Calibrazione del sensore di umidità del suolo: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Ci sono molti misuratori di umidità del suolo sul mercato per aiutare il giardiniere a decidere quando innaffiare le loro piante. Sfortunatamente, afferrare una manciata di terreno e ispezionarne il colore e la consistenza è affidabile quanto molti di questi gadget! Alcune sonde registrano anche "secco" quando immerso in acqua distillata. I sensori di umidità del suolo fai-da-te economici sono prontamente disponibili in posti come Ebay o Amazon. Sebbene forniscano un segnale in base all'umidità del suolo, è più difficile mettere in relazione l'uscita del sensore con le esigenze della coltura. Quando decidi di innaffiare le tue piante, ciò che conta davvero è quanto sia facile per la pianta estrarre l'acqua dal substrato di coltivazione. La maggior parte dei sensori di umidità misura la quantità di acqua nel terreno piuttosto che se l'acqua è disponibile per la pianta. Un tensiometro è il modo usuale per misurare quanto bene l'acqua è legata al suolo. Questo strumento misura la pressione richiesta per rimuovere l'acqua dai substrati di coltura, le unità di pressione comuni utilizzate nel lavoro sul campo sono millibar e kPa. Per confronto, la pressione atmosferica è di circa 1000 millibar o 100 kPa. A seconda della varietà della pianta e del tipo di terreno, le piante possono iniziare ad appassire quando la pressione supera circa 100 millibar. Questo Instructable descrive un modo per calibrare un sensore di umidità più economico e più facilmente disponibile rispetto a un tensiometro fai-da-te. Sebbene ciò possa essere fatto manualmente tracciando i risultati su carta, viene utilizzato un semplice datalogger e i risultati pubblicati su ThingSpeak. Il metodo può essere utilizzato per calibrare facilmente un sensore di umidità del suolo su un riferimento tensiometrico in modo che il giardiniere possa prendere decisioni informate su quando irrigare, risparmiare acqua e coltivare colture sane.

Forniture:

Le parti di questo Instructable si trovano facilmente cercando siti come Amazon o Ebay. Il componente più costoso è il sensore di pressione MPX5010DP che è disponibile per meno di $ 10. I componenti utilizzati in questo Instructable sono: Sensore di umidità del suolo capacitivo Scheda di sviluppo v1.2ESP32 Sonda in ceramica Tropf Blumat Sensore di pressione NXP MPX5010DP o MPX5100DP Tappi in gomma Tubo di plastica trasparente con diametro esterno di 6 mm2 Resistenze da 100K1 Resistenza da 1MCavi di collegamentoPianta con compostAcqua bollitaCosaParla accountArduino IDE per flash connesso ESP32Accesso a Internet WiFi

Passaggio 1: tensiometro

Un tensiometro del terreno è un tubo pieno d'acqua con una tazza di ceramica porosa a un'estremità e un manometro all'altra. L'estremità della tazza in ceramica è sepolta nel terreno in modo che la tazza sia a stretto contatto con il terreno. A seconda del contenuto di acqua del suolo, l'acqua uscirà dal tensiometro e ridurrà la pressione interna nel tubo. La riduzione della pressione è una misura diretta dell'affinità del suolo per l'acqua e un indicatore di quanto sia difficile per le piante estrarre l'acqua.

I tensiometri sono fatti per il coltivatore professionista ma tendono ad essere costosi. Tropf-Blumat produce un dispositivo di irrigazione automatico per il mercato amatoriale che utilizza una sonda in ceramica per controllare l'irrigazione. La sonda di una di queste unità può essere utilizzata per realizzare un tensiometro che costa solo pochi dollari.

Il primo compito è separare il diaframma di plastica dalla testa verde della sonda. È un pop che si inserisce nella testa verde, il taglio giudizioso e lo snipping separeranno le due parti. Una volta divisi, praticare un foro di 1 mm nel tubo della membrana. Il tubo di plastica è collegato al tubo sulla parte superiore del diaframma per le misurazioni della pressione. Riscaldare l'estremità del tubo in acqua bollente ammorbidisce la plastica per facilitare il montaggio. In alternativa, invece di riciclare la membrana, si potrebbe utilizzare un tradizionale tappo di gomma forato. La pressione nella sonda può essere misurata direttamente misurando l'altezza di una colonna d'acqua supportata in un tubo a U. Ogni pollice di acqua supportato è equivalente a 2,5 millibar di pressione.

Prima dell'uso, la sonda in ceramica deve essere immersa in acqua per alcune ore per bagnare a fondo la ceramica. La sonda viene quindi riempita d'acqua e viene applicato il tappo. È meglio usare acqua bollita per evitare la formazione di bolle d'aria all'interno della sonda. La sonda viene quindi inserita saldamente nel compost umido e lasciata stabilizzare prima di misurare la pressione.

