Temperatur- und Feuchtigkeitsmonitor - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Es gibt zwei sichere Methoden, um Ihre Pflanzen schnell abzutöten. Die erste Möglichkeit besteht darin, sie bei extremen Temperaturen zu backen oder zu erfrieren. Alternativ führt eine Unter- oder Überwässerung dazu, dass sie verwelken oder die Wurzeln verrotten. Natürlich gibt es andere Möglichkeiten, eine Pflanze zu vernachlässigen, wie zum Beispiel falsche Fütterung oder Beleuchtung, aber diese brauchen normalerweise Tage oder Wochen, um eine große Wirkung zu erzielen.

Obwohl ich über ein automatisches Bewässerungssystem verfüge, verspürte ich das Bedürfnis nach einem völlig unabhängigen Temperatur- und Feuchtigkeitsüberwachungssystem im Falle eines größeren Ausfalls bei der Bewässerung. Die Antwort bestand darin, die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens mit einem ESP32-Modul zu überwachen und die Ergebnisse ins Internet zu stellen. Ich betrachte die Daten gerne als Grafiken und Diagramme und so werden die Messwerte auf ThingSpeak verarbeitet, um Trends zu finden. Es gibt jedoch viele andere IoT-Dienste im Internet, die beim Auslösen E-Mails oder Nachrichten senden. Dieses Instructable beschreibt, wie man einen eigenständigen Temperatur- und Feuchtigkeitsdatenlogger baut. Der allgegenwärtige DS18B20 wird verwendet, um die Temperatur im Anbaugebiet zu messen. Ein DIY-Tensiometer überwacht, wie viel Wasser den Pflanzen in den Kultursubstraten zur Verfügung steht. Nachdem die Daten dieser Sensoren vom ESP32 gesammelt wurden, werden sie über WLAN zum Posten auf ThingSpeak ins Internet gesendet.

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Die für diesen Monitor verwendeten Teile sind bei Ebay oder Amazon leicht erhältlich

Schritt 1: Temperaturmessung

Die wasserdichte Version des DS18B20 dient der Temperaturmessung. Über eine 1-Wire-Schnittstelle werden Informationen zum und vom Gerät gesendet, sodass nur ein einziger Draht an den ESP32 angeschlossen werden muss. Jeder DS18B20 enthält eine eindeutige Seriennummer, sodass mehrere DS18B20 an dasselbe Kabel angeschlossen und bei Bedarf separat gelesen werden können. Arduino-Bibliotheken und -Anweisungen sind im Internet verfügbar, um die DS18B20- und 1-Wire-Schnittstelle zu handhaben, die das Datenlesen erheblich vereinfachen skizzieren.

Schritt 2: Tensiometer-Konstruktion

Das Tensiometer ist ein mit Wasser gefüllter Keramikbecher in engem Kontakt mit dem Nährboden. Unter trockenen Bedingungen bewegt sich Wasser durch die Keramik, bis sich im Becher genügend Vakuum aufgebaut hat, um jede weitere Bewegung zu stoppen. Der Druck im Keramikbecher gibt einen hervorragenden Hinweis darauf, wie viel Wasser den Pflanzen zur Verfügung steht. Eine Tropf Blumat Keramiksonde kann zu einem DIY-Tensiometer gehackt werden, indem der obere Teil der Sonde wie in der Abbildung gezeigt weggeschnitten wird. Ein kleines Loch wird in den Kern gebohrt und ein 10 cm langes durchsichtiges Plastikrohr wird auf den Kern gepresst. Das Erwärmen des Schlauchs in heißem Wasser macht den Kunststoff weich und erleichtert die Bedienung. Es bleibt nur noch, die Sonde mit kochendem Wasser zu tränken und zu füllen, die Sonde in den Boden zu stecken und den Druck zu messen. Informationen zur Verwendung von Tensiometern gibt es im Internet reichlich. Das Hauptproblem ist, alles leckfrei zu halten. Jedes leichte Luftleck verringert den Gegendruck und das Wasser sickert durch den Keramikbecher. Der Wasserstand im Kunststoffrohr sollte etwa einen Zentimeter von der Oberkante entfernt sein und sollte bei Bedarf mit Wasser nachgefüllt werden. Ein gutes leckfreies System muss nur etwa jeden Monat nachgefüllt werden.

Schritt 3: Drucksensor

Zur Messung des Tensiometerdrucks wird ein digitales Barometrischer Drucksensormodul-Flüssigwasserstands-Controller-Board verwendet, das bei eBay weit verbreitet ist. Das Drucksensormodul besteht aus einem Dehnungsmessstreifen, der an einen HX710b-Verstärker mit einem 24-Bit-D/A-Wandler gekoppelt ist. Leider gibt es für den HX710b keine dedizierte Arduino-Bibliothek, aber die HX711-Bibliothek scheint stattdessen problemlos zu funktionieren. Die HX711-Bibliothek gibt eine 24-Bit-Zahl proportional zum vom Sensor gemessenen Druck aus. Durch Notieren des Ausgangs bei Null und einem bekannten Druck kann der Sensor kalibriert werden, um benutzerfreundliche Druckeinheiten bereitzustellen. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass alle Rohrleitungen und Verbindungen leckfrei sind. Bei Druckverlust tritt Wasser aus dem Keramikbecher aus und das Tensiometer muss häufig nachgefüllt werden. Ein leckdichtes System funktioniert wochenlang, bevor es mehr Wasser im Tensiometer benötigt. Wenn Sie feststellen, dass der Wasserstand eher über Stunden als über Wochen oder Monate sinkt, ziehen Sie die Verwendung von Rohrschellen an den Rohrverbindungen in Betracht.

