مراقبة درجة الحرارة والرطوبة: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هناك طريقتان أكيدتان لقتل نباتاتك بسرعة. الطريقة الأولى هي خبزها أو تجميدها حتى الموت مع درجات الحرارة القصوى. بدلًا من ذلك ، سيؤدي الري تحت أو الإفراط في الري إلى ذبول الجذور أو تعفنها. بالطبع هناك طرق أخرى لإهمال النبات مثل التغذية غير الصحيحة أو الإضاءة ولكن هذه عادة ما تستغرق أيامًا أو أسابيع حتى يكون لها تأثير كبير.

على الرغم من أنني أمتلك نظامًا آليًا للري ، إلا أنني شعرت بالحاجة إلى نظام مستقل تمامًا لمراقبة درجة الحرارة والرطوبة في حالة حدوث عطل كبير في الري. كانت الإجابة هي مراقبة درجة الحرارة ومحتوى رطوبة التربة باستخدام وحدة ESP32 ونشر النتائج على الإنترنت. أحب عرض البيانات على شكل رسوم بيانية ومخططات وبالتالي تتم معالجة القراءات على ThingSpeak للعثور على الاتجاهات. ومع ذلك ، هناك العديد من خدمات إنترنت الأشياء الأخرى المتاحة على الإنترنت والتي سترسل رسائل بريد إلكتروني أو رسائل عند تشغيلها. يصف هذا Instructable كيفية إنشاء سجل مستقل لدرجة الحرارة والرطوبة. يستخدم DS18B20 في كل مكان لقياس درجة الحرارة في منطقة النمو. يراقب مقياس الشد DIY كمية المياه المتاحة للنباتات في وسط النمو. بعد أن يتم جمع البيانات من هذه المستشعرات بواسطة ESP32 ، يتم إرسالها إلى الإنترنت عبر شبكة WiFi لنشرها على ThingSpeak.

اللوازم

الأجزاء المستخدمة لهذه الشاشة متاحة بسهولة على موقع Ebay أو Amazon.

الخطوة 1: قياس درجة الحرارة

تُستخدم النسخة المقاومة للماء من DS18B20 لقياس درجة الحرارة. يتم إرسال المعلومات من وإلى الجهاز عبر واجهة بسلك واحد بحيث يلزم توصيل سلك واحد فقط بـ ESP32. يحتوي كل DS18B20 على رقم تسلسلي فريد بحيث يمكن توصيل العديد من DS18B20s بنفس السلك وقراءته بشكل منفصل إذا رغبت في ذلك. تتوفر مكتبات أردوينو والتعليمات بسهولة على الإنترنت للتعامل مع DS18B20 وواجهة 1-Wire مما يسهل بشكل كبير قراءة البيانات رسم.

الخطوة 2: بناء مقياس الشد

مقياس الشد هو كوب خزفي مملوء بالماء على اتصال وثيق بوسائط النمو. في الظروف الجافة ، سيتحرك الماء عبر السيراميك حتى يتراكم فراغ كافٍ في الكوب لإيقاف أي حركة أخرى. يعطي الضغط الموجود في الكوب الخزفي مؤشرًا ممتازًا على كمية المياه المتاحة للنباتات. يمكن اختراق مسبار تروبف بلومات الخزفي لعمل مقياس شد يدوي عن طريق قطع الجزء العلوي من المسبار كما هو موضح في الصورة. يتم عمل ثقب صغير في الأنبوب ويتم ضغط أنبوب بلاستيكي شفاف بطول 4 بوصات على الأنبوب. سيؤدي تسخين الأنبوب في الماء الساخن إلى تليين البلاستيك وتسهيل العملية. كل ما تبقى هو نقع المسبار وملئه بالماء المغلي ، ودفع المسبار إلى الأرض وقياس الضغط. هناك الكثير من المعلومات حول استخدام أجهزة قياس التوتر على الإنترنت. المشكلة الرئيسية هي الحفاظ على كل شيء خالي من التسرب. أي تسرب طفيف للهواء يقلل من الضغط الخلفي وسوف تتسرب المياه من خلال الكوب الخزفي. يجب أن يكون مستوى الماء في الأنبوب البلاستيكي حوالي بوصة واحدة من الأعلى ويجب أن يعلوه بالماء عند الحاجة. سيحتاج النظام الجيد الخالي من التسرب إلى إعادة شحنه كل شهر أو نحو ذلك.

الخطوة الثالثة: مستشعر الضغط

يتم استخدام لوحة التحكم في مستوى الماء السائل لوحدة مستشعر الضغط الجوي الرقمي ، والمتاحة على نطاق واسع على موقع eBay ، لقياس ضغط مقياس الشد. تتكون وحدة مستشعر الضغط من مقياس إجهاد مقترن بمضخم HX710b مع محول D / A 24 بت. لسوء الحظ ، لا توجد مكتبة Arduino مخصصة لـ HX710b ولكن يبدو أن مكتبة HX711 تعمل بشكل جيد دون مشاكل بدلاً من ذلك ، وستخرج مكتبة HX711 رقم 24 بت يتناسب مع الضغط المقاس بواسطة المستشعر. من خلال ملاحظة الإخراج عند الصفر والضغط المعروف ، يمكن معايرة المستشعر لتوفير وحدات ضغط سهلة الاستخدام. من المهم للغاية أن تكون جميع أعمال الأنابيب والتوصيلات خالية من التسرب. يؤدي أي فقد في الضغط إلى هروب الماء من الكوب الخزفي وسيحتاج مقياس الشد إلى زيادة متكررة. سيعمل النظام المحكم للتسرب لأسابيع قبل الحاجة إلى المزيد من الماء في مقياس الشد. إذا وجدت أن مستوى الماء ينخفض على مدار ساعات بدلًا من أسابيع أو شهور ، ففكر في استخدام مشابك الأنابيب عند وصلات الأنابيب.

