Kalibrierung des Bodenfeuchtesensors - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Es gibt viele Bodenfeuchtemesser auf dem Markt, die dem Gärtner bei der Entscheidung helfen, wann er seine Pflanzen gießen muss. Leider ist es so zuverlässig wie viele dieser Geräte, eine Handvoll Erde zu greifen und die Farbe und Textur zu untersuchen! Einige Sonden registrieren sogar „trocken“, wenn sie in destilliertes Wasser getaucht werden. Günstige DIY-Bodenfeuchtigkeitssensoren sind an Orten wie Ebay oder Amazon leicht erhältlich. Obwohl sie ein Signal entsprechend der Bodenfeuchtigkeit ausgeben, ist es schwieriger, die Sensorausgabe auf die Anforderungen der Kultur zu beziehen. Bei der Entscheidung, Ihre Pflanzen zu gießen, ist es wirklich wichtig, wie einfach es für die Pflanze ist, Wasser aus den Kultursubstraten zu gewinnen. Die meisten Feuchtigkeitssensoren messen die Wassermenge im Boden und nicht, ob das Wasser der Pflanze zur Verfügung steht. Ein Tensiometer ist die übliche Methode, um zu messen, wie gut das Wasser an den Boden gebunden ist. Dieses Instrument misst den Druck, der erforderlich ist, um das Wasser aus dem Kultursubstrat zu entfernen. Übliche Druckeinheiten bei der Feldarbeit sind Millibar und kPa. Zum Vergleich: Der atmosphärische Druck beträgt etwa 1000 Millibar oder 100 kPa. Abhängig von der Pflanzensorte und der Art des Bodens können Pflanzen zu welken beginnen, wenn der Druck etwa 100 Millibar überschreitet. Dieses Instructable beschreibt eine Möglichkeit, einen billigeren und leichter erhältlichen Feuchtigkeitssensor gegen ein DIY-Tensiometer zu kalibrieren. Obwohl dies manuell durch Aufzeichnen der Ergebnisse auf Papier erfolgen könnte, wird ein einfacher Datenlogger verwendet und die Ergebnisse auf ThingSpeak veröffentlicht. Die Methode kann verwendet werden, um einen Bodenfeuchtigkeitssensor einfach auf eine Tensiometer-Referenz zu kalibrieren, damit der Gärtner fundierte Entscheidungen darüber treffen kann, wann er bewässert, Wasser spart und gesunde Pflanzen anbaut.

Lieferungen:

Die Teile für dieses Instructable sind leicht zu finden, indem Websites wie Amazon oder Ebay durchsucht werden. Die teuerste Komponente ist der Drucksensor MPX5010DP, der für weniger als 10 US-Dollar erhältlich ist. In diesem Instructable verwendete Komponenten sind: Kapazitiver Bodenfeuchtigkeitssensor v1.2ESP32 EntwicklungsboardTropf Blumat KeramiksondeNXP Drucksensor MPX5010DP oder MPX5100DPGummistopfen6mm OD klares Kunststoffrohr2 100K Widerstände1 1M WiderstandVerbindungsdrähtePflanzentopf mit KompostGekochtes WasserThingSpeak KontoArduino IDE zu Flash ESP32Zugang zum Internet verbunden WiFi ESP32

Schritt 1: Tensiometer

Ein Bodentensiometer ist ein mit Wasser gefülltes Rohr mit einem porösen Keramikbecher an einem Ende und einem Manometer am anderen. Das Keramikbecherende wird in den Boden eingelassen, so dass der Becher in engem Kontakt mit dem Boden steht. Je nach Bodenwassergehalt tritt Wasser aus dem Tensiometer aus und verringert den Innendruck im Rohr. Der Druckabbau ist ein direktes Maß für die Wasseraffinität des Bodens und ein Indikator dafür, wie schwer es Pflanzen ist, Wasser zu gewinnen.

Tensiometer sind für den professionellen Züchter gemacht, neigen aber dazu, teuer zu sein. Tropf-Blumat stellt für den Amateurmarkt ein automatisches Bewässerungsgerät her, das mit einer Keramiksonde die Bewässerung steuert. Mit der Sonde aus einem dieser Geräte kann man ein Tensiometer herstellen, das nur wenige Dollar kostet.

Die erste Aufgabe besteht darin, das Kunststoffdiaphragma vom grünen Kopf der Sonde zu trennen. Es ist ein Pop, der in den grünen Kopf passt, vernünftiges Schneiden und Schnippeln trennt die beiden Teile. Nach dem Aufspalten ein 1 mm Loch in das Membranrohr bohren. Für Druckmessungen wird das Kunststoffrohr an das Rohr oben an der Membran angeschlossen. Das Erwärmen des Schlauchendes in kochendem Wasser macht den Kunststoff weich und erleichtert die Montage. Alternativ könnte ein herkömmlicher gebohrter Gummistopfen verwendet werden, anstatt die Membran zu recyceln. Der Druck in der Sonde kann direkt gemessen werden, indem die Höhe einer in einem U-Rohr gelagerten Wassersäule gemessen wird. Jeder Zoll unterstütztes Wasser entspricht 2,5 Millibar Druck.

Vor dem Gebrauch muss die Keramiksonde einige Stunden in Wasser eingeweicht werden, um die Keramik gründlich zu benetzen. Anschließend wird die Sonde mit Wasser gefüllt und der Stopfen aufgesetzt. Verwenden Sie am besten abgekochtes Wasser, um die Bildung von Luftblasen im Inneren der Sonde zu vermeiden. Die Sonde wird dann fest in feuchten Kompost eingesetzt und stabilisiert, bevor der Druck gemessen wird.

