Hiệu chuẩn cảm biến độ ẩm của đất: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Có rất nhiều máy đo độ ẩm của đất trên thị trường để giúp người làm vườn quyết định thời điểm tưới nước cho cây của họ. Thật không may, việc lấy một nắm đất và kiểm tra màu sắc và kết cấu cũng đáng tin cậy như nhiều thiết bị này! Một số đầu dò thậm chí còn ghi là “khô” khi nhúng vào nước cất. Cảm biến độ ẩm đất tự làm giá rẻ có sẵn ở những nơi như Ebay hoặc Amazon. Mặc dù chúng sẽ đưa ra tín hiệu tùy theo độ ẩm của đất, nhưng việc liên kết đầu ra của cảm biến với nhu cầu của cây trồng khó hơn. Khi quyết định tưới nước cho cây, điều thực sự quan trọng là cây lấy nước từ chất trồng có dễ dàng hay không. Hầu hết các cảm biến độ ẩm đo lượng nước trong đất chứ không phải là nước có sẵn cho cây hay không. Máy đo độ căng là cách thông thường để đo độ liên kết của nước với đất. Dụng cụ này đo áp suất cần thiết để loại bỏ nước khỏi chất trồng, các đơn vị áp suất phổ biến được sử dụng trong công việc hiện trường là milibar và kPa. Để so sánh, áp suất khí quyển là khoảng 1000 milibar hoặc 100 kPa. Tùy thuộc vào giống cây trồng và loại đất, cây có thể bắt đầu héo khi áp suất vượt quá khoảng 100 mIllibars. Mặc dù điều này có thể được thực hiện theo cách thủ công bằng cách vẽ biểu đồ kết quả trên giấy, một bộ dữ liệu đơn giản được sử dụng và kết quả được đăng trên ThingSpeak. Phương pháp này có thể được sử dụng để dễ dàng hiệu chỉnh cảm biến độ ẩm của đất thành tham chiếu độ căng để người làm vườn có thể đưa ra quyết định sáng suốt về thời điểm tưới, tiết kiệm nước và phát triển cây trồng khỏe mạnh.

Quân nhu:

Bạn có thể dễ dàng tìm thấy các phần của Hướng dẫn này bằng cách tìm kiếm trên các trang web như Amazon hoặc Ebay. Thành phần đắt nhất là cảm biến áp suất MPX5010DP có giá dưới 10 đô la. Các thành phần được sử dụng trong Tài liệu hướng dẫn này là: Cảm biến độ ẩm đất điện dung v1.2ESP32 Bo mạch phát triểnTropf Blumat đầu dò gốmNXP Cảm biến áp suất MPX5010DP hoặc MPX5100DP Nút chặn ống 6mm OD bằng nhựa trong suốt2 Điện trở 100K1 Điện trở 1M

Bước 1: Máy đo độ căng

Máy đo độ căng của đất là một ống chứa đầy nước với một cốc sứ xốp ở một đầu và một áp kế ở đầu kia. Phần đầu cốc sứ được chôn vào đất sao cho miệng cốc tiếp xúc gần với đất. Tùy thuộc vào hàm lượng nước trong đất, nước sẽ đi ra khỏi máy đo độ căng và giảm áp suất bên trong ống. Sự giảm áp suất là một thước đo trực tiếp về độ mặn của đất đối với nước và là một chỉ số cho thấy thực vật khó hút nước như thế nào.

Máy đo độ căng được sản xuất cho những người trồng trọt chuyên nghiệp nhưng có xu hướng đắt tiền. Tropf-Blumat sản xuất thiết bị tưới nước tự động cho thị trường nghiệp dư sử dụng đầu dò gốm để điều khiển việc tưới. Đầu dò từ một trong những đơn vị này có thể được sử dụng để chế tạo một máy đo độ căng chỉ tốn vài đô la.

Nhiệm vụ đầu tiên là tách màng nhựa ra khỏi đầu xanh của đầu dò. Nó là một cửa sổ phù hợp với đầu màu xanh lá cây, cắt và tỉa hợp lý sẽ tách hai phần. Sau khi tách rời, hãy khoan một lỗ 1 mm trên ống màng ngăn. Ống nhựa được kết nối với đường ống trên đỉnh của màng ngăn để đo áp suất. Làm ấm phần cuối của ống trong nước sôi sẽ làm mềm nhựa để lắp dễ dàng hơn. Ngoài ra, có thể sử dụng nút cao su khoan nhồi truyền thống thay vì tái chế diaphram. Áp suất trong đầu dò có thể được đo trực tiếp bằng cách đo chiều cao của cột nước được hỗ trợ trong ống chữ U. Mỗi inch nước được hỗ trợ tương đương với 2,5 milibar áp suất.

Trước khi sử dụng, đầu dò gốm phải được ngâm trong nước vài giờ để làm ướt gốm kỹ. Sau đó, đầu dò được đổ đầy nước và đậy nút. Tốt nhất là sử dụng nước đun sôi để tránh hình thành bọt khí bên trong đầu dò. Sau đó, đầu dò được cắm chắc chắn vào phân trộn ẩm và để ổn định trước khi đo áp suất.

Áp suất đo độ căng cũng có thể được đo bằng máy đo áp suất điện tử như MPX5010DP. Mối quan hệ giữa áp suất và điện áp đầu ra từ máy đo có thể được tìm thấy trong bảng dữ liệu cảm biến. Ngoài ra, cảm biến có thể được hiệu chuẩn trực tiếp từ áp kế ống chữ U chứa đầy nước.

