معايرة حساس رطوبة التربة: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

هناك العديد من أجهزة قياس رطوبة التربة في السوق لمساعدة البستاني في تحديد وقت ري نباتاته. لسوء الحظ ، فإن الاستيلاء على حفنة من التربة وفحص اللون والملمس يمكن الاعتماد عليه مثل العديد من هذه الأدوات! حتى أن بعض المجسات تسجل "جافة" عند غمسها في الماء المقطر. تتوفر مستشعرات رطوبة التربة الرخيصة DIY في أماكن مثل Ebay أو Amazon. على الرغم من أنها ستعطي إشارة وفقًا لرطوبة التربة ، إلا أن ربط خرج المستشعر بمتطلبات المحصول يكون أكثر صعوبة. عندما تقرر سقي نباتاتك ، فإن ما يهم حقًا هو مدى سهولة استخلاص النبات للمياه من وسط النمو. تقيس معظم أجهزة استشعار الرطوبة كمية الماء في التربة وليس ما إذا كان الماء متاحًا للنبات. مقياس الشد هو الطريقة المعتادة لقياس مدى جودة ارتباط الماء بالتربة. يقيس هذا الجهاز الضغط المطلوب لإزالة الماء من وسط النمو ، ووحدات الضغط الشائعة المستخدمة في العمل الميداني هي مليبار و kPa. للمقارنة ، يبلغ الضغط الجوي حوالي 1000 مليبار أو 100 كيلو باسكال. اعتمادًا على نوع النبات ونوع التربة ، يمكن أن تبدأ النباتات في الذبول عندما يتجاوز الضغط حوالي 100 ملي ليبار. يصف Instructable طريقة لمعايرة مستشعر رطوبة أرخص ومتوفر بسهولة مقارنة بمقياس الشد DIY. على الرغم من أنه يمكن القيام بذلك يدويًا عن طريق رسم النتائج على الورق ، إلا أنه يتم استخدام أداة تسجيل بيانات بسيطة ويتم نشر النتائج على ThingSpeak. يمكن استخدام هذه الطريقة لمعايرة مستشعر رطوبة التربة بسهولة إلى مرجع مقياس الشد حتى يتمكن البستاني من اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن وقت الري وتوفير المياه وزراعة المحاصيل الصحية.

اللوازم:

يمكن العثور على أجزاء Instructable بسهولة من خلال البحث في مواقع مثل Amazon أو Ebay. أغلى مكون هو مستشعر الضغط MPX5010DP والذي يتوفر بسعر أقل من 10 دولارات. المكونات المستخدمة في Instructable هي: مستشعر رطوبة التربة بالسعة v1.2ESP32 لوحة تطوير مسبار سيراميك Blumat مستشعر ضغط NXP MPX5010DP أو MPX5100DP سدادات مطاطية 6 مم أنبوب بلاستيكي شفاف OD 21 مقاومات 100 كيلو 1 1 متر المقاوم توصيل الأسلاك وعاء نباتي مع السماد المائي المغلي معرف الصوت إلى الإنترنت

الخطوة 1: مقياس الشد

مقياس شد التربة عبارة عن أنبوب مملوء بالماء به كوب خزفي مسامي في أحد طرفيه ومقياس ضغط في الطرف الآخر. يتم دفن طرف الكوب الخزفي في التربة بحيث يكون الكوب على اتصال وثيق بالتربة. اعتمادًا على محتوى الماء في التربة ، سوف يخرج الماء من مقياس الشد ويقلل الضغط الداخلي في الأنبوب. يعد تقليل الضغط مقياسًا مباشرًا لتقارب التربة للمياه ومؤشرًا على مدى صعوبة استخراج المياه من النباتات.

