het plastic zachter en wordt de bediening gemakkelijker. Het enige dat overblijft is om de sonde te laten weken en te vullen met gekookt water, de sonde in de grond te duwen en de druk te meten. Op internet is veel informatie te vinden over het gebruik van tensiometers. Het grootste probleem is om alles lekvrij te houden. Elke lichte luchtlekkage vermindert de tegendruk en het water zal door de keramische beker wegsijpelen. Het waterniveau in de plastic buis moet ongeveer 2,5 cm van de bovenkant zijn en moet indien nodig worden bijgevuld met water. Een goed lekvrij systeem hoeft slechts ongeveer elke maand te worden bijgevuld.

Stap 3: Druksensor

Een digitale barometrische druksensormodule Liquid Water Level Controller Board, algemeen verkrijgbaar op eBay, wordt gebruikt om de tensiometerdruk te meten. De druksensormodule bestaat uit een rekstrookje gekoppeld aan een HX710b-versterker met een 24-bits D/A-converter. Helaas is er geen speciale Arduino-bibliotheek beschikbaar voor de HX710b, maar de HX711-bibliotheek lijkt in plaats daarvan goed te werken. De HX711-bibliotheek zal een 24-bits getal weergeven dat evenredig is aan de druk die door de sensor wordt gemeten. Door de output op nul en een bekende druk te noteren, kan de sensor worden gekalibreerd om gebruiksvriendelijke drukeenheden te leveren. Het is van vitaal belang dat alle leidingen en aansluitingen lekvrij zijn. Elk drukverlies zorgt ervoor dat er water uit de keramische beker ontsnapt en de tensiometer moet regelmatig worden bijgevuld. Een lekdicht systeem werkt wekenlang voordat er meer water in de tensiometer nodig is. Als u merkt dat het waterpeil na uren in plaats van weken of maanden daalt, overweeg dan om buisklemmen bij de leidingverbindingen te gebruiken.

Stap 4: Kalibratie van druksensor

De HX711-bibliotheek voert een 24-bits nummer uit volgens de druk gemeten door de sensor. Deze meting moet worden omgezet in meer bekende drukeenheden zoals psi, kPa of millibar. In deze Instructable werden millibars gekozen als werkeenheden, maar de output kan eenvoudig worden geschaald naar andere metingen. Er is een lijn in de Arduino-schets om de ruwe drukmeting naar de seriële monitor te sturen, zodat deze kan worden gebruikt voor kalibratiedoeleinden. Bekende drukniveaus kunnen worden gecreëerd door de druk te registreren die nodig is om een waterkolom te ondersteunen. Elke centimeter water die wordt ondersteund, creëert een druk van 2,5 mb. De opstelling wordt weergegeven in het diagram, metingen worden gedaan bij nuldruk en maximale druk van de seriële monitor. Sommige mensen vinden het misschien leuk om tussentijdse metingen te doen, best passende lijnen en al dat gepruts, maar de meter is vrij lineair en een 2-punts kalibratie is goed genoeg! Het is mogelijk om de offset en schaalfactor uit twee drukmetingen te berekenen en de ESP32 te laten knipperen in één sessie. Ik raakte echter volledig in de war met rekenen met negatieve getallen! Het aftrekken of delen van twee negatieve getallen blies me op?. Ik koos voor de gemakkelijke uitweg en corrigeerde eerst de offset en sorteerde de schaalfactor als een aparte taak. Allereerst wordt de onbewerkte output van de sensor gemeten zonder dat er iets op de sensor is aangesloten. Dit getal wordt afgetrokken van de ruwe outputwaarde om een nulreferentie te geven voor geen toegepaste druk. Na het knipperen van de ESP32 met deze offset-correctie, is de volgende stap het instellen van de schaalfactor om de juiste drukeenheden te geven. Een bekende druk wordt op de sensor uitgeoefend met behulp van een waterkolom van bekende hoogte. De ESP32 wordt vervolgens geflitst met een geschikte schaalfactor om de druk in de gewenste eenheden te geven.

Stap 5: Bedrading

Er zijn verschillende versies van het ESP32-ontwikkelbord in het wild. Voor deze Instructable werd een 30-pins versie gebruikt, maar er is geen reden waarom andere versies niet zouden werken. Naast de twee sensoren is de enige andere component een 5k pull-up weerstand voor de DS18B20-bus. In plaats van push-on-connectoren te gebruiken, werden alle verbindingen gesoldeerd voor een betere betrouwbaarheid. Het ESP32-ontwikkelbord had een ingebouwde spanningsregelaar zodat een spanningsvoorziening tot 12 V kon worden gebruikt. Als alternatief kan het apparaat worden gevoed via de USB-aansluiting.

Stap 6: Arduino-schets

De Arduino-schets voor de temperatuur- en vochtmeter is vrij conventioneel. Allereerst worden de bibliotheken geïnstalleerd en gestart. Dan is de wifi-verbinding klaar om gegevens naar ThingSpeak te posten en worden de sensoren uitgelezen. Drukmetingen worden omgezet in millibar voordat ze met de temperatuurmetingen naar ThingSpeak worden verzonden.

Stap 7: Installatie

De ESP32 is ter bescherming in een kleine plastic doos gemonteerd. Een USB-voeding en -kabel kunnen worden gebruikt om de module van stroom te voorzien, of de ingebouwde regelaar kan 5-12V DC-voeding aan. Een les die op de harde manier is geleerd met de ESP32 is dat de interne antenne behoorlijk directioneel is. Het open uiteinde van het antennepatroon moet naar de router wijzen. In de praktijk betekent dit dat de module meestal verticaal moet worden gemonteerd met de antenne naar boven gericht op de router. Nu kunt u inloggen op ThingSpeak en controleren of uw planten niet gebakken, bevroren of uitgedroogd zijn!

ADDENDUMI heeft veel manieren geprobeerd om te beslissen wanneer planten water moeten worden gegeven. Deze omvatten gipsblokken, weerstandssondes, verdamping, capaciteitsveranderingen en zelfs het wegen van de compost. Mijn conclusie is dat de tensiometer de beste sensor is omdat hij de manier nabootst waarop planten water onttrekken via hun wortels. Reageer of stuur een bericht als je gedachten over het onderwerp hebt …