الخطوة 4: معايرة مستشعر الضغط

تقوم مكتبة HX711 بإخراج رقم 24 بت وفقًا للضغط الذي تم قياسه بواسطة المستشعر. تحتاج هذه القراءة إلى التحويل إلى وحدات ضغط أكثر شيوعًا مثل psi أو kPa أو millibars. في هذا تم اختيار مليبار Instructable كوحدات عمل ولكن يمكن تحجيم الإخراج بسهولة إلى قياسات أخرى. يوجد خط في مخطط Arduino لإرسال قراءة الضغط الخام إلى الشاشة التسلسلية بحيث يمكن استخدامها لأغراض المعايرة ، ويمكن إنشاء مستويات ضغط معروفة عن طريق تسجيل الضغط المطلوب لدعم عمود الماء. كل بوصة من المياه المدعومة ستخلق ضغطًا يبلغ 2.5 ميغابايت. الإعداد موضح في الرسم التخطيطي ، تؤخذ القراءات عند ضغط صفري وأقصى ضغط من الشاشة التسلسلية. قد يرغب بعض الأشخاص في أخذ قراءات وسيطة ، وأفضل خطوط ملائمة وكل ذلك ، لكن المقياس خطي تمامًا ومعايرة نقطتين جيدة بما يكفي! من الممكن حساب عامل الإزاحة والقياس من قياسين للضغط وفلاش ESP32 في جلسة واحدة. ومع ذلك ، فقد تم الخلط بيني وبين حساب الأرقام السالبة! طرح أو قسمة رقمين سالبين فجر ذهني ؟. لقد اتخذت الطريقة السهلة للخروج وقمت بتصحيح الإزاحة أولاً وقمت بفرز عامل القياس كمهمة منفصلة. أولاً وقبل كل شيء ، يتم قياس الإخراج الأولي من المستشعر بدون أي شيء متصل بالمستشعر. يتم طرح هذا الرقم من قراءة الإخراج الأولية لإعطاء مرجع صفري لعدم وجود ضغط مطبق. بعد وميض ESP32 باستخدام تصحيح الإزاحة هذا ، فإن الخطوة التالية هي ضبط عامل التحجيم لإعطاء وحدات الضغط الصحيحة. يتم تطبيق ضغط معروف على المستشعر باستخدام عمود ماء بارتفاع معروف. ثم يتم وميض ESP32 بعامل تحجيم مناسب لإعطاء الضغط بالوحدات المرغوبة.

الخطوة 5: الأسلاك

هناك العديد من إصدارات لوحة تطوير ESP32 في البرية. تم استخدام إصدار 30 دبوسًا لهذا Instructable ولكن لا يوجد سبب لعدم عمل الإصدارات الأخرى. بالإضافة إلى المستشعرين ، فإن المكون الآخر الوحيد هو مقاوم سحب 5 كيلو للحافلة DS18B20. بدلاً من استخدام الموصلات التي تعمل بالدفع ، تم لحام جميع التوصيلات للحصول على موثوقية أفضل. تحتوي لوحة تطوير ESP32 على منظم جهد داخلي بحيث يمكن استخدام مصدر جهد يصل إلى 12 فولت. بدلاً من ذلك ، قد يتم تشغيل الوحدة من خلال مقبس USB.

الخطوة 6: رسم اردوينو

رسم Arduino لمراقبة درجة الحرارة والرطوبة تقليدي تمامًا. بادئ ذي بدء ، يتم تثبيت المكتبات وتشغيلها. ثم يتم إعداد اتصال WiFi جاهزًا لنشر البيانات إلى ThingSpeak وقراءة أجهزة الاستشعار. يتم تحويل قراءات الضغط إلى مليبار قبل إرسالها إلى ThingSpeak بقراءات درجة الحرارة.

الخطوة 7: التثبيت

يتم تركيب ESP32 في صندوق بلاستيكي صغير للحماية. يمكن استخدام مصدر طاقة وكابل USB لتشغيل الوحدة أو بدلاً من ذلك ، سيتعامل المنظم الموجود على اللوحة مع مصدر تيار مستمر 5-12 فولت. والدرس المستفاد بالطريقة الصعبة مع ESP32 هو أن الهوائي الداخلي اتجاهي تمامًا. يجب أن يشير الطرف المفتوح لنمط الهوائي إلى جهاز التوجيه. في الممارسة العملية ، هذا يعني أن الوحدة يجب أن يتم تركيبها عموديًا مع الهوائي في الأعلى وتوجيهه إلى جهاز التوجيه. يمكنك الآن تسجيل الدخول إلى ThingSpeak والتحقق من أن نباتاتك لم يتم خبزها أو تجميدها أو تجفيفها!

لقد جربت ADDENDUMI طرقًا عديدة لتقرير وقت ري النباتات. وقد اشتملت هذه على كتل الجبس ، وتحقيقات المقاومة ، والتبخر ، وتغيرات السعة وحتى وزن السماد. استنتاجي هو أن مقياس الشد هو أفضل جهاز استشعار لأنه يحاكي الطريقة التي تستخرج بها النباتات المياه من خلال جذورها. الرجاء التعليق أو الرسالة إذا كانت لديك أفكار حول الموضوع …