تُصنع أجهزة قياس التوتر للمزارع المحترف ولكنها غالبًا ما تكون باهظة الثمن. تقوم شركة Tropf-Blumat بتصنيع جهاز ري آلي لسوق الهواة يستخدم مسبارًا من السيراميك للتحكم في الري. يمكن استخدام المسبار من إحدى هذه الوحدات لعمل مقياس شد يكلف بضعة دولارات فقط.

المهمة الأولى هي فصل الحجاب الحاجز البلاستيكي عن الرأس الأخضر للمسبار. إنه عبارة عن فرقعة تتناسب مع الرأس الأخضر ، وسيفصل القص والقص الحكيمان الجزأين. بمجرد الانقسام ، قم بحفر ثقب 1 مم في أنبوب الحجاب الحاجز. يتم توصيل الأنبوب البلاستيكي بالأنبوب الموجود أعلى الحجاب الحاجز لقياس الضغط. سيؤدي تسخين نهاية الأنبوب في الماء المغلي إلى تليين البلاستيك لتسهيل التركيب. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام سدادة مطاطية مملة تقليدية بدلاً من إعادة تدوير الحجاب الحاجز. يمكن قياس الضغط في المسبار مباشرة عن طريق قياس ارتفاع عمود الماء المدعوم في أنبوب U. كل بوصة من الماء المدعومة تعادل 2.5 مليبار من الضغط.

قبل الاستخدام ، يجب نقع المسبار الخزفي في الماء لبضع ساعات حتى يبلل السيراميك جيدًا. ثم يملأ المسبار بالماء ويتم تركيب السدادة. من الأفضل استخدام الماء المغلي لمنع تكون فقاعات الهواء داخل المسبار. ثم يتم إدخال المسبار بإحكام في سماد رطب ويترك للاستقرار قبل قياس الضغط.

يمكن أيضًا قياس ضغط مقياس الشد باستخدام مقياس ضغط إلكتروني مثل MPX5010DP. يمكن العثور على العلاقة بين الضغط والجهد الناتج من المقياس في ورقة بيانات المستشعر. بدلاً من ذلك ، يمكن معايرة المستشعر مباشرة من مقياس ضغط أنبوب U مملوء بالماء.

الخطوة 2: حساس رطوبة التربة بالسعة

كان مستشعر رطوبة التربة السعوي الذي تمت معايرته في Instructable هو الإصدار 1.2 المتاح بسهولة ورخيصة على الإنترنت. تم اختيار هذا النوع من أجهزة الاستشعار على الأنواع التي تقيس مقاومة التربة لأن المجسات يمكن أن تتآكل وتتأثر بالأسمدة. تعمل المستشعرات السعوية عن طريق قياس مقدار تغيير محتوى الماء للمكثف في المسبار والذي بدوره يوفر جهد الخرج للمسبار.

يجب أن يكون هناك المقاوم 1M بين الإشارة والدبوس الأرضي على المستشعر. على الرغم من تثبيت المقاوم على البطاقة ، إلا أن الاتصال الأرضي مفقود أحيانًا. تشمل الأعراض الاستجابة البطيئة للظروف المتغيرة. هناك العديد من الحلول إذا كان هذا الاتصال مفقودًا. يمكن لأولئك المهرة في اللحام ربط المقاوم بالأرض على السبورة. بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام المقاوم الخارجي 1M بدلاً من ذلك. عندما يقوم المقاوم بتفريغ مكثف على الخرج ، يمكن تحقيق ذلك في البرنامج عن طريق تقصير دبوس الإخراج مؤقتًا على الأرض قبل قياس المستشعر.

