Monitor de temperatura y humedad: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Hay dos formas seguras de matar rápidamente sus plantas. La primera forma es hornearlos o congelarlos hasta que mueran con temperaturas extremas. Alternativamente, regarlos en exceso o en exceso hará que se marchiten o se pudran las raíces. Por supuesto que hay otras formas de descuidar una planta como una alimentación o iluminación incorrecta, pero estas suelen tardar días o semanas en tener mucho efecto.

Aunque tengo un sistema de riego automático, sentí la necesidad de tener un sistema de monitoreo de temperatura y humedad completamente independiente en caso de una falla importante en el riego. La respuesta fue monitorear la temperatura y el contenido de humedad del suelo mediante un módulo ESP32 y publicar los resultados en Internet. Me gusta ver los datos como gráficos y tablas, por lo que las lecturas se procesan en ThingSpeak para encontrar tendencias. Sin embargo, hay muchos otros servicios de IoT disponibles en Internet que enviarán correos electrónicos o mensajes cuando se activen. Este Instructable describe cómo construir un registrador de datos de temperatura y humedad independiente. El omnipresente DS18B20 se utiliza para medir la temperatura en el área de cultivo. Un tensiómetro de bricolaje monitorea la cantidad de agua disponible para las plantas en el medio de cultivo. Una vez que el ESP32 recopila los datos de estos sensores, se envían a Internet a través de WiFi para publicarlos en ThingSpeak.

Suministros

Las piezas utilizadas para este monitor están disponibles en Ebay o Amazon.

Paso 1: medición de temperatura

La versión impermeable del DS18B20 se utiliza para medir la temperatura. La información se envía hacia y desde el dispositivo a través de una interfaz de 1 cable, de modo que solo se necesita conectar un cable al ESP32. Cada DS18B20 contiene un número de serie único para que varios DS18B20 se puedan conectar al mismo cable y leer por separado si así se desea. Las bibliotecas e instrucciones de Arduino están disponibles en Internet para manejar el DS18B20 y la interfaz de 1 cable, lo que simplifica enormemente la lectura de datos. bosquejo.

Paso 2: Construcción del tensiómetro

El tensiómetro es una taza de cerámica llena de agua en estrecho contacto con el sustrato. En condiciones secas, el agua se moverá a través de la cerámica hasta que se acumule suficiente vacío en la taza para detener cualquier movimiento adicional. La presión en la taza de cerámica da una excelente indicación de la cantidad de agua disponible para las plantas. Se puede piratear una sonda de cerámica Tropf Blumat para hacer un tensiómetro de bricolaje cortando la parte superior de la sonda como se muestra en la imagen. Se hace un pequeño orificio en la pepita y se presiona 4 pulgadas de tubo de plástico transparente sobre la pepita. Calentar el tubo en agua caliente ablandará el plástico y facilitará la operación. Todo lo que queda es remojar y llenar la sonda con agua hervida, empujar la sonda al suelo y medir la presión. Hay mucha información sobre el uso de tensiómetros en Internet. El principal problema es mantener todo libre de fugas. Cualquier pequeña fuga de aire reduce la contrapresión y el agua se filtrará a través de la taza de cerámica. El nivel del agua en el tubo de plástico debe estar aproximadamente a una pulgada desde la parte superior y debe llenarse con agua cuando sea necesario. Un buen sistema libre de fugas solo necesitará rellenarse cada mes aproximadamente.

Paso 3: sensor de presión

Para medir la presión del tensiómetro se utiliza una placa controladora de nivel de agua líquida del módulo sensor de presión barométrica digital, ampliamente disponible en eBay. El módulo del sensor de presión consta de un medidor de tensión acoplado a un amplificador HX710b con un convertidor D / A de 24 bits. Desafortunadamente, no hay una biblioteca Arduino dedicada disponible para el HX710b, pero la biblioteca HX711 parece funcionar bien sin problemas. La biblioteca HX711 generará un número de 24 bits proporcional a la presión medida por el sensor. Al observar la salida a cero y una presión conocida, el sensor se puede calibrar para proporcionar unidades de presión fáciles de usar. Es de vital importancia que todas las tuberías y conexiones estén libres de fugas. Cualquier pérdida de presión hace que el agua se escape de la taza de cerámica y el tensiómetro necesitará rellenarse con frecuencia. Un sistema hermético funcionará durante semanas antes de necesitar más agua en el tensiómetro. Si encuentra que el nivel del agua cae durante horas en lugar de semanas o meses, considere usar sujetadores de tubería en las juntas de la tubería.

