Kalibrasi Sensor Kelembaban Tanah: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Ada banyak pengukur kelembaban tanah di pasaran untuk membantu tukang kebun memutuskan kapan harus menyirami tanaman mereka. Sayangnya, mengambil segenggam tanah dan memeriksa warna dan tekstur sama andalnya dengan banyak gadget ini! Beberapa probe bahkan mencatat "kering" ketika dicelupkan ke dalam air suling. Sensor kelembaban tanah DIY yang murah sudah tersedia di tempat-tempat seperti Ebay atau Amazon. Meskipun mereka akan memberikan sinyal sesuai dengan kelembaban tanah, menghubungkan keluaran sensor dengan kebutuhan tanaman lebih sulit. Saat memutuskan untuk menyirami tanaman Anda, yang terpenting adalah seberapa mudah tanaman mengekstrak air dari media tanam. Sebagian besar sensor kelembaban mengukur jumlah air di tanah daripada apakah air tersedia untuk tanaman. Tensiometer adalah cara biasa untuk mengukur seberapa baik air terikat pada tanah. Alat ini mengukur tekanan yang diperlukan untuk mengeluarkan air dari media tanam, satuan tekanan yang umum digunakan dalam pekerjaan lapangan adalah milibar dan kPa. Sebagai perbandingan, tekanan atmosfer sekitar 1000 milibar atau 100 kPa. Tergantung pada varietas tanaman dan jenis tanah, tanaman dapat mulai layu ketika tekanan melebihi sekitar 100 mIllibars. Petunjuk ini menjelaskan cara mengkalibrasi sensor kelembaban yang lebih murah dan lebih mudah tersedia terhadap tensiometer DIY. Meskipun ini dapat dilakukan secara manual dengan memplot hasilnya di atas kertas, datalogger sederhana digunakan dan hasilnya diposting di ThingSpeak. Metode ini dapat digunakan untuk dengan mudah mengkalibrasi sensor kelembaban tanah ke referensi tensiometer sehingga tukang kebun dapat membuat keputusan yang tepat tentang kapan harus mengairi, menghemat air, dan menanam tanaman yang sehat.

Perlengkapan:

Bagian-bagian untuk Instruksi ini mudah ditemukan dengan mencari situs-situs seperti Amazon atau Ebay. Komponen yang paling mahal adalah sensor tekanan MPX5010DP yang tersedia dengan harga kurang dari $10. Komponen yang digunakan dalam Instruksi ini adalah: Sensor kelembaban tanah kapasitif v1.2ESP32 papan pengembanganTropf Blumat ceramic probeNXP sensor tekanan MPX5010DP atau MPX5100DPsumbat karet6mm OD tabung plastik bening2 Resistor 100K1 Resistor 1MMenghubungkan kabelPot tanaman dengan komposAir rebusHalSpeak accountArduino IDEAkses ke flash ESP32 WiFi

Langkah 1: Tensiometer

Tensiometer tanah adalah tabung berisi air dengan cangkir keramik berpori di satu ujung dan pengukur tekanan di ujung lainnya. Ujung cangkir keramik dikubur di dalam tanah sehingga cangkir bersentuhan dekat dengan tanah. Tergantung pada kadar air tanah, air akan keluar dari tensiometer dan mengurangi tekanan internal di dalam tabung. Pengurangan tekanan adalah ukuran langsung dari afinitas tanah untuk air dan indikator seberapa sulit bagi tanaman untuk mengekstrak air.

Tensiometer dibuat untuk penanam profesional tetapi cenderung mahal. Tropf-Blumat memproduksi perangkat penyiraman otomatis untuk pasar amatir yang menggunakan probe keramik untuk mengontrol irigasi. Probe dari salah satu unit ini dapat digunakan untuk membuat tensiometer dengan biaya hanya beberapa dolar.

Tugas pertama adalah memisahkan diafragma plastik dari kepala probe yang berwarna hijau. Ini pas dengan kepala hijau, pemotongan dan pemotongan yang bijaksana akan memisahkan dua bagian. Setelah terbelah, bor lubang 1 mm di pip diafragma. Pipa plastik terhubung ke pip di bagian atas diafragma untuk pengukuran tekanan. Pemanasan ujung tabung dalam air mendidih akan melunakkan plastik agar lebih mudah dipasang. Sebagai alternatif, sumbat karet tradisional dapat digunakan sebagai pengganti daur ulang diafragma. Tekanan dalam probe dapat diukur secara langsung dengan mengukur ketinggian kolom air yang ditopang dalam tabung U. Setiap inci air yang didukung setara dengan 2,5 milibar tekanan.

Sebelum digunakan, probe keramik harus direndam dalam air selama beberapa jam untuk membasahi keramik secara menyeluruh. Probe kemudian diisi dengan air dan sumbat dipasang. Cara terbaik adalah menggunakan air matang untuk mencegah gelembung udara terbentuk di dalam probe. Probe kemudian dimasukkan dengan kuat ke dalam kompos basah dan dibiarkan stabil sebelum mengukur tekanan.

