Temperatur- og fugtmonitor: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Der er to sikre brandmåder til hurtigt at dræbe dine planter. Den første måde er at bage eller fryse dem ihjel med ekstreme temperaturer. Alternativt vil under eller over vanding få dem til at visne eller rådne væk rødderne. Selvfølgelig er der andre måder at negligere en plante såsom forkert fodring eller belysning, men det tager normalt dage eller uger at have stor effekt.

Selvom jeg har et automatisk vandingssystem, følte jeg behovet for at have et helt uafhængigt temperatur- og fugtighedsovervågningssystem i tilfælde af et større svigt med kunstvandingen. Svaret var at overvåge temperatur og jordfugtighedsindhold ved hjælp af et ESP32 -modul og offentliggøre resultaterne på internettet. Jeg kan godt lide at se dataene som grafer og diagrammer, og derfor behandles målingerne på ThingSpeak for at finde tendenser. Der er dog mange andre IoT -tjenester tilgængelige på internettet, som vil sende e -mails eller beskeder, når de udløses. Denne instruktionsbog beskriver, hvordan man bygger en stand alone temperatur og fugt datalogger. Den allestedsnærværende DS18B20 bruges til at måle temperaturen i det voksende område. Et DIY -tensiometer overvåger, hvor meget vand der er til rådighed for planterne i vækstmedierne. Efter at dataene fra disse sensorer er indsamlet af ESP32, sendes de til internettet via WiFi til udstationering på ThingSpeak.

Forbrugsvarer

De dele, der bruges til denne skærm, er let tilgængelige på Ebay eller Amazon Digital Barometric Pressure Sensor Module Liquid Water Level Controller Board DS18B20 Vandtæt temperatursensorTropf Blumat KeramikprobeESP32 Development Board5k modstand5-12V strømforsyning Assorteret plastrør, der passer til tensiometer og sensor Monteringsboks og ledningerWiFi-forbindelse

Trin 1: Temperaturmåling

Den vandtætte version af DS18B20 bruges til at måle temperaturen. Information sendes til og fra enheden via en 1-Wire-grænseflade, så der kun skal tilsluttes en enkelt ledning til ESP32. Hver DS18B20 indeholder et unikt serienummer, så flere DS18B20'er kan sluttes til den samme ledning og læses separat, hvis det ønskes. Arduino-biblioteker og instruktioner er let tilgængelige på internettet til håndtering af DS18B20 og 1-Wire-grænsefladen, hvilket i høj grad forenkler datalæsningen skitse.

Trin 2: Tensiometerkonstruktion

Tensiometeret er en keramisk kop fyldt med vand i tæt kontakt med dyrkningsmediet. Under tørre forhold vil vand bevæge sig gennem keramikken, indtil der opbygges tilstrækkeligt vakuum i koppen til at stoppe enhver yderligere bevægelse. Trykket i den keramiske kop giver en glimrende indikation af, hvor meget vand der er til rådighed for planterne. En Tropf Blumat Keramisk Probe kan hackes for at lave et DIY -tensiometer ved at skære den øverste del af sonden væk som vist på billedet. Et lille hul laves i pipen og 4 tommer klart plastrør presses på pipen. Opvarmning af røret i varmt vand vil blødgøre plasten og gøre betjeningen lettere. Det eneste, der er tilbage, er at suge og fylde sonden med kogt vand, skubbe sonden ned i jorden og måle trykket. Der er masser af information om brug af tensiometre på internettet. Hovedproblemet er at holde alt utæt. Enhver let luftlækage reducerer modtrykket, og vandet siver væk gennem den keramiske kop. Vandstanden i plastrøret skal være cirka en tomme fra toppen og skal fyldes op med vand, når det kræves. Et godt lækagefrit system behøver kun at fylde op hver måned eller deromkring.

Trin 3: Tryksensor

Et digitalt barometrisk tryksensormodul for flydende vandstandsstyretavle, der er bredt tilgængeligt på eBay, bruges til at måle tensiometertrykket. Tryksensormodulet består af en belastningsmåler, der er koblet til en HX710b -forstærker med en 24 bit D/A -omformer. Desværre er der ikke et dedikeret Arduino -bibliotek til rådighed for HX710b, men HX711 -biblioteket ser ud til at fungere godt uden problemer i stedet. HX711 -biblioteket udsender et 24 bit -tal, der er proportionalt med trykket målt af sensoren. Ved at notere output ved nul og et kendt tryk, kan sensoren kalibreres til at give brugervenlige trydeenheder. Det er meget vigtigt, at alt rørarbejde og forbindelser er lækagefrie. Ethvert trykfald får vand til at slippe ud af den keramiske kop, og tensiometeret skal hyppigt fyldes op. Et utæthedssystem vil fungere i flere uger, før der skal bruges mere vand i tensiometeret. Hvis du finder vandstanden falde over timer frem for uger eller måneder, kan du overveje at bruge rørklemmer ved rørsamlingerne.

