Calibración del sensor de humedad del suelo: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Hay muchos medidores de humedad del suelo en el mercado para ayudar al jardinero a decidir cuándo regar sus plantas. Desafortunadamente, tomar un puñado de tierra e inspeccionar el color y la textura es tan confiable como muchos de estos dispositivos. Algunas sondas incluso registran "seco" cuando se sumergen en agua destilada. Los sensores de humedad del suelo de bricolaje baratos están disponibles en lugares como Ebay o Amazon. Aunque darán una señal de acuerdo con la humedad del suelo, es más difícil relacionar la salida del sensor con las demandas del cultivo. Al decidir regar sus plantas, lo que realmente importa es lo fácil que es para la planta extraer agua de los sustratos de cultivo. La mayoría de los sensores de humedad miden la cantidad de agua en el suelo en lugar de si el agua está disponible para la planta. Un tensiómetro es la forma habitual de medir qué tan bien se adhiere el agua al suelo. Este instrumento mide la presión necesaria para eliminar el agua del sustrato, las unidades de presión habituales utilizadas en el trabajo de campo son milibares y kPa. A modo de comparación, la presión atmosférica es de aproximadamente 1000 milibares o 100 kPa. Dependiendo de la variedad de plantas y el tipo de suelo, las plantas pueden comenzar a marchitarse cuando la presión excede los 100 milibares. Este Instructable describe una forma de calibrar un sensor de humedad más barato y más fácilmente disponible contra un tensiómetro de bricolaje. Aunque esto se puede hacer manualmente trazando los resultados en papel, se usa un registrador de datos simple y los resultados se publican en ThingSpeak. El método se puede utilizar para calibrar fácilmente un sensor de humedad del suelo con una referencia de tensiómetro para que el jardinero pueda tomar decisiones informadas sobre cuándo regar, ahorrar agua y cultivar cultivos saludables.

Suministros:

Las partes de este Instructable se encuentran fácilmente buscando en sitios como Amazon o Ebay. El componente más caro es el sensor de presión MPX5010DP que está disponible por menos de $ 10. Los componentes utilizados en este Instructable son: Sensor capacitivo de humedad del suelo v1.2 Placa de desarrollo ESP32 Sonda de cerámica Tropf Blumat Sensor de presión NXP MPX5010DP o MPX5100DP Tapones de goma Tubo plástico transparente de 6 mm de diámetro exterior2 resistencias de 100 K1 resistor de 1 M Cables de conexión Maceta con compost Agua hervidaThingSpeak cuentaArduino IDE conectado a internet WiFi ESP32

Paso 1: tensiómetro

Un tensiómetro de suelo es un tubo lleno de agua con una taza de cerámica porosa en un extremo y un manómetro en el otro. El extremo de la taza de cerámica está enterrado en el suelo para que la taza esté en estrecho contacto con el suelo. Dependiendo del contenido de agua del suelo, el agua saldrá del tensiómetro y reducirá la presión interna en el tubo. La reducción de la presión es una medida directa de la afinidad del suelo por el agua y un indicador de la dificultad que tienen las plantas para extraer agua.

Los tensiómetros están hechos para el cultivador profesional, pero tienden a ser costosos. Tropf-Blumat fabrica un dispositivo de riego automático para el mercado amateur que utiliza una sonda cerámica para controlar el riego. La sonda de una de estas unidades se puede utilizar para fabricar un tensiómetro que cuesta solo unos pocos dólares.

La primera tarea es separar el diafragma de plástico del cabezal verde de la sonda. Es un ajuste rápido en la cabeza verde, un corte y un corte juiciosos separarán las dos partes. Una vez dividido, taladre un orificio de 1 mm en la punta del diafragma. La tubería de plástico está conectada a la tubería en la parte superior del diafragma para medir la presión. Calentar el extremo del tubo en agua hirviendo ablandará el plástico para facilitar la colocación. Alternativamente, se podría usar un tapón de goma perforado tradicional en lugar de reciclar el diafragma. La presión en la sonda se puede medir directamente midiendo la altura de una columna de agua apoyada en un tubo en U. Cada pulgada de agua soportada equivale a 2,5 milibares de presión.

Antes de su uso, la sonda de cerámica debe sumergirse en agua durante unas horas para humedecer la cerámica completamente. A continuación, se llena la sonda con agua y se coloca el tapón. Es mejor usar agua hervida para evitar que se formen burbujas de aire dentro de la sonda. Luego, la sonda se inserta firmemente en el compost húmedo y se deja estabilizar antes de medir la presión.

La presión del tensiómetro también se puede medir con un manómetro electrónico como el MPX5010DP. La relación entre la presión y el voltaje de salida del manómetro se puede encontrar en la hoja de datos del sensor. Alternativamente, el sensor se puede calibrar directamente desde un manómetro de tubo en U lleno de agua.