Schritt 4: Drucksensorkalibrierung

Die HX711-Bibliothek gibt eine 24-Bit-Zahl entsprechend dem vom Sensor gemessenen Druck aus. Dieser Messwert muss in bekannte Druckeinheiten wie psi, kPa oder Millibar umgerechnet werden. In diesem Instructable Millibar wurden als Arbeitseinheiten gewählt, aber die Ausgabe kann leicht auf andere Messungen skaliert werden. In der Arduino-Skizze befindet sich eine Linie, um den Rohdruckmesswert an den seriellen Monitor zu senden, damit er für Kalibrierungszwecke verwendet werden kann. Bekannte Druckniveaus können erstellt werden, indem der Druck aufgezeichnet wird, der zur Unterstützung einer Wassersäule erforderlich ist. Jeder Zentimeter unterstütztes Wasser erzeugt einen Druck von 2,5 mb. Der Aufbau ist im Diagramm dargestellt, die Messwerte werden bei Nulldruck und maximalem Druck vom seriellen Monitor abgenommen. Manche Leute mögen gerne Zwischenmessungen, Best-Fit-Linien und all das Gelaber, aber das Messgerät ist ziemlich linear und eine 2-Punkt-Kalibrierung ist gut genug! Es ist möglich, den Offset und den Skalierungsfaktor aus zwei Druckmessungen zu berechnen und den ESP32 zu flashen in einer Sitzung. Ich bin jedoch völlig verwirrt mit der Arithmetik mit negativen Zahlen! Das Subtrahieren oder Dividieren von zwei negativen Zahlen hat mich umgehauen?. Ich habe den einfachen Weg gewählt und zuerst den Offset korrigiert und den Skalierungsfaktor als separate Aufgabe aussortiert. Zuerst wird die Rohausgabe des Sensors gemessen, ohne dass der Sensor angeschlossen ist. Diese Zahl wird vom Ausgangswert abgezogen, um eine Nullreferenz für keinen angelegten Druck zu erhalten. Nach dem Flashen des ESP32 mit dieser Offset-Korrektur besteht der nächste Schritt darin, den Skalierungsfaktor einzustellen, um die richtigen Druckeinheiten zu erhalten. Auf den Sensor wird unter Verwendung einer Wassersäule bekannter Höhe ein bekannter Druck ausgeübt. Der ESP32 wird dann mit einem geeigneten Skalierungsfaktor geflasht, um den Druck in den gewünschten Einheiten anzuzeigen.

Schritt 5: Verkabelung

Es gibt mehrere Versionen des ESP32-Entwicklungsboards in freier Wildbahn. Für dieses Instructable wurde eine 30-Pin-Version verwendet, aber es gibt keinen Grund, warum andere Versionen nicht funktionieren sollten. Neben den beiden Sensoren ist die einzige weitere Komponente ein 5k Pull-Up-Widerstand für den DS18B20-Bus. Anstatt Push-On-Steckverbinder zu verwenden, wurden alle Anschlüsse für eine bessere Zuverlässigkeit gelötet. Das ESP32-Entwicklungsboard hatte einen eingebauten Spannungsregler, so dass eine Spannungsversorgung von bis zu 12 V verwendet werden konnte. Alternativ kann das Gerät auch über die USB-Buchse mit Strom versorgt werden.

Schritt 6: Arduino-Skizze

Die Arduino-Skizze für den Temperatur- und Feuchtigkeitsmonitor ist recht konventionell. Zunächst werden die Bibliotheken installiert und gestartet. Dann wird die WiFi-Verbindung eingerichtet, um Daten an ThingSpeak zu senden und die Sensoren auszulesen. Druckmesswerte werden in Millibar umgerechnet, bevor sie mit den Temperaturmesswerten an ThingSpeak gesendet werden.

Schritt 7: Installation

Der ESP32 ist zum Schutz in einer kleinen Plastikbox montiert. Ein USB-Netzteil und ein Kabel können verwendet werden, um das Modul mit Strom zu versorgen, oder alternativ kommt der Onboard-Regler mit einer 5-12-V-DC-Versorgung zurecht. Eine Lektion, die man mit dem ESP32 auf die harte Tour gelernt hat, ist, dass die interne Antenne ziemlich gerichtet ist. Das offene Ende des Antennenmusters sollte zum Router zeigen. In der Praxis bedeutet dies, dass das Modul in der Regel senkrecht mit der Antenne nach oben und auf den Router gerichtet montiert werden sollte. Jetzt können Sie sich bei ThingSpeak einloggen und überprüfen, ob Ihre Pflanzen nicht gebacken, gefroren oder vertrocknet sind!

ADDENDUMI hat viele Wege ausprobiert, um zu entscheiden, wann Pflanzen gegossen werden sollen. Dazu gehören Gipsblöcke, Widerstandssonden, Evapotranspiration, Kapazitätsänderungen und sogar das Wiegen des Komposts. Meine Schlussfolgerung ist, dass das Tensiometer der beste Sensor ist, da es die Art und Weise nachahmt, wie Pflanzen Wasser durch ihre Wurzeln aufnehmen. Bitte kommentieren oder senden Sie eine Nachricht, wenn Sie Gedanken zu diesem Thema haben…