الخطوة 3: تسجيل البيانات

يتم وضع مقياس الشد والمسبار السعوي معًا بإحكام في وعاء نبات يحتوي على سماد الخث الرطب. هناك حاجة إلى بضع ساعات حتى يستقر النظام ويعطي قراءات ثابتة من أجهزة الاستشعار. تم استخدام لوحة دائرة تطوير ESP32 في Instructable لقياس مخرجات المستشعر ونشر النتائج على ThingSpeak. تتوفر لوحة الدوائر على نطاق واسع من الموردين الصينيين الرخيصين ويمكن استخدام العديد من المسامير لقياسات الجهد التماثلية. نظرًا لأن مستشعر الضغط يخرج إشارة 5 فولت ، فإن هذا الجهد ينخفض إلى النصف بواسطة المقاومتين 100K لتجنب إتلاف 3.3V ESP32. يمكن توصيل أنواع أخرى من المستشعرات بـ ESP32 بشرط أن تكون إشارة الخرج متوافقة. أخيرًا ، يُسمح لوعاء النبات بالجفاف بشكل طبيعي ويتم نشر قراءات المستشعر كل 10 دقائق على ThingSpeak. نظرًا لأن ESP32 يحتوي على دبابيس GPIO احتياطية ، يمكن إضافة مستشعرات أخرى مثل درجة الحرارة والرطوبة لتقديم مزيد من المعلومات حول البيئة.

الخطوة 4: برنامج ESP32

ستحتاج إلى إعداد حساب ThingSpeak الخاص بك إذا لم يكن لديك حساب بالفعل.

يظهر أدناه مخطط Arduino IDE لقياس مخرجات المستشعر ونشرها على ThingSpeak. هذا برنامج أساسي للغاية مع عدم وجود خطأ في تعويض اللون أو الإبلاغ عن التقدم إلى المنفذ التسلسلي ، وقد ترغب في تزيينه وفقًا لاحتياجاتك. تحتاج أيضًا إلى إدخال ssid وكلمة المرور ومفتاح API الخاصين بك قبل أن تومض إلى ESP32.

بمجرد توصيل المستشعرات وتشغيل ESP32 من مصدر طاقة USB ، يتم إرسال القراءات إلى ThingSpeak كل 10 دقائق. قد يتم تعيين أوقات قراءة مختلفة داخل البرنامج.

رسم داتالوغ

# تضمين عميل WiFiClient ؛

الإعداد باطل() {

WiFi.mode (WIFI_STA) ؛ connectWiFi () ، } حلقة باطلة () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi () ؛ } client.connect ("api.thingspeak.com"، 80)؛ ضغط الطفو = analogRead (34) ؛ غطاء تعويم = analogRead (35) ؛ الضغط = الضغط * 0.038 ؛ // التغيير إلى تأخير ميلي بار (1000) ؛

سلسلة url = "/ update؟ api_key ="؛ // بناء سلسلة للنشر

url + = "مفتاح API الخاص بك" ؛ url + = "& field1 =" ؛ url + = سلسلة (ضغط) ؛ url + = "& field2 =" ؛ url + = سلسلة (غطاء) ؛ client.print (String ("GET") + url + "HTTP / 1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "الاتصال: أغلق / r / n / r / n ")؛ تأخير (600000) ؛ // كرر كل 10 دقائق}

connectWiFi باطل () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid"، "password") ؛ تأخير (2500) ؛ }}

الخطوة 5: النتائج والاستنتاجات

تُظهر مخططات ThingSpeak زيادة قراءات المستشعر مع جفاف الجفت. عند زراعة نباتات مثل الطماطم في الخث ، فإن قراءة مقياس الشد البالغة 60 مليبار هي الوقت الأمثل لسقي النباتات. بدلاً من استخدام مقياس الشد ، تشير مخطط التشتت إلى أنه يمكن استخدام المستشعر السعوي الأكثر قوة والأرخص بكثير إذا بدأنا الري عندما تصل قراءة المستشعر إلى عام 1900.

باختصار ، يوضح Instructable هذا كيفية العثور على نقطة انطلاق الري لمستشعر رطوبة التربة الرخيص عن طريق معايرته مقابل مقياس الشد المرجعي. سقي النباتات بمستوى الرطوبة الصحيح سيعطي محصولًا أكثر صحة ويوفر المياه.