Bước 2: Cảm biến độ ẩm đất điện dung

Cảm biến độ ẩm đất điện dung được hiệu chuẩn trong Sách hướng dẫn này là phiên bản v1.2 sẵn có và rẻ tiền trên Internet. Loại cảm biến này được chọn thay cho các loại đo điện trở của đất vì các đầu dò có thể bị ăn mòn và chúng bị ảnh hưởng bởi phân bón. Các cảm biến điện dung hoạt động bằng cách đo lượng nước thay đổi tụ điện trong đầu dò, từ đó cung cấp điện áp đầu ra của đầu dò.

Cần có một điện trở 1M giữa tín hiệu và chân nối đất trên cảm biến. Mặc dù điện trở được gắn trên thẻ, đôi khi kết nối đất bị thiếu. Các triệu chứng bao gồm phản ứng chậm với các điều kiện thay đổi. Có một số cách giải quyết nếu thiếu kết nối này. Những người có kỹ năng hàn có thể liên kết điện trở với đất trên bo mạch. Ngoài ra, có thể sử dụng điện trở 1M bên ngoài để thay thế. Khi điện trở phóng ra tụ điện trên đầu ra, điều này có thể đạt được trong phần mềm bằng cách rút ngắn chân đầu ra xuống đất giây lát trước khi đo cảm biến.

Bước 3: Ghi dữ liệu

Máy đo độ căng và đầu dò điện dung được đặt chắc chắn với nhau trong một chậu cây có chứa phân than bùn ướt. Cần một vài giờ để hệ thống ổn định và cho kết quả đọc ổn định từ các cảm biến. Một bảng mạch phát triển ESP32 đã được sử dụng trong Có thể hướng dẫn này để đo các kết quả đầu ra của cảm biến và đăng kết quả lên ThingSpeak. Bảng mạch có sẵn rộng rãi từ các nhà cung cấp giá rẻ của Trung Quốc và một số chân cắm có thể được sử dụng để đo điện áp tương tự. Khi cảm biến áp suất xuất ra tín hiệu 5V, điện áp này được giảm một nửa bởi hai điện trở 100K để tránh làm hỏng ESP32 3.3V. Các loại cảm biến khác có thể được kết nối với ESP32 miễn là tín hiệu đầu ra tương thích. Cuối cùng, chậu cây được để khô tự nhiên và các chỉ số cảm biến được đăng lên ThingSpeak 10 phút một lần. Vì ESP32 có các chân GPIO dự phòng, các cảm biến khác như nhiệt độ và độ ẩm có thể được thêm vào để cung cấp thêm thông tin về môi trường.

Bước 4: Chương trình ESP32

Bạn sẽ cần thiết lập tài khoản ThingSpeak của riêng mình nếu bạn chưa có.

Bản phác thảo Arduino IDE để đo các đầu ra cảm biến và đăng chúng lên ThingSpeak được hiển thị bên dưới. Đây là một chương trình rất cơ bản không có lỗi hoặc báo cáo tiến độ cho cổng nối tiếp, bạn có thể muốn chỉnh sửa nó theo nhu cầu của mình. Ngoài ra, bạn cần phải chèn ssid, mật khẩu và khóa API của riêng mình trước khi chuyển sang ESP32.

Sau khi các cảm biến được kết nối và ESP32 được cấp nguồn từ nguồn điện USB, các kết quả đọc được gửi đến ThingSpeak cứ sau 10 phút. Thời gian đọc khác nhau có thể được thiết lập trong chương trình.

DATALOG SKETCH

# bao gồm ứng dụng khách WiFiClient;

void setup () {

WiFi.mode (WIFI_STA); connectWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); áp suất phao = analogRead (34); float cap = analogRead (35); áp suất = áp suất * 0,038; // Đổi thành độ trễ milibar (1000);

Chuỗi url = "/ update? Api_key ="; // Xây dựng chuỗi để đăng

url + = "Khóa API của bạn"; url + = "& field1 ="; url + = String (áp suất); url + = "& field2 ="; url + = String (cap); client.print (Chuỗi ("GET") + url + "HTTP / 1.1 / r / n" + "Máy chủ:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Kết nối: close / r / n / r / n "); chậm trễ (600000); // Lặp lại sau mỗi 10 phút}

void connectWiFi () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid", "mật khẩu"); chậm trễ (2500); }}

Bước 5: Kết quả và kết luận

Biểu đồ ThingSpeak cho thấy các chỉ số cảm biến tăng lên khi than bùn khô đi. Khi trồng cây như cà chua trong than bùn, chỉ số đo độ căng 60 milibar là thời điểm tối ưu để tưới cây. Thay vì sử dụng máy đo độ căng, biểu đồ phân tán nói rằng cảm biến điện dung mạnh mẽ hơn và rẻ hơn nhiều có thể được sử dụng nếu chúng ta bắt đầu tưới khi số đọc của cảm biến đạt đến 1900.

Tóm lại, tài liệu có thể hướng dẫn này chỉ ra cách tìm điểm kích hoạt tưới cho cảm biến độ ẩm đất giá rẻ bằng cách hiệu chỉnh nó với một máy đo độ căng tham chiếu. Tưới cây ở độ ẩm thích hợp sẽ cho cây trồng khỏe hơn và tiết kiệm nước hơn.