Étalonnage du capteur d'humidité du sol : 5 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Il existe de nombreux humidimètres du sol sur le marché pour aider le jardinier à décider quand arroser ses plantes. Malheureusement, saisir une poignée de terre et inspecter la couleur et la texture est aussi fiable que bon nombre de ces gadgets ! Certaines sondes enregistrent même « sec » lorsqu'elles sont plongées dans de l'eau distillée. Des capteurs d'humidité du sol de bricolage bon marché sont facilement disponibles dans des endroits comme Ebay ou Amazon. Bien qu'ils donnent un signal en fonction de l'humidité du sol, il est plus difficile de relier la sortie du capteur aux exigences de la culture. Lorsque vous décidez d'arroser vos plantes, ce qui compte vraiment, c'est à quel point il est facile pour la plante d'extraire l'eau du substrat de culture. La plupart des capteurs d'humidité mesurent la quantité d'eau dans le sol plutôt que si l'eau est disponible pour la plante. Un tensiomètre est le moyen habituel de mesurer à quel point l'eau est liée au sol. Cet instrument mesure la pression requise pour éliminer l'eau du substrat de culture. Les unités de pression courantes utilisées dans les travaux sur le terrain sont le millibar et le kPa. A titre de comparaison, la pression atmosphérique est d'environ 1000 millibars ou 100 kPa. Selon la variété de plante et le type de sol, les plantes peuvent commencer à flétrir lorsque la pression dépasse environ 100 millibars. Bien que cela puisse être fait manuellement en traçant les résultats sur papier, un simple enregistreur de données est utilisé et les résultats publiés sur ThingSpeak. La méthode peut être utilisée pour étalonner facilement un capteur d'humidité du sol sur une référence de tensiomètre afin que le jardinier puisse prendre des décisions éclairées sur le moment d'irriguer, d'économiser l'eau et de faire pousser des cultures saines.

Fournitures:

Les pièces de ce Instructable sont facilement trouvées en recherchant des sites comme Amazon ou Ebay. Le composant le plus cher est le capteur de pression MPX5010DP qui est disponible pour moins de 10 $. Les composants utilisés dans ce Instructable sont: Capteur d'humidité du sol capacitif v1.2 Carte de développement ESP32 Sonde céramique Tropf BlumatCapteur de pression NXP MPX5010DP ou MPX5100DPBouchons en caoutchoucTube en plastique transparent de 6 mm de diamètre extérieur2 résistances de 100K1 Résistance de 1MCâbles de connexionPot de plante avec compostEau bouillieCompteThingSpeakArduino IDE pour flasher ESP32Accès à Internet connecté à Internet

Étape 1: Tensiomètre

Un tensiomètre de sol est un tube rempli d'eau avec une coupelle en céramique poreuse à une extrémité et un manomètre à l'autre. L'extrémité de la coupelle en céramique est enterrée dans le sol de sorte que la coupelle soit en contact étroit avec le sol. En fonction de la teneur en eau du sol, l'eau sortira du tensiomètre et réduira la pression interne dans le tube. La réduction de pression est une mesure directe de l'affinité du sol pour l'eau et un indicateur de la difficulté pour les plantes à extraire l'eau.

Les tensiomètres sont conçus pour le cultivateur professionnel mais ont tendance à être chers. Tropf-Blumat fabrique un dispositif d'arrosage automatique pour le marché amateur qui utilise une sonde en céramique pour contrôler l'irrigation. La sonde de l'une de ces unités peut être utilisée pour fabriquer un tensiomètre ne coûtant que quelques dollars.

La première tâche consiste à séparer le diaphragme en plastique de la tête verte de la sonde. C'est un ajustement pop dans la tête verte, une coupe et une coupe judicieuses sépareront les deux parties. Une fois séparé, percez un trou de 1 mm dans la pointe du diaphragme. Le tuyau en plastique est connecté à la pointe sur le dessus du diaphragme pour les mesures de pression. Réchauffer l'extrémité du tube dans de l'eau bouillante ramollira le plastique pour faciliter le montage. Alternativement, un bouchon en caoutchouc alésé traditionnel pourrait être utilisé au lieu de recycler le diaphragme. La pression dans la sonde peut être mesurée directement en mesurant la hauteur d'une colonne d'eau supportée dans un tube en U. Chaque pouce d'eau supporté équivaut à 2,5 millibars de pression.

Avant utilisation, la sonde céramique doit être trempée dans l'eau pendant quelques heures pour bien mouiller la céramique. La sonde est ensuite remplie d'eau et le bouchon mis en place. Il est préférable d'utiliser de l'eau bouillie pour éviter la formation de bulles d'air à l'intérieur de la sonde. La sonde est ensuite fermement insérée dans un compost humide et laissée à se stabiliser avant de mesurer la pression.

