Calibração do sensor de umidade do solo: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Existem muitos medidores de umidade do solo no mercado que ajudam o jardineiro a decidir quando regar as plantas. Infelizmente, pegar um punhado de terra e inspecionar a cor e a textura é tão confiável quanto muitos desses aparelhos! Algumas sondas chegam a registrar “secas” quando mergulhadas em água destilada. Sensores de umidade do solo baratos DIY estão prontamente disponíveis em lugares como Ebay ou Amazon. Embora eles dêem um sinal de acordo com a umidade do solo, relacionar a saída do sensor com as demandas da cultura é mais difícil. Ao decidir regar suas plantas, o que realmente importa é o quão fácil é para a planta extrair água do meio de cultivo. A maioria dos sensores de umidade mede a quantidade de água no solo em vez de se a água está disponível para a planta. Um tensiômetro é a maneira usual de medir o quão bem a água está ligada ao solo. Este instrumento mede a pressão necessária para remover a água do meio de cultivo, as unidades comuns de pressão usadas no trabalho de campo são milibar e kPa. Para efeito de comparação, a pressão atmosférica é de cerca de 1000 milibares ou 100 kPa. Dependendo da variedade da planta e do tipo de solo, as plantas podem começar a murchar quando a pressão ultrapassar cerca de 100 milibares. Este Instructable descreve uma maneira de calibrar um sensor de umidade mais barato e mais disponível em relação a um tensiômetro DIY. Embora isso possa ser feito manualmente, plotando os resultados no papel, um datalogger simples é usado e os resultados postados no ThingSpeak. O método pode ser usado para calibrar facilmente um sensor de umidade do solo para um tensiômetro de referência para que o jardineiro possa tomar decisões informadas sobre quando irrigar, economizar água e cultivar safras saudáveis.

Suprimentos:

As peças para este Instructable são facilmente encontradas pesquisando sites como Amazon ou Ebay. O componente mais caro é o sensor de pressão MPX5010DP, que está disponível por menos de US $ 10. Os componentes usados neste Instrutível são: Sensor capacitivo de umidade do solo v1.2ESP32 placa de desenvolvimentoTropf Blumat Sonda de cerâmicaNXP sensor de pressão MPX5010DP ou MPX5100DRolhas de borracha Tubo de plástico transparente de 6mm OD2 resistores de 100K1 resistor de 1M Conectando fiosPote de plantas com compostoBoiled waterThingSpeak account conectadoArduino para flash ESP32Acesso à Internet

Etapa 1: Tensiômetro

Um tensiômetro de solo é um tubo cheio de água com um copo de cerâmica porosa em uma extremidade e um manômetro na outra. A extremidade da xícara de cerâmica é enterrada no solo para que a xícara fique em contato próximo com o solo. Dependendo do teor de água do solo, a água sairá do tensiômetro e reduzirá a pressão interna no tubo. A redução da pressão é uma medida direta da afinidade do solo pela água e um indicador da dificuldade para as plantas extraírem água.

Os tensiômetros são feitos para o produtor profissional, mas tendem a ser caros. A Tropf-Blumat fabrica um regador automático para o mercado amador que utiliza uma sonda de cerâmica para controlar a irrigação. A sonda de uma dessas unidades pode ser usada para fazer um tensiômetro custando apenas alguns dólares.

A primeira tarefa é separar o diafragma de plástico da cabeça verde da sonda. É um ajuste instantâneo na cabeça verde, corte e recorte criteriosos separarão as duas partes. Depois de separado, faça um orifício de 1 mm no tubo do diafragma. O tubo de plástico é conectado ao tubo na parte superior do diafragma para medições de pressão. Aquecer a extremidade do tubo em água fervente amolece o plástico para facilitar o encaixe. Alternativamente, uma rolha de borracha perfurada tradicional pode ser usada em vez de reciclar o diafragma. A pressão na sonda pode ser medida diretamente medindo a altura de uma coluna d'água apoiada em um tubo em U. Cada polegada de água suportada é equivalente a 2,5 milibares de pressão.

Antes do uso, a sonda de cerâmica deve ser mergulhada em água por algumas horas para molhar a cerâmica completamente. A sonda é então preenchida com água e a rolha colocada. É melhor usar água fervida para evitar a formação de bolhas de ar dentro da sonda. A sonda é então inserida firmemente no composto úmido e deixada para estabilizar antes de medir a pressão.

A pressão do tensiômetro também pode ser medida com um manômetro eletrônico, como o MPX5010DP. A relação entre a pressão e a tensão de saída do medidor pode ser encontrada na folha de dados do sensor. Alternativamente, o sensor pode ser calibrado diretamente a partir de um manômetro de tubo U cheio de água.

