Monitoraggio della temperatura e dell'umidità: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Ci sono due modi sicuri per uccidere rapidamente le tue piante. Il primo modo è cuocerli o congelarli a morte con temperature estreme. In alternativa, annaffiarli troppo o troppo per farli appassire o far marcire le radici. Naturalmente ci sono altri modi per trascurare una pianta come un'alimentazione o un'illuminazione scorretta, ma di solito ci vogliono giorni o settimane per avere molto effetto.

Nonostante disponga di un sistema di irrigazione automatico, ho sentito la necessità di avere un sistema di monitoraggio della temperatura e dell'umidità completamente indipendente in caso di un grave guasto con l'irrigazione. La risposta è stata monitorare la temperatura e il contenuto di umidità del suolo utilizzando un modulo ESP32 e pubblicando i risultati su Internet. Mi piace visualizzare i dati come grafici e tabelle e quindi le letture vengono elaborate su ThingSpeak per trovare le tendenze. Tuttavia, ci sono molti altri servizi IoT disponibili su Internet che invieranno e-mail o messaggi quando vengono attivati. Questo Instructable descrive come costruire un datalogger autonomo di temperatura e umidità. L'onnipresente DS18B20 viene utilizzato per misurare la temperatura nell'area di coltivazione. Un tensiometro fai-da-te controlla quanta acqua è disponibile per le piante nei substrati di coltivazione. Dopo che i dati di questi sensori sono stati raccolti dall'ESP32, vengono inviati a Internet tramite WiFi per la pubblicazione su ThingSpeak.

Forniture

Le parti utilizzate per questo monitor sono prontamente disponibili su Ebay o Amazon. Modulo sensore di pressione barometrica digitale Scheda controller del livello dell'acqua liquida Sensore di temperatura impermeabile DS18B20 Sonda in ceramica Tropf BlumatScheda di sviluppo ESP32 Resistenza 5kAlimentazione 5-12V Tubi di plastica assortiti per adattarsi a tensiometro e sensoreScatola di montaggio e cablaggioConnessione WiFi

Passaggio 1: misurazione della temperatura

La versione impermeabile del DS18B20 viene utilizzata per misurare la temperatura. Le informazioni vengono inviate da e verso il dispositivo tramite un'interfaccia 1-Wire in modo che sia necessario collegare un solo cavo all'ESP32. Ogni DS18B20 contiene un numero di serie univoco in modo che più DS18B20 possano essere collegati allo stesso cavo e letti separatamente se lo si desidera. Le librerie e le istruzioni Arduino sono prontamente disponibili su Internet per gestire l'interfaccia DS18B20 e 1-Wire che semplificano notevolmente la lettura dei dati schizzo.

Passaggio 2: costruzione del tensiometro

Il tensiometro è una tazza di ceramica riempita d'acqua a stretto contatto con il substrato di coltivazione. In condizioni asciutte, l'acqua si muoverà attraverso la ceramica fino a quando non si sarà accumulato abbastanza vuoto nella tazza per fermare qualsiasi ulteriore movimento. La pressione nella tazza in ceramica fornisce un'ottima indicazione di quanta acqua è disponibile per le piante. Una sonda in ceramica Tropf Blumat può essere hackerata per realizzare un tensiometro fai-da-te tagliando via la parte superiore della sonda come mostrato nell'immagine. Viene praticato un piccolo foro nel seme e 4 pollici di tubo di plastica trasparente premuto sul seme. Il riscaldamento del tubo in acqua calda ammorbidisce la plastica e facilita l'operazione. Non resta che immergere e riempire la sonda con acqua bollita, spingere la sonda nel terreno e misurare la pressione. Ci sono molte informazioni sull'uso dei tensiometri su Internet. Il problema principale è mantenere tutto senza perdite. Qualsiasi leggera perdita d'aria riduce la contropressione e l'acqua cola via attraverso la tazza in ceramica. Il livello dell'acqua nel tubo di plastica dovrebbe essere a circa un pollice dalla parte superiore e dovrebbe essere rabboccato con acqua quando necessario. Un buon sistema privo di perdite avrà solo bisogno di rabbocchi ogni mese circa.

Passaggio 3: sensore di pressione

Una scheda di controllo del livello dell'acqua liquida del modulo sensore di pressione barometrica digitale, ampiamente disponibile su eBay, viene utilizzata per misurare la pressione del tensiometro. Il modulo sensore di pressione è costituito da un estensimetro accoppiato a un amplificatore HX710b con un convertitore D/A a 24 bit. Sfortunatamente, non è disponibile una libreria Arduino dedicata per l'HX710b ma la libreria HX711 sembra invece funzionare bene senza problemi. La libreria HX711 emetterà un numero a 24 bit proporzionale alla pressione misurata dal sensore. Notando l'uscita a zero e una pressione nota, il sensore può essere calibrato per fornire unità di pressione facili da usare. È di vitale importanza che tutte le tubazioni e le connessioni siano prive di perdite. Qualsiasi perdita di pressione provoca la fuoriuscita di acqua dalla tazza in ceramica e il tensiometro necessita di frequenti rabbocchi. Un sistema a tenuta stagna funzionerà per settimane prima di aver bisogno di più acqua nel tensiometro. Se riscontri che il livello dell'acqua scende per ore anziché per settimane o mesi, considera l'utilizzo di fascette stringitubo nei giunti dei tubi.