La pression du tensiomètre peut également être mesurée avec un manomètre électronique tel que le MPX5010DP. La relation entre la pression et la tension de sortie du manomètre peut être trouvée dans la fiche technique du capteur. Alternativement, le capteur peut être étalonné directement à partir d'un manomètre à tube en U rempli d'eau.

Étape 2: Capteur d'humidité du sol capacitif

Le capteur d'humidité du sol capacitif calibré dans ce Instructable était le v1.2 facilement et à moindre coût disponible sur Internet. Ce type de capteur a été choisi par rapport aux types qui mesurent la résistance du sol car les sondes peuvent se corroder et elles sont affectées par l'engrais. Les capteurs capacitifs fonctionnent en mesurant à quel point la teneur en eau modifie le condensateur de la sonde qui à son tour fournit la tension de sortie de la sonde.

Il devrait y avoir une résistance de 1M entre le signal et la broche de masse sur le capteur. Bien que la résistance soit montée sur la carte, parfois la connexion à la terre est manquante. Les symptômes comprennent une réponse lente aux conditions changeantes. Il existe plusieurs solutions de contournement si cette connexion est manquante. L'homme du métier peut relier la résistance à la masse sur la carte. Alternativement, une résistance externe de 1M peut être utilisée à la place. Comme la résistance décharge un condensateur sur la sortie, cela peut être réalisé par logiciel en court-circuitant momentanément la broche de sortie à la terre avant de mesurer le capteur.

Étape 3: Enregistrement des données

Le tensiomètre et la sonde capacitive sont solidement placés ensemble dans un pot contenant du compost de tourbe humide. Quelques heures sont nécessaires pour que le système se stabilise et donne des lectures stables des capteurs. Une carte de circuit imprimé de développement ESP32 a été utilisée dans ce Instructable pour mesurer les sorties du capteur et publier les résultats sur ThingSpeak. Le circuit imprimé est largement disponible auprès de fournisseurs chinois bon marché et plusieurs des broches peuvent être utilisées pour des mesures de tension analogiques. Comme le capteur de pression émet un signal 5V, cette tension est divisée par deux par les deux résistances 100K pour éviter d'endommager l'ESP32 3,3V. D'autres types de capteurs peuvent être connectés à l'ESP32 à condition que le signal de sortie soit compatible. Enfin, le pot de plante peut sécher naturellement et les lectures du capteur sont publiées toutes les 10 minutes sur ThingSpeak. Comme l'ESP32 dispose de broches GPIO de rechange, d'autres capteurs tels que la température et l'humidité peuvent être ajoutés pour donner plus d'informations sur l'environnement.

Étape 4: Programme ESP32

Vous devrez créer votre propre compte ThingSpeak si vous n'en avez pas déjà un.

L'esquisse Arduino IDE pour mesurer les sorties du capteur et les publier sur ThingSpeak est illustré ci-dessous. Il s'agit d'un programme très basique sans piège d'erreur ni rapport de progression sur le port série, vous voudrez peut-être l'embellir selon vos besoins. En outre, vous devez insérer votre propre ssid, mot de passe et clé API avant de flasher sur l'ESP32.

Une fois les capteurs connectés et l'ESP32 alimenté par une alimentation USB, les lectures sont envoyées à ThingSpeak toutes les 10 minutes. Différents temps de lecture peuvent être définis dans le programme.

CROQUIS DU JOURNAL DE DONNÉES

#inclure le client WiFiClient;

void setup() {

WiFi.mode(WIFI_STA); connecterWiFi(); } boucle vide() { if(WiFi.status() != WL_CONNECTED){ connectWiFi(); } client.connect("api.thingspeak.com", 80); pression flottante = analogRead (34); float cap = analogRead (35); pression = pression * 0,038; //Change en millibar delay(1000);

URL de chaîne = "/update?api_key="; // Construire la chaîne pour la publication

url += "Votre clé API"; url += "&field1="; url += String(pression); url += "&field2="; url += String(cap); client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + "api.thingspeak.com" + "\r\n" + "Connexion: close\r\ n\r\n"); retard (600000); //Répéter toutes les 10 minutes }

annuler la connexionWiFi(){

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { WiFi.begin("ssid", "mot de passe"); retard (2500); } }

Étape 5: Résultats et conclusions

Les tracés ThingSpeak montrent que les lectures du capteur augmentent à mesure que la tourbe se dessèche. Lorsque vous cultivez des plantes comme des tomates dans de la tourbe, une lecture au tensiomètre de 60 millibars est le moment optimal pour arroser les plantes. Au lieu d'utiliser un tensiomètre, le nuage de points indique que le capteur capacitif beaucoup plus robuste et moins cher peut être utilisé si nous commençons l'irrigation lorsque la lecture du capteur atteint 1900.

En résumé, ce Instructable montre comment trouver le point de déclenchement d'irrigation pour un capteur d'humidité du sol bon marché en le calibrant par rapport à un tensiomètre de référence. Arroser les plantes au bon niveau d'humidité donnera une récolte beaucoup plus saine et économisera de l'eau.