Moniteur de température et d'humidité : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Il existe deux moyens infaillibles de tuer rapidement vos plantes. La première consiste à les cuire ou à les congeler à mort avec des températures extrêmes. Alternativement, un arrosage insuffisant ou excessif les fera flétrir ou pourrir les racines. Bien sûr, il existe d'autres moyens de négliger une plante, tels qu'une alimentation ou un éclairage incorrects, mais ceux-ci prennent généralement des jours ou des semaines pour avoir beaucoup d'effet.

Bien que j'aie un système d'arrosage automatique, j'ai ressenti le besoin d'avoir un système de surveillance de la température et de l'humidité complètement indépendant en cas de panne majeure de l'irrigation. La réponse a été de surveiller la température et la teneur en humidité du sol à l'aide d'un module ESP32 et de publier les résultats sur Internet. J'aime afficher les données sous forme de graphiques et de tableaux et les lectures sont donc traitées sur ThingSpeak pour trouver des tendances. Cependant, il existe de nombreux autres services IoT disponibles sur Internet qui enverront des e-mails ou des messages lorsqu'ils sont déclenchés. Ce Instructable décrit comment construire un enregistreur de données de température et d'humidité autonome. L'omniprésent DS18B20 est utilisé pour mesurer la température dans la zone de culture. Un tensiomètre de bricolage surveille la quantité d'eau disponible pour les plantes dans le substrat de culture. Une fois les données de ces capteurs collectées par l'ESP32, elles sont envoyées à Internet via WiFi pour être publiées sur ThingSpeak.

Fournitures

Les pièces utilisées pour ce moniteur sont facilement disponibles sur Ebay ou Amazon. Module de capteur de pression barométrique numérique Carte contrôleur de niveau d'eau liquideDS18B20 Capteur de température étancheTropf Blumat Ceramic ProbeESP32 Carte de développementRésistance 5kAlimentation 5-12VTuyaux en plastique assortis pour s'adapter au tensiomètre et au capteurBoîtier de montage et câblageConnexion Wi-Fi

Étape 1: Mesure de la température

La version étanche du DS18B20 est utilisée pour mesurer la température. Les informations sont envoyées vers et depuis l'appareil via une interface à 1 fil de sorte qu'un seul fil doit être connecté à l'ESP32. Chaque DS18B20 contient un numéro de série unique afin que plusieurs DS18B20 puissent être connectés au même fil et lus séparément si vous le souhaitez. Les bibliothèques et instructions Arduino sont facilement disponibles sur Internet pour gérer les interfaces DS18B20 et 1-Wire qui simplifient grandement la lecture des données. esquisser.

Étape 2: Construction du tensiomètre

Le tensiomètre est une tasse en céramique remplie d'eau en contact étroit avec le substrat de culture. Dans des conditions sèches, l'eau se déplacera à travers la céramique jusqu'à ce que suffisamment de vide s'accumule dans la tasse pour arrêter tout autre mouvement. La pression dans la tasse en céramique donne une excellente indication de la quantité d'eau disponible pour les plantes. Une sonde céramique Tropf Blumat peut être piratée pour fabriquer un tensiomètre DIY en coupant la partie supérieure de la sonde comme indiqué sur la photo. Un petit trou est fait dans le pépin et 4 pouces de tube en plastique transparent pressé sur le pépin. Réchauffer le tube dans de l'eau chaude ramollira le plastique et facilitera l'opération. Il ne reste plus qu'à tremper et remplir la sonde d'eau bouillie, enfoncer la sonde dans le sol et mesurer la pression. Il existe de nombreuses informations sur l'utilisation des tensiomètres sur Internet. Le principal problème est de garder tout sans fuite. Toute légère fuite d'air réduit la contre-pression et l'eau s'infiltrera à travers la tasse en céramique. Le niveau d'eau dans le tube en plastique doit être à environ un pouce du haut et doit être complété avec de l'eau si nécessaire. Un bon système sans fuite n'aura besoin d'être rempli que tous les mois environ.