Trin 4: Kalibrering af tryksensor

HX711 -biblioteket udsender et 24 bit -tal i henhold til trykket målt af sensoren. Denne læsning skal konverteres til mere velkendte trykenheder som psi, kPa eller millibar. I denne instruerbare millibar blev valgt som arbejdsenheder, men output kan let skaleres til andre målinger. Der er en linje i Arduino -skitsen til at sende råtryksaflæsningen til den serielle skærm, så den kan bruges til kalibreringsformål. Kendte trykniveauer kan oprettes ved at registrere det tryk, der kræves for at understøtte en vandsøjle. Hver tomme vand understøttet vil skabe et tryk på 2,5 mb. Opsætningen er vist i diagrammet, aflæsninger foretages ved nul tryk og maksimalt tryk fra den serielle monitor. Nogle mennesker kan godt lide at foretage mellemliggende aflæsninger, bedst passende linjer og alt det guff, men måleren er ret lineær og en 2 -punktskalibrering er god nok! Det er muligt at regne ud forskydningen og skaleringsfaktoren fra to trykmålinger og blinke ESP32 i en session. Jeg blev dog helt forvirret med negativ talregning! Fratrække eller dividere to negative tal sprængte mit sind?. Jeg tog den lette vej ud og korrigerede forskydningen først og sorterede skaleringsfaktoren som en separat opgave. Først og fremmest måles rå output fra sensoren uden at noget er forbundet med sensoren. Dette tal trækkes fra rå output -læsning for at give en nulreference for intet påført tryk. Efter blinkende ESP32 med denne forskydningskorrektion, er det næste trin at indstille skaleringsfaktoren til at give de korrekte trykenheder. Et kendt tryk påføres sensoren ved hjælp af en vandsøjle med kendt højde. ESP32 blinker derefter med en passende skaleringsfaktor for at give trykket i de ønskede enheder.

Trin 5: Ledningsføring

Der er flere versioner af ESP32 -udviklingsbrættet ude i naturen. Til denne instruktør blev der brugt en 30 -pins version, men der er ingen grund til, at andre versioner ikke skulle fungere. Udover de to sensorer er den eneste anden komponent en 5k pull-up modstand til DS18B20 bussen. I stedet for at bruge push -on -stik blev alle forbindelser loddet for bedre pålidelighed. ESP32 -udviklingsbordet havde en indbygget spændingsregulator, så en spændingsforsyning på op til 12 V kunne bruges. Alternativt kan enheden strømforsynes via USB -stikket.

Trin 6: Arduino Sketch

Arduino -skitsen til temperatur- og fugtmonitoren er ret konventionel. Først og fremmest installeres og initieres bibliotekerne. Derefter er WiFi -forbindelsen klar til at sende data til ThingSpeak, og sensorerne læses. Trykaflæsninger konverteres til millibar, før de sendes til ThingSpeak med temperaturmålingerne.

Trin 7: Installation

ESP32 er monteret i en lille plastikæske til beskyttelse. En USB-strømforsyning og et kabel kan bruges til at forsyne modulet, eller alternativt kan den indbyggede regulator klare 5-12V DC-forsyning. En lektion på den hårde måde med ESP32 er, at den interne antenne er ret retningsbestemt. Den åbne ende af antennemønsteret skal pege mod routeren. I praksis betyder det, at modulet normalt skal monteres lodret med antennen øverst og pege mod routeren. Nu kan du logge ind på ThingSpeak og kontrollere, at dine planter ikke er bagt, frosset eller udtørret!

ADDENDUMI har prøvet mange måder at beslutte, hvornår planterne skal vandes. Disse har inkluderet gipsblokke, modstandsprober, evapotranspiration, kapacitansændringer og endda vejning af komposten. Min konklusion er, at tensiometeret er den bedste sensor, fordi det efterligner den måde, planter planter udvinder vand gennem deres rødder. Kommenter eller skriv, hvis du har tanker om emnet …