La pressione del tensiometro può essere misurata anche con un manometro elettronico come l'MPX5010DP. La relazione tra pressione e tensione di uscita dal manometro può essere trovata nella scheda tecnica del sensore. In alternativa, il sensore può essere calibrato direttamente da un manometro a tubo a U pieno d'acqua.

Passaggio 2: sensore di umidità del suolo capacitivo

Il sensore capacitivo di umidità del suolo calibrato in questo Instructable era la v1.2 prontamente ed economicamente disponibile su Internet. Questo tipo di sensore è stato scelto rispetto ai tipi che misurano la resistenza del suolo perché le sonde possono corrodersi e sono influenzate dal fertilizzante. I sensori capacitivi funzionano misurando quanto il contenuto di acqua modifica il condensatore nella sonda che a sua volta fornisce la tensione di uscita della sonda.

Dovrebbe esserci un resistore da 1 M tra il segnale e il pin di terra sul sensore. Sebbene la resistenza sia montata sulla scheda, a volte manca il collegamento a terra. I sintomi includono una risposta lenta al cambiamento delle condizioni. Ci sono diverse soluzioni se questa connessione è mancante. Gli esperti nella saldatura possono collegare il resistore a massa sulla scheda. In alternativa, è possibile utilizzare un resistore esterno da 1 M. Poiché il resistore scarica un condensatore sull'uscita, ciò potrebbe essere ottenuto nel software cortocircuitando momentaneamente il pin di uscita a terra prima di misurare il sensore.

Passaggio 3: registrazione dei dati

Il tensiometro e la sonda capacitiva sono saldamente posizionati insieme in un vaso contenente compost di torba umida. Sono necessarie alcune ore affinché il sistema si stabilizzi e fornisca letture costanti dai sensori. Un circuito di sviluppo ESP32 è stato utilizzato in questo Instructable per misurare le uscite del sensore e pubblicare i risultati su ThingSpeak. Il circuito è ampiamente disponibile da fornitori cinesi a basso costo e molti dei pin possono essere utilizzati per misurazioni di tensione analogiche. Poiché il sensore di pressione emette un segnale a 5 V, questa tensione viene dimezzata dai due resistori da 100 K per evitare di danneggiare l'ESP32 da 3,3 V. Altri tipi di sensore possono essere collegati all'ESP32 a condizione che il segnale di uscita sia compatibile. Infine, il vaso della pianta può asciugarsi naturalmente e le letture del sensore vengono pubblicate ogni 10 minuti su ThingSpeak. Poiché ESP32 ha pin GPIO di riserva, è possibile aggiungere altri sensori come temperatura e umidità per fornire ulteriori informazioni sull'ambiente.

Passaggio 4: programma ESP32

Dovrai configurare il tuo account ThingSpeak se non ne hai già uno.

Lo schizzo IDE di Arduino per misurare le uscite del sensore e pubblicarle su ThingSpeak è mostrato di seguito. Questo è un programma molto semplice senza rilevamento di errori o segnalazione di avanzamento alla porta seriale, potresti abbellirlo secondo le tue esigenze. Inoltre, è necessario inserire il proprio ssid, password e chiave API prima di eseguire il flashing su ESP32.

Una volta collegati i sensori e alimentato l'ESP32 da un alimentatore USB, le letture vengono inviate a ThingSpeak ogni 10 minuti. È possibile impostare tempi di lettura diversi all'interno del programma.

SCHIZZO DEL REGISTRO DATI

#include client WiFiClient;

void setup() {

WiFi.mode(WIFI_STA); connettiWiFi(); } void loop() { if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ connectWiFi(); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); pressione galleggiante = analogRead(34); float cap = analogRead(35); pressione = pressione * 0,038; //Cambia in millibar delay(1000);

String url = "/update?api_key="; // Crea una stringa per la pubblicazione

url += "La tua chiave API"; url += "&field1="; url += Stringa (pressione); url += "&field2="; url += Stringa (cap); client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Connessione: chiudi\r\ n\r\n"); ritardo(600000); //Ripeti ogni 10 minuti }

void connectWiFi(){

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

Passaggio 5: risultati e conclusioni

I grafici di ThingSpeak mostrano che le letture del sensore aumentano man mano che la torba si asciuga. Quando si coltivano piante come i pomodori nella torba, una lettura del tensiometro di 60 millibar è il momento ottimale per innaffiare le piante. Invece di usare un tensiometro, il grafico a dispersione dice che il sensore capacitivo molto più robusto ed economico può essere utilizzato se iniziamo l'irrigazione quando la lettura del sensore raggiunge 1900.

In sintesi, questo Instructable mostra come trovare il punto di innesco dell'irrigazione per un sensore di umidità del suolo economico calibrandolo rispetto a un tensiometro di riferimento. Innaffiare le piante al corretto livello di umidità darà un raccolto molto più sano e farà risparmiare acqua.