Tekanan tensiometer juga dapat diukur dengan pengukur tekanan elektronik seperti MPX5010DP. Hubungan antara tekanan dan tegangan keluaran dari pengukur dapat ditemukan di lembar data sensor. Sebagai alternatif, sensor dapat dikalibrasi langsung dari manometer tabung U berisi air.

Langkah 2: Sensor Kelembaban Tanah Kapasitif

Sensor kelembaban tanah kapasitif yang dikalibrasi dalam Instructable ini adalah v1.2 yang tersedia dengan mudah dan murah di Internet. Jenis sensor ini dipilih daripada jenis yang mengukur ketahanan tanah karena probe dapat menimbulkan korosi dan dipengaruhi oleh pupuk. Sensor kapasitif bekerja dengan mengukur seberapa banyak kandungan air mengubah kapasitor di probe yang pada gilirannya memberikan tegangan output probe.

Harus ada resistor 1M antara sinyal dan pin ground pada sensor. Meskipun resistor dipasang pada kartu, terkadang koneksi ground tidak ada. Gejalanya termasuk respons yang lambat terhadap perubahan kondisi. Ada beberapa solusi jika koneksi ini hilang. Mereka yang ahli dalam menyolder dapat menghubungkan resistor ke ground di papan. Sebagai alternatif, resistor 1M eksternal dapat digunakan sebagai gantinya. Saat resistor melepaskan kapasitor pada output, ini dapat dicapai dalam perangkat lunak dengan menyingkat pin output sebentar ke ground sebelum mengukur sensor.

Langkah 3: Pencatatan Data

Tensiometer dan probe kapasitif ditempatkan bersama-sama dalam pot tanaman yang berisi kompos gambut basah. Diperlukan beberapa jam bagi sistem untuk menyelesaikan dan memberikan pembacaan yang stabil dari sensor. Papan sirkuit pengembangan ESP32 digunakan dalam Instruksi ini untuk mengukur output sensor dan memposting hasilnya ke ThingSpeak. Papan sirkuit tersedia secara luas dari pemasok Cina yang murah dan beberapa pin dapat digunakan untuk pengukuran tegangan analog. Saat sensor tekanan mengeluarkan sinyal 5V, tegangan ini dibagi dua oleh dua resistor 100K untuk menghindari kerusakan pada 3.3V ESP32. Jenis sensor lain dapat dihubungkan ke ESP32 asalkan sinyal keluarannya kompatibel. Akhirnya, pot tanaman dibiarkan mengering secara alami dan pembacaan sensor diposting setiap 10 menit ke ThingSpeak. Karena ESP32 memiliki pin GPIO cadangan, sensor lain seperti suhu dan kelembaban dapat ditambahkan untuk memberikan informasi lebih lanjut tentang lingkungan.

Langkah 4: Program ESP32

Anda perlu mengatur akun ThingSpeak Anda sendiri jika Anda belum memilikinya.

Sketsa Arduino IDE untuk mengukur output sensor dan mempostingnya ke ThingSpeak ditunjukkan di bawah ini. Ini adalah program yang sangat mendasar tanpa error trapping atau pelaporan kemajuan ke port serial, Anda mungkin ingin memperindahnya sesuai kebutuhan Anda. Juga, Anda perlu memasukkan ssid, kata sandi, dan kunci API Anda sendiri sebelum mem-flash ke ESP32.

Setelah sensor terhubung dan ESP32 ditenagai dari catu daya USB, pembacaan dikirim ke ThingSpeak setiap 10 menit. Waktu baca yang berbeda dapat diatur dalam program.

SKETSA DATALOG

#sertakan klien WiFiClient;

batalkan pengaturan() {

WiFi.mode(WIFI_STA); sambungkan WiFi(); } void loop() { if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ connectWiFi(); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); tekanan float = analogRead(34); tutup float = analogRead(35); tekanan = tekanan * 0,038; //Ubah ke penundaan milibar(1000);

String url = "/update?api_key="; // Membangun string untuk posting

url += "Kunci API Anda"; url += "&bidang1="; url += String(tekanan); url += "&field2="; url += String(tutup); client.print(String("GET") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Koneksi: tutup\r\ n\r\n"); penundaan (60000); //Ulangi setiap 10 menit }

batalkan koneksi WiFi(){

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

Langkah 5: Hasil dan Kesimpulan

Plot ThingSpeak menunjukkan pembacaan sensor meningkat saat gambut mengering. Saat menanam tanaman seperti tomat di gambut, pembacaan tensiometer 60 milibar adalah waktu optimal untuk menyirami tanaman. Alih-alih menggunakan tensiometer, plot pencar mengatakan bahwa sensor kapasitif yang jauh lebih kuat dan lebih murah dapat digunakan jika kita memulai irigasi saat pembacaan sensor mencapai 1900.

Singkatnya, Instruksi ini menunjukkan bagaimana menemukan titik pemicu irigasi untuk sensor kelembaban tanah yang murah dengan mengkalibrasinya terhadap tensiometer referensi. Menyiram tanaman pada tingkat kelembapan yang tepat akan memberikan tanaman yang lebih sehat dan menghemat air.