Passaggio 4: calibrazione del sensore di pressione

La libreria HX711 emette un numero a 24 bit in base alla pressione misurata dal sensore. Questa lettura deve essere convertita in unità di pressione più familiari come psi, kPa o millibar. In questo Instructable i millibar sono stati scelti come unità di lavoro, ma l'output può essere facilmente ridimensionato ad altre misurazioni. C'è una linea nello schizzo Arduino per inviare la lettura della pressione grezza al monitor seriale in modo che possa essere utilizzata per scopi di calibrazione. I livelli di pressione noti possono essere creati registrando la pressione richiesta per supportare una colonna d'acqua. Ogni pollice di acqua supportato creerà una pressione di 2,5 mb. Il setup è mostrato nel diagramma, le letture sono prese a pressione zero e pressione massima dal monitor seriale. Ad alcune persone potrebbe piacere prendere letture intermedie, linee più adatte e tutto quel guff, ma l'indicatore è abbastanza lineare e una calibrazione a 2 punti è abbastanza buona! È possibile calcolare l'offset e il fattore di scala da due misurazioni di pressione e far lampeggiare l'ESP32 in una sessione. Tuttavia, mi sono completamente confuso con l'aritmetica dei numeri negativi! Sottrarre o dividere due numeri negativi mi ha fatto impazzire? Ho preso la via più semplice e ho corretto prima l'offset e ho risolto il fattore di scala come un'attività separata. Prima di tutto l'output grezzo dal sensore viene misurato senza nulla collegato al sensore. Questo numero viene sottratto dalla lettura dell'output grezzo per fornire un riferimento zero per la pressione non applicata. Dopo aver lampeggiato ESP32 con questa correzione dell'offset, il passaggio successivo è impostare il fattore di scala per fornire le unità di pressione corrette. Una pressione nota viene applicata al sensore utilizzando una colonna d'acqua di altezza nota. L'ESP32 viene quindi lampeggiato con un fattore di scala adeguato per fornire la pressione nelle unità desiderate.

Passaggio 5: cablaggio

Esistono diverse versioni della scheda di sviluppo ESP32 in circolazione. Per questo Instructable è stata utilizzata una versione a 30 pin ma non c'è motivo per cui altre versioni non dovrebbero funzionare. Oltre ai due sensori, l'unico altro componente è una resistenza di pull-up da 5k per il bus DS18B20. Invece di utilizzare connettori push on, tutte le connessioni sono state saldate per una migliore affidabilità. La scheda di sviluppo ESP32 aveva un regolatore di tensione integrato in modo da poter utilizzare un'alimentazione di tensione fino a 12 V. In alternativa l'unità può essere alimentata tramite la presa USB.

Passaggio 6: schizzo Arduino

Lo schizzo Arduino per il monitor di temperatura e umidità è abbastanza convenzionale. Prima di tutto vengono installate e avviate le librerie. Quindi la connessione WiFi è pronta per inviare dati a ThingSpeak e i sensori vengono letti. Le letture della pressione vengono convertite in millibar prima di essere inviate a ThingSpeak con le letture della temperatura.

Passaggio 7: installazione

L'ESP32 è montato in una piccola scatola di plastica per protezione. È possibile utilizzare un alimentatore e un cavo USB per alimentare il modulo o, in alternativa, il regolatore integrato gestirà l'alimentazione a 5-12 V CC. Una lezione appresa a proprie spese con ESP32 è che l'antenna interna è abbastanza direzionale. L'estremità aperta del modello dell'antenna dovrebbe puntare verso il router. In pratica, questo significa che il modulo dovrebbe essere solitamente montato verticalmente con l'antenna in alto e puntata verso il router. Ora puoi accedere a ThingSpeak e controllare che le tue piante non siano cotte, congelate o disseccate!

ADDENDUMI ha provato molti modi per decidere quando innaffiare le piante. Questi hanno incluso blocchi di gesso, sonde di resistenza, evapotraspirazione, variazioni di capacità e persino pesatura del compost. La mia conclusione è che il tensiometro è il miglior sensore perché imita il modo in cui le piante estraggono l'acqua attraverso le loro radici. Si prega di commentare o inviare un messaggio se avete pensieri sull'argomento…