Der Tensiometerdruck kann auch mit einem elektronischen Manometer wie dem MPX5010DP gemessen werden. Die Beziehung zwischen Druck und Ausgangsspannung des Messgeräts ist dem Sensordatenblatt zu entnehmen. Alternativ kann der Sensor auch direkt von einem wassergefüllten U-Rohr-Manometer kalibriert werden.

Schritt 2: Kapazitiver Bodenfeuchtesensor

Der in diesem Instructable kalibrierte kapazitive Bodenfeuchtesensor war die v1.2 leicht und günstig im Internet erhältlich. Dieser Sensortyp wurde den Typen zur Messung des Bodenwiderstands vorgezogen, da die Sonden korrodieren können und durch Dünger angegriffen werden. Die kapazitiven Sensoren messen, wie stark der Wassergehalt den Kondensator in der Sonde verändert, der wiederum die Ausgangsspannung der Sonde liefert.

Zwischen dem Signal- und Massestift am Sensor sollte ein 1M-Widerstand sein. Obwohl der Widerstand auf der Karte montiert ist, fehlt manchmal die Masseverbindung. Zu den Symptomen gehört eine langsame Reaktion auf sich ändernde Bedingungen. Es gibt mehrere Workarounds, wenn diese Verbindung fehlt. Der Lötfachmann kann den Widerstand auf der Platine mit Masse verbinden. Alternativ kann stattdessen ein externer 1M-Widerstand verwendet werden. Da der Widerstand einen Kondensator am Ausgang entlädt, könnte dies in Software erreicht werden, indem der Ausgangspin kurzzeitig mit Masse kurzgeschlossen wird, bevor der Sensor gemessen wird.

Schritt 3: Datenprotokollierung

Tensiometer und kapazitive Sonde werden fest zusammen in einem Pflanztopf mit feuchtem Torfkompost platziert. Es dauert einige Stunden, bis sich das System einpendelt und konstante Messwerte von den Sensoren liefert. In diesem Instructable wurde eine ESP32-Entwicklungsplatine verwendet, um die Sensorausgänge zu messen und die Ergebnisse an ThingSpeak zu senden. Die Platine ist bei billigen chinesischen Anbietern weit verbreitet und mehrere der Pins können für analoge Spannungsmessungen verwendet werden. Da der Drucksensor ein 5V-Signal ausgibt, wird diese Spannung durch die beiden 100K-Widerstände halbiert, um eine Beschädigung des 3,3V ESP32 zu vermeiden. Andere Arten von Sensoren können an den ESP32 angeschlossen werden, vorausgesetzt, das Ausgangssignal ist kompatibel. Schließlich lässt man den Pflanzentopf auf natürliche Weise austrocknen und die Sensorwerte werden alle 10 Minuten an ThingSpeak gesendet. Da der ESP32 über freie GPIO-Pins verfügt, können weitere Sensoren wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit hinzugefügt werden, um weitere Informationen über die Umgebung zu liefern.

Schritt 4: ESP32-Programm

Sie müssen Ihren eigenen ThingSpeak-Account einrichten, falls Sie noch keinen haben.

Die Arduino-IDE-Skizze zum Messen der Sensorausgaben und zum Senden an ThingSpeak ist unten gezeigt. Dies ist ein sehr einfaches Programm ohne Fehlerabfangen oder Fortschrittsmeldungen an den seriellen Port. Sie können es nach Ihren Bedürfnissen verschönern. Außerdem müssen Sie Ihre eigene ssid, Ihr Passwort und Ihren API-Schlüssel eingeben, bevor Sie auf den ESP32 flashen.

Sobald die Sensoren angeschlossen sind und der ESP32 über ein USB-Netzteil mit Strom versorgt wird, werden alle 10 Minuten Messwerte an ThingSpeak gesendet. Innerhalb des Programms können unterschiedliche Lesezeiten eingestellt werden.

DATENLOG-SKIZZE

#WiFiClient-Client einschließen;

Leere Einrichtung () {

WiFi.mode(WIFI_STA); connectWiFi(); aufrechtzuerhalten. Void Schleife () { if (WiFi.status () ! = WL_CONNECTED) { connectWiFi (); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); Schwimmerdruck = analogRead(34); Schwimmerkappe = analogRead (35); Druck = Druck * 0,038; // Wechsel zu Millibar-Verzögerung (1000);

String-URL = "/update?api_key="; // String zum Posten erstellen

url += "Ihr API-Schlüssel"; URL += "&field1="; URL += String(Druck); URL += "&field2="; url += String(cap); client.print(String("GET") + URL + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Verbindung: close\r\ n\r\n"); Verzögerung (600000); //Alle 10 Minuten wiederholen}

void connectWiFi(){

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

Schritt 5: Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die ThingSpeak-Diagramme zeigen, dass die Sensormesswerte mit zunehmender Austrocknung des Torfs zunehmen. Beim Züchten von Pflanzen wie Tomaten in Torf ist ein Tensiometerwert von 60 Millibar der optimale Zeitpunkt, um die Pflanzen zu gießen. Anstatt ein Tensiometer zu verwenden, sagt das Streudiagramm, dass der viel robustere und billigere kapazitive Sensor verwendet werden kann, wenn wir mit der Bewässerung beginnen, wenn der Sensormesswert 1900 erreicht.

Zusammenfassend zeigt dieses Instructable, wie Sie den Bewässerungsauslösepunkt für einen billigen Bodenfeuchtigkeitssensor finden, indem Sie ihn gegen ein Referenztensiometer kalibrieren. Die Bewässerung der Pflanzen mit dem richtigen Feuchtigkeitsgehalt führt zu einer viel gesünderen Ernte und spart Wasser.