Etapa 2: sensor capacitivo de umidade do solo

O sensor capacitivo de umidade do solo calibrado neste Instructable foi o v1.2 disponível de forma rápida e barata na Internet. Este tipo de sensor foi escolhido entre os tipos que medem a resistência do solo, pois as sondas podem corroer e são afetadas pelo fertilizante. Os sensores capacitivos funcionam medindo o quanto o conteúdo de água altera o capacitor na sonda que, por sua vez, fornece a tensão de saída da sonda.

Deve haver um resistor de 1M entre o sinal e o pino de aterramento no sensor. Embora o resistor seja montado na placa, às vezes falta a conexão de aterramento. Os sintomas incluem resposta lenta às mudanças nas condições. Existem várias soluções alternativas se essa conexão estiver faltando. Os especialistas em soldagem podem conectar o resistor ao terra na placa. Alternativamente, um resistor externo de 1M pode ser usado em seu lugar. Como o resistor descarrega um capacitor na saída, isso pode ser conseguido no software colocando o pino de saída em curto momentaneamente com o aterramento antes de medir o sensor.

Etapa 3: registro de dados

O tensiômetro e a sonda capacitiva são firmemente colocados juntos em um vaso contendo composto de turfa úmida. São necessárias algumas horas para que o sistema se estabilize e forneça leituras constantes dos sensores. Uma placa de circuito de desenvolvimento ESP32 foi usada neste Instructable para medir as saídas do sensor e postar os resultados no ThingSpeak. A placa de circuito está amplamente disponível em fornecedores chineses baratos e vários dos pinos podem ser usados para medições analógicas de tensão. Como o sensor de pressão emite um sinal de 5 V, essa tensão é reduzida pela metade pelos dois resistores de 100K para evitar danos ao ESP32 de 3,3 V. Outros tipos de sensor podem ser conectados ao ESP32, desde que o sinal de saída seja compatível. Por fim, o vaso de plantas pode secar naturalmente e as leituras do sensor postadas a cada 10 minutos no ThingSpeak. Como o ESP32 possui pinos GPIO sobressalentes, outros sensores como temperatura e umidade podem ser adicionados para fornecer mais informações sobre o ambiente.

Etapa 4: Programa ESP32

Você precisará configurar sua própria conta ThingSpeak se ainda não tiver uma.

O esboço do IDE do Arduino para medir as saídas do sensor e publicá-las no ThingSpeak é mostrado abaixo. Este é um programa muito básico, sem interceptação de erros ou relatório de progresso para a porta serial, você pode querer aprimorá-lo de acordo com suas necessidades. Além disso, você precisa inserir seu próprio ssid, senha e chave de API antes de atualizar para o ESP32.

Depois que os sensores são conectados e o ESP32 é alimentado por uma fonte de alimentação USB, as leituras são enviadas ao ThingSpeak a cada 10 minutos. Diferentes tempos de leitura podem ser definidos dentro do programa.

DATALOG SKETCH

#include cliente WiFiClient;

void setup () {

WiFi.mode (WIFI_STA); conectarWiFi (); } void loop () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); pressão flutuante = analogRead (34); limite de flutuação = analogRead (35); pressão = pressão * 0,038; // Alterar para atraso de milibar (1000);

String url = "/ atualizar? Api_key ="; // Construir string para postagem

url + = "Sua chave API"; url + = "& field1 ="; url + = String (pressão); url + = "& field2 ="; url + = String (cap); client.print (String ("GET") + url + "HTTP / 1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Conexão: fechar / r / n / r / n "); atraso (600000); // Repita a cada 10 minutos}

void connectWiFi () {

while (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {WiFi.begin ("ssid", "senha"); atraso (2500); }}

Etapa 5: Resultados e conclusões

Os gráficos ThingSpeak mostram as leituras do sensor aumentando à medida que a turfa seca. Ao cultivar plantas como tomates em turfa, uma leitura do tensiômetro de 60 milibares é o momento ideal para regar as plantas. Em vez de usar um tensiômetro, o gráfico de dispersão diz que o sensor capacitivo muito mais robusto e barato pode ser usado se iniciarmos a irrigação quando a leitura do sensor atingir 1900.

Em resumo, este Instructable mostra como encontrar o ponto de gatilho de irrigação para um sensor de umidade do solo barato, calibrando-o contra um tensiômetro de referência. Regar as plantas com o nível de umidade correto proporcionará uma colheita muito mais saudável e economizará água.