Monitor de temperatura e umidade: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Existem duas maneiras seguras de matar rapidamente suas plantas. A primeira maneira é assá-los ou congelá-los até a morte com temperaturas extremas. Alternativamente, regá-los de menos ou de mais irá fazer com que murchem ou apodreçam as raízes. Claro que existem outras maneiras de negligenciar uma planta, como alimentação ou iluminação incorreta, mas isso geralmente leva dias ou semanas para ter muito efeito.

Embora eu tenha um sistema de rega automático, senti a necessidade de ter um sistema de monitoramento de temperatura e umidade totalmente independente no caso de uma falha grave na irrigação. A resposta foi monitorar a temperatura e o teor de umidade do solo usando um módulo ESP32 e postar os resultados na internet. Eu gosto de ver os dados como gráficos e tabelas, então as leituras são processadas no ThingSpeak para encontrar tendências. No entanto, existem muitos outros serviços de IoT disponíveis na Internet que enviarão e-mails ou mensagens quando acionados. Este Instructable descreve como construir um datalogger independente de temperatura e umidade. O onipresente DS18B20 é usado para medir a temperatura na área de cultivo. Um tensiômetro DIY monitora quanta água está disponível para as plantas no meio de cultivo. Depois que os dados desses sensores são coletados pelo ESP32, eles são enviados para a internet via WiFi para publicação no ThingSpeak.

Suprimentos

As peças usadas para este monitor estão prontamente disponíveis no Ebay ou Amazon. Módulo do sensor de pressão barométrica digital Placa controladora de nível de água líquidoDS18B20 Sensor de temperatura à prova d'águaTropf Blumat Ceramic ProbeESP32 Development Board5k resistor5-12V power supplyTubo de plástico sortido para encaixar tensiômetro e sensor Caixa de montagem e fiação Conexão WiFi

Etapa 1: medição de temperatura

A versão à prova d'água do DS18B20 é usada para medir a temperatura. As informações são enviadas de e para o dispositivo por meio de uma interface de 1 fio, de modo que apenas um único fio precisa ser conectado ao ESP32. Cada DS18B20 contém um número de série exclusivo para que vários DS18B20s possam ser conectados ao mesmo fio e lidos separadamente, se desejado. Bibliotecas e instruções do Arduino estão disponíveis na internet para lidar com o DS18B20 e a interface 1-Wire, o que simplifica muito a leitura de dados esboço.

Etapa 2: construção do tensiômetro

O tensiômetro é um copo de cerâmica cheio de água em contato próximo com o meio de cultivo. Em condições secas, a água se moverá pela cerâmica até que vácuo suficiente se acumule no copo para interromper qualquer movimento posterior. A pressão no copo de cerâmica dá uma excelente indicação de quanta água está disponível para as plantas. Uma Sonda de Cerâmica Tropf Blumat pode ser cortada para fazer um tensiômetro DIY, cortando a parte superior da sonda como mostrado na imagem. Um pequeno orifício é feito no tubo e 4 polegadas de tubo de plástico transparente pressionado no tubo. Aquecer o tubo em água quente amolece o plástico e torna a operação mais fácil. Tudo o que resta é embeber e encher a sonda com água fervida, empurrar a sonda no chão e medir a pressão. Existem muitas informações sobre o uso de tensiômetros na internet. O principal problema é manter tudo sem vazamentos. Qualquer leve vazamento de ar reduz a contrapressão e a água vazará pelo copo de cerâmica. O nível de água no tubo de plástico deve estar a cerca de 2,5 cm do topo e deve ser completado com água quando necessário. Um bom sistema livre de vazamentos só precisará ser completado a cada mês ou mais.

Etapa 3: Sensor de pressão

Uma placa controladora de nível de água líquida do módulo sensor de pressão barométrica digital, amplamente disponível no eBay, é usada para medir a pressão do tensiômetro. O módulo do sensor de pressão consiste em um medidor de tensão acoplado a um amplificador HX710b com um conversor D / A de 24 bits. Infelizmente, não há uma biblioteca Arduino dedicada disponível para o HX710b, mas a biblioteca HX711 parece funcionar bem sem problemas. A biblioteca HX711 produzirá um número de 24 bits proporcional à pressão medida pelo sensor. Observando a saída em zero e uma pressão conhecida, o sensor pode ser calibrado para fornecer unidades de pressão amigáveis ao usuário. É de vital importância que todas as tubulações e conexões estejam livres de vazamentos. Qualquer perda de pressão faz com que a água escape do copo de cerâmica e o tensiômetro precisará de reabastecimento frequente. Um sistema à prova de vazamentos funcionará por semanas antes de precisar de mais água no tensiômetro. Se você perceber que o nível da água está caindo ao longo de horas, em vez de semanas ou meses, considere o uso de braçadeiras nas juntas dos tubos.