Étape 3: Capteur de pression

Une carte de contrôleur de niveau d'eau liquide pour module de capteur de pression barométrique numérique, largement disponible sur eBay, est utilisée pour mesurer la pression du tensiomètre. Le module capteur de pression se compose d'une jauge de contrainte couplée à un amplificateur HX710b avec un convertisseur N/A 24 bits. Malheureusement, il n'y a pas de bibliothèque Arduino dédiée disponible pour le HX710b mais la bibliothèque HX711 semble bien fonctionner sans problème à la place. La bibliothèque HX711 produira un nombre 24 bits proportionnel à la pression mesurée par le capteur. En notant la sortie à zéro et une pression connue, le capteur peut être calibré pour fournir des unités de pression conviviales. Il est extrêmement important que tous les travaux de tuyauterie et les connexions soient exempts de fuites. Toute perte de pression fait s'échapper de l'eau de la coupelle en céramique et le tensiomètre devra faire l'objet d'un appoint fréquent. Un système étanche fonctionnera pendant des semaines avant d'avoir besoin de plus d'eau dans le tensiomètre. Si vous constatez que le niveau d'eau baisse au fil des heures plutôt que des semaines ou des mois, envisagez d'utiliser des colliers de serrage au niveau des joints de tuyau.

Étape 4: Étalonnage du capteur de pression

La librairie HX711 sort un nombre 24 bits en fonction de la pression mesurée par le capteur. Cette lecture doit être convertie en unités de pression plus familières telles que psi, kPa ou millibars. Dans ce Instructable, les millibars ont été choisis comme unités de travail, mais la sortie peut être facilement adaptée à d'autres mesures. Il y a une ligne dans l'esquisse Arduino pour envoyer la lecture de pression brute au moniteur série afin qu'elle puisse être utilisée à des fins d'étalonnage. Des niveaux de pression connus peuvent être créés en enregistrant la pression requise pour supporter une colonne d'eau. Chaque pouce d'eau pris en charge créera une pression de 2,5 mb. La configuration est illustrée dans le diagramme, les lectures sont prises à une pression nulle et à une pression maximale du moniteur série. Certaines personnes peuvent aimer prendre des lectures intermédiaires, les meilleures lignes d'ajustement et tout ce gaffe, mais la jauge est assez linéaire et un étalonnage en 2 points est suffisant ! Il est possible de calculer le décalage et le facteur d'échelle à partir de deux mesures de pression et de flasher l'ESP32 en une séance. Cependant, je me suis complètement confondu avec l'arithmétique des nombres négatifs ! Soustraire ou diviser deux nombres négatifs m'a époustouflé ?. J'ai choisi la solution de facilité et j'ai d'abord corrigé le décalage et j'ai trié le facteur d'échelle en tant que tâche distincte. Tout d'abord, la sortie brute du capteur est mesurée sans rien connecté au capteur. Ce nombre est soustrait de la lecture de sortie brute pour donner une référence zéro pour aucune pression appliquée. Après avoir flashé l'ESP32 avec cette correction de décalage, l'étape suivante consiste à définir le facteur d'échelle pour donner les bonnes unités de pression. Une pression connue est appliquée au capteur à l'aide d'une colonne d'eau de hauteur connue. L'ESP32 est ensuite flashé avec un facteur d'échelle approprié pour donner la pression dans les unités souhaitées.

Étape 5: Câblage

Il existe plusieurs versions de la carte de développement ESP32 dans la nature. Pour ce Instructable, une version à 30 broches a été utilisée, mais il n'y a aucune raison pour que les autres versions ne fonctionnent pas. Outre les deux capteurs, le seul autre composant est une résistance pull-up de 5k pour le bus DS18B20. Au lieu d'utiliser des connecteurs enfichables, toutes les connexions ont été soudées pour une meilleure fiabilité. La carte de développement ESP32 avait un régulateur de tension intégré afin qu'une alimentation en tension allant jusqu'à 12 V puisse être utilisée. Alternativement, l'unité peut être alimentée via la prise USB.

Étape 6: Esquisse Arduino

Le croquis Arduino pour le moniteur de température et d'humidité est assez conventionnel. Tout d'abord, les bibliothèques sont installées et lancées. Ensuite, la connexion WiFi est configurée, prête à publier des données sur ThingSpeak et les capteurs lisent. Les lectures de pression sont converties en millibars avant d'être envoyées à ThingSpeak avec les lectures de température.

Étape 7: Installation

L'ESP32 est monté dans une petite boîte en plastique pour la protection. Une alimentation et un câble USB peuvent être utilisés pour alimenter le module ou bien le régulateur embarqué supportera une alimentation CC 5-12V. Une leçon apprise à la dure avec l'ESP32 est que l'antenne interne est assez directionnelle