Paso 2: Sensor capacitivo de humedad del suelo

El sensor capacitivo de humedad del suelo calibrado en este Instructable fue el v1.2 disponible de manera fácil y económica en Internet. Este tipo de sensor se eligió sobre los tipos que miden la resistencia del suelo porque las sondas pueden corroerse y se ven afectadas por el fertilizante. Los sensores capacitivos funcionan midiendo cuánto cambia el contenido de agua en el condensador de la sonda, que a su vez proporciona el voltaje de salida de la sonda.

Debe haber una resistencia de 1 M entre la señal y el pin de tierra del sensor. Aunque la resistencia está montada en la tarjeta, a veces falta la conexión a tierra. Los síntomas incluyen una respuesta lenta a las condiciones cambiantes. Hay varias soluciones si falta esta conexión. Los expertos en soldadura pueden conectar la resistencia a tierra en la placa. Alternativamente, se puede usar una resistencia externa de 1M en su lugar. A medida que la resistencia descarga un condensador en la salida, esto se puede lograr en el software cortando el pin de salida momentáneamente a tierra antes de medir el sensor.

Paso 3: registro de datos

El tensiómetro y la sonda capacitiva se colocan firmemente juntos en una maceta que contiene abono de turba húmedo. Se necesitan algunas horas para que el sistema se estabilice y proporcione lecturas constantes de los sensores. Se utilizó una placa de circuito de desarrollo ESP32 en este Instructable para medir las salidas del sensor y publicar los resultados en ThingSpeak. La placa de circuito está ampliamente disponible en proveedores chinos económicos y varios de los pines se pueden utilizar para mediciones de voltaje analógicas. Como el sensor de presión emite una señal de 5V, este voltaje se reduce a la mitad por las dos resistencias de 100K para evitar dañar el 3.3V ESP32. Se pueden conectar otros tipos de sensores al ESP32 siempre que la señal de salida sea compatible. Finalmente, se permite que la maceta se seque naturalmente y las lecturas del sensor se publican cada 10 minutos en ThingSpeak. Como el ESP32 tiene pines GPIO de repuesto, se pueden agregar otros sensores como temperatura y humedad para brindar más información sobre el medio ambiente.

Paso 4: Programa ESP32

Deberá configurar su propia cuenta de ThingSpeak si aún no tiene una.

El boceto de Arduino IDE para medir las salidas del sensor y publicarlas en ThingSpeak se muestra a continuación. Este es un programa muy básico sin captura de errores ni informes de progreso al puerto serie, es posible que desee adornarlo según sus necesidades. Además, debe insertar su propio ssid, contraseña y clave API antes de actualizar al ESP32.

Una vez que los sensores están conectados y el ESP32 se alimenta desde una fuente de alimentación USB, las lecturas se envían a ThingSpeak cada 10 minutos. Se pueden establecer diferentes tiempos de lectura dentro del programa.

BOSQUEJO DEL DATALOG

#incluir cliente WiFiClient;

configuración vacía () {

Modo WiFi (WIFI_STA); connectWiFi (); } bucle vacío () {if (WiFi.status ()! = WL_CONNECTED) {connectWiFi (); } client.connect ("api.thingspeak.com", 80); presión de flotación = analogRead (34); tapa flotante = analogRead (35); presión = presión * 0.038; // Cambiar a retraso en milibares (1000);

String url = "/ update? Api_key ="; // Construir cadena para publicar

url + = "Su clave API"; url + = "& campo1 ="; url + = String (presión); url + = "& campo2 ="; url + = String (cap); client.print (String ("GET") + url + "HTTP / 1.1 / r / n" + "Host:" + "api.thingspeak.com" + "\ r / n" + "Conexión: close / r / n / r / n "); retraso (600000); // Repetir cada 10 minutos}

void connectWiFi () {

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

Paso 5: Resultados y conclusiones

Los gráficos de ThingSpeak muestran que las lecturas del sensor aumentan a medida que se seca la turba. Cuando se cultivan plantas como tomates en turba, una lectura del tensiómetro de 60 milibares es el momento óptimo para regar las plantas. En lugar de usar un tensiómetro, el diagrama de dispersión dice que se puede usar el sensor capacitivo mucho más robusto y económico si comenzamos el riego cuando la lectura del sensor llega a 1900.

En resumen, este Instructable muestra cómo encontrar el punto de activación de riego para un sensor de humedad del suelo barato calibrándolo con un tensiómetro de referencia. Regar las plantas con el nivel de humedad correcto dará una cosecha mucho más saludable y ahorrará agua.