Etapa 4: Calibração do sensor de pressão

A biblioteca HX711 produz um número de 24 bits de acordo com a pressão medida pelo sensor. Essa leitura precisa ser convertida em unidades de pressão mais familiares, como psi, kPa ou milibares. Neste milibares instrutíveis foram escolhidos como as unidades de trabalho, mas a saída pode ser facilmente dimensionada para outras medidas. Há uma linha no esboço do Arduino para enviar a leitura da pressão bruta ao monitor serial para que possa ser usada para fins de calibração. Níveis de pressão conhecidos podem ser criados registrando-se a pressão necessária para suportar uma coluna de água. Cada polegada de água suportada criará uma pressão de 2,5 mb. A configuração é mostrada no diagrama, as leituras são feitas na pressão zero e pressão máxima do monitor serial. Algumas pessoas podem gostar de fazer leituras intermediárias, linhas de melhor ajuste e toda aquela bobagem, mas o medidor é bastante linear e uma calibração de 2 pontos é boa o suficiente! É possível calcular o deslocamento e o fator de escala de duas medições de pressão e piscar o ESP32 em uma sessão. No entanto, fiquei completamente confuso com a aritmética de números negativos! Subtrair ou dividir dois números negativos me surpreendeu? Peguei o caminho mais fácil e primeiro corrigi o deslocamento e classifiquei o fator de escala como uma tarefa separada. Em primeiro lugar, toda a saída bruta do sensor é medida sem nada conectado ao sensor. Este número é subtraído da leitura de saída bruta para fornecer uma referência zero para nenhuma pressão aplicada. Depois de piscar o ESP32 com essa correção de deslocamento, a próxima etapa é definir o fator de escala para fornecer as unidades corretas de pressão. Uma pressão conhecida é aplicada ao sensor usando uma coluna de água de altura conhecida. O ESP32 é então flasheado com um fator de escala adequado para fornecer a pressão nas unidades desejadas.

Etapa 5: Fiação

Existem várias versões da placa de desenvolvimento ESP32 à solta. Para este Instructable, uma versão de 30 pinos foi usada, mas não há razão para que outras versões não funcionem. Além dos dois sensores, o único outro componente é um resistor pull-up de 5k para o barramento DS18B20. Em vez de usar conectores push-on, todas as conexões foram soldadas para melhor confiabilidade. A placa de desenvolvimento ESP32 tinha um regulador de tensão embutido para que uma fonte de tensão de até 12 V pudesse ser usada. Em alternativa, a unidade pode ser alimentada através da tomada USB.

Etapa 6: Arduino Sketch

O esboço do Arduino para o monitor de temperatura e umidade é bastante convencional. Em primeiro lugar, as bibliotecas são instaladas e iniciadas. Em seguida, a conexão WiFi é configurada pronta para postar dados para ThingSpeak e os sensores são lidos. As leituras de pressão são convertidas em milibares antes de serem enviadas para o ThingSpeak com as leituras de temperatura.

Etapa 7: Instalação

O ESP32 é montado em uma pequena caixa de plástico para proteção. Uma fonte de alimentação USB e um cabo podem ser usados para alimentar o módulo ou, alternativamente, o regulador integrado irá lidar com a fonte de 5-12 V DC. Uma lição aprendida da maneira mais difícil com o ESP32 é que a antena interna é bastante direcional. A extremidade aberta do padrão da antena deve apontar para o roteador. Na prática, isso significa que o módulo geralmente deve ser montado verticalmente com a antena voltada para cima e apontada para o roteador. Agora você pode fazer login no ThingSpeak e verificar se suas plantas não estão cozidas, congeladas ou desidratadas!

ADDENDUMI tentei muitas maneiras de decidir quando regar as plantas. Estes incluíram blocos de gesso, sondas de resistência, evapotranspiração, mudanças de capacitância e até pesagem do composto. Minha conclusão é que o tensiômetro é o melhor sensor porque imita a maneira como as plantas extraem água pelas raízes. Por favor, comente ou envie uma mensagem se você tiver alguma opinião sobre o assunto …