Maaperän kosteusanturin kalibrointi: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Markkinoilla on monia maaperän kosteusmittareita, jotka auttavat puutarhuria päättämään, milloin kastaa kasveja. Valitettavasti kourallisen maaperän tarttuminen ja värin ja tekstuurin tarkastaminen on yhtä luotettavaa kuin monet näistä gadgeteista! Jotkut anturit rekisteröivät jopa "kuivan", kun ne upotetaan tislattuun veteen. Halpoja DIY -maaperän kosteusantureita on saatavana helposti esimerkiksi Ebayssa tai Amazonissa. Vaikka ne antavat signaalin maaperän kosteuden mukaan, anturin ulostulon liittäminen sadon vaatimuksiin on vaikeampaa. Kun päätät kastaa kasvejasi, on todella tärkeää, kuinka helposti kasvi voi ottaa vettä kasvualustasta. Useimmat kosteusanturit mittaavat maaperän vesimäärää sen sijaan, onko vesi saatavilla kasveille. Tensiometri on tavallinen tapa mitata kuinka hyvin vesi on sitoutunut maaperään. Tämä laite mittaa paineen, joka tarvitaan veden poistamiseksi kasvualustasta, yleisiä kenttätöissä käytettäviä paineyksiköitä ovat millibaarit ja kPa. Vertailun vuoksi ilmanpaine on noin 1000 millibaaria tai 100 kPa. Kasvilajikkeesta ja maaperätyypistä riippuen kasvit voivat alkaa kuihtua, kun paine ylittää noin 100 mIlibaria. Vaikka tämä voitaisiin tehdä manuaalisesti piirtämällä tulokset paperille, käytetään yksinkertaista dataloggeria ja tulokset julkaistaan ThingSpeakissa. Menetelmällä voidaan helposti kalibroida maaperän kosteusanturi tensiometrin viitearvoon, jotta puutarhuri voi tehdä tietoisia päätöksiä kastelun, veden säästämisen ja terveiden kasvien kasvatuksen ajankohdasta.

Tarvikkeet:

Tämän Instructable -laitteen osat löytyvät helposti etsimällä sivustoja, kuten Amazon tai Ebay. Kallein komponentti on MPX5010DP -paineanturi, joka on saatavana alle 10 dollarilla. Tässä oppaassa käytetyt komponentit ovat: Kapasitiivinen maaperän kosteusanturi v1.2ESP32 -kehityskortti Trof Blumat -keraaminen anturiNXP -paineanturi MPX5010DP tai MPX5100DPKumitulpat

Vaihe 1: Tensiometri

Maaperän tensiometri on vedellä täytetty putki, jonka toisessa päässä on huokoinen keraaminen kuppi ja toisessa painemittari. Keraaminen kupin pää on haudattu maahan niin, että kuppi on läheisessä kosketuksessa maaperään. Maaperän vesipitoisuudesta riippuen vesi valuu tensiometristä ja alentaa putken sisäistä painetta. Paineen alennus mittaa suoraan maaperän affiniteettia veteen ja osoittaa kuinka vaikeaa kasvien on ottaa vettä.

Tensiometrit on tehty ammattiviljelijöille, mutta ne ovat yleensä kalliita. Tropf-Blumat valmistaa amatöörimarkkinoille automaattista kastelulaitetta, joka käyttää kastelua keraamisella koettimella. Yhden näistä yksiköistä saadulla anturilla voidaan valmistaa tensiometri, joka maksaa vain muutaman dollarin.

Ensimmäinen tehtävä on erottaa muovikalvo anturin vihreästä päästä. Se sopii vihreään päähän, järkevä leikkaus ja katkaisu erottaa kaksi osaa. Kun se on jaettu toisiinsa, poraa 1 mm reikä kalvoputkeen. Muoviputki on liitetty kalvon päällä olevaan putkeen paineen mittaamista varten. Putken pään lämmittäminen kiehuvaan veteen pehmentää muovia asennuksen helpottamiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kalvon kierrätyksen sijasta perinteistä porattua kumitulppaa. Paine koettimessa voidaan mitata suoraan mittaamalla U -putkeen tuetun vesipatsaan korkeus. Jokainen tuuma tuettua vettä vastaa 2,5 millibaarin painetta.

Ennen käyttöä keraaminen anturi on liotettava vedessä muutaman tunnin ajan, jotta keraaminen kastuu perusteellisesti. Anturi täytetään sitten vedellä ja tulppa asennetaan. On parasta käyttää keitettyä vettä estääksesi ilmakuplien muodostumisen anturin sisään. Anturi asetetaan sitten tiukasti kosteaan kompostiin ja jätetään stabiloitumaan ennen paineen mittaamista.

Tensiometrin paine voidaan mitata myös elektronisella painemittarilla, kuten MPX5010DP. Paineen ja mittarin ulostulojännitteen välinen suhde löytyy anturin tietolomakkeesta. Vaihtoehtoisesti anturi voidaan kalibroida suoraan vedellä täytetystä U -putken manometristä.