Paso 4: Calibración del sensor de presión

La biblioteca HX711 genera un número de 24 bits según la presión medida por el sensor. Esta lectura debe convertirse en unidades de presión más familiares, como psi, kPa o milibares. En este Instructable, se eligieron milibares como unidades de trabajo, pero la salida se puede escalar fácilmente a otras medidas. Hay una línea en el boceto de Arduino para enviar la lectura de presión bruta al monitor en serie para que pueda usarse con fines de calibración. Se pueden crear niveles de presión conocidos registrando la presión requerida para soportar una columna de agua. Cada pulgada de agua soportada creará una presión de 2,5 mb. La configuración se muestra en el diagrama, las lecturas se toman a presión cero y presión máxima desde el monitor en serie. A algunas personas les puede gustar tomar lecturas intermedias, líneas de mejor ajuste y todas esas tonterías, ¡pero el medidor es bastante lineal y una calibración de 2 puntos es lo suficientemente buena! Es posible calcular la compensación y el factor de escala a partir de dos mediciones de presión y flashear el ESP32 en una sesión. Sin embargo, ¡me confundí completamente con la aritmética de números negativos! ¿Restar o dividir dos números negativos me dejó boquiabierto ?. Tomé el camino más fácil y primero corrigí la compensación y clasifiqué el factor de escala como una tarea separada. En primer lugar, la salida sin procesar del sensor se mide sin nada conectado al sensor. Este número se resta de la lectura de salida sin procesar para dar una referencia cero para la presión no aplicada. Después de flashear el ESP32 con esta corrección de compensación, el siguiente paso es establecer el factor de escala para dar las unidades correctas de presión. Se aplica una presión conocida al sensor usando una columna de agua de altura conocida. Luego, el ESP32 se destella con un factor de escala adecuado para dar la presión en las unidades deseadas.

Paso 5: cableado

Hay varias versiones de la placa de desarrollo ESP32 en la naturaleza. Para este Instructable se utilizó una versión de 30 pines, pero no hay ninguna razón por la que otras versiones no funcionen. Además de los dos sensores, el único otro componente es una resistencia pull-up de 5k para el bus DS18B20. En lugar de usar conectores a presión, todas las conexiones se soldaron para una mayor confiabilidad. La placa de desarrollo ESP32 tenía un regulador de voltaje incorporado para que se pudiera usar un suministro de voltaje de hasta 12 V. Alternativamente, la unidad puede alimentarse a través de la toma USB.

Paso 6: Arduino Sketch

El boceto de Arduino para el monitor de temperatura y humedad es bastante convencional. En primer lugar, se instalan e inician las bibliotecas. Luego, la conexión WiFi está lista para publicar datos en ThingSpeak y los sensores se leen. Las lecturas de presión se convierten a milibares antes de enviarse a ThingSpeak con las lecturas de temperatura.

Paso 7: instalación

El ESP32 está montado en una pequeña caja de plástico para su protección. Se puede usar una fuente de alimentación USB y un cable para alimentar el módulo o, alternativamente, el regulador integrado funcionará con una fuente de 5-12 V CC. Una lección aprendida de la manera más difícil con el ESP32 es que la antena interna es bastante direccional. El extremo abierto del patrón de antena debe apuntar hacia el enrutador. En la práctica, esto significa que el módulo generalmente debe montarse verticalmente con la antena hacia arriba y apuntando al enrutador. ¡Ahora puede iniciar sesión en ThingSpeak y verificar que sus plantas no estén horneadas, congeladas o desecadas!

ADDENDUMI he probado muchas formas de decidir cuándo regar las plantas. Estos han incluido bloques de yeso, sondas de resistencia, evapotranspiración, cambios de capacitancia e incluso pesar el compost. Mi conclusión es que el tensiómetro es el mejor sensor porque imita la forma en que las plantas extraen agua a través de sus raíces. Por favor comente o envíe un mensaje si tiene pensamientos sobre el tema …