Vaihe 2: Kapasitiivinen maaperän kosteusanturi

Tässä Instructable -ohjelmassa kalibroitu kapasitiivinen maaperän kosteusanturi oli v1.2, joka oli helposti ja edullisesti saatavilla Internetistä. Tämäntyyppinen anturi valittiin maaperänkestävyyttä mittaavien tyyppien joukosta, koska anturit voivat syövyttää ja lannoite vaikuttaa niihin. Kapasitiiviset anturit mittaavat kuinka paljon vesipitoisuus muuttaa anturin kondensaattoria, mikä puolestaan antaa anturin lähtöjännitteen.

Anturin signaalin ja maadoitusliittimen välissä on oltava 1 M: n vastus. Vaikka vastus on asennettu korttiin, joskus maadoitus puuttuu. Oireita ovat hidas reagointi muuttuviin olosuhteisiin. Jos tämä yhteys puuttuu, on olemassa useita ratkaisuja. Juottoon perehtyneet voivat liittää vastuksen piirilevyn maahan. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää ulkoista 1M vastusta. Kun vastus purkaa kondensaattorin ulostuloon, tämä voitaisiin saavuttaa ohjelmistossa oikosulkemalla lähtötappi hetkellisesti maahan ennen anturin mittaamista.

Vaihe 3: Tietojen kirjaaminen

Tensiometri ja kapasitiivinen anturi on sijoitettu tiukasti yhteen kasvisruukkuun, joka sisältää märkää turvekompostia. Muutama tunti kestää, että järjestelmä asettuu ja antaa tasaiset lukemat antureista. Tässä ohjekirjassa käytettiin ESP32 -kehityskorttia mittaamaan anturilähtöjä ja julkaisemaan tulokset ThingSpeakiin. Piirilevyä on saatavana laajalti halvoilta kiinalaisilta toimittajilta, ja useita nastoja voidaan käyttää analogisten jännitteiden mittaamiseen. Koska paineanturi antaa 5 V: n signaalin, tämä jännite puolittuu kahdella 100K: n vastuksella, jotta vältetään 3.3V ESP32: n vaurioituminen. ESP32: een voidaan liittää muuntyyppisiä antureita, jos lähtösignaali on yhteensopiva. Koska ESP32: ssa on vara -GPIO -nastat, muita antureita, kuten lämpötila ja kosteus, voidaan lisätä antamaan lisätietoja ympäristöstä.

Vaihe 4: ESP32 -ohjelma

Sinun on luotava oma ThingSpeak -tili, jos sinulla ei vielä ole sitä.

Arduino IDE -luonnos mittaa anturilähdöt ja lähettää ne ThingSpeakiin alla. Tämä on hyvin perusohjelma, jossa ei ole virheilmoitusta tai edistymisraportointia sarjaportille, saatat haluta kaunistaa sen tarpeidesi mukaan. Sinun on myös lisättävä oma SSID, salasana ja API -avain, ennen kuin vilkkuu ESP32: een.

Kun anturit on kytketty ja ESP32 saa virtaa USB -virtalähteestä, lukemat lähetetään ThingSpeakiin 10 minuutin välein. Ohjelmassa voidaan asettaa erilaisia lukuaikoja.

DATALOG LUONNOS

#Sisällytä WiFiClient -asiakas;

void setup () {

WiFi.mode (WIFI_STA); connectWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); kelluva paine = analoginenLue (34); kellukorkki = analoginenLue (35); paine = paine * 0,038; // Vaihda millibaariviiveeseen (1000);

Merkkijono url = "/update? Api_key ="; // Rakenna merkkijono lähettämistä varten

url += "API -avaimesi"; url += "& kenttä1 ="; url += Jono (paine); url += "& kenttä2 ="; url += Merkkijono (korkki); client.print (Merkkijono ("GET") + url + "HTTP/1.1 / r / n" + "Isäntä:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Yhteys: sulje / r / n / r / n "); viive (600000); // Toista 10 minuutin välein}

void connectWiFi () {

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

Vaihe 5: Tulokset ja johtopäätökset

ThingSpeak -käyrät osoittavat, että anturin lukemat kasvavat turpeen kuivuttua. Kun kasvatetaan kasveja, kuten tomaatteja turpeessa, 60 millibaarin tensiometrin lukema on optimaalinen aika kasvien kasteluun. Tensiometrin käyttämisen sijaan sirontakaavio kertoo, että paljon vankkaa ja halvempaa kapasitiivista anturia voidaan käyttää, jos aloitamme kastelun, kun anturin lukema saavuttaa 1900.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä käyttöohje näyttää kuinka löytää kastelun laukaisupiste halvalle maaperän kosteusanturille kalibroimalla se vertailutensiometriä vasten. Kasvien kastelu oikealla kosteustasolla antaa paljon terveemmän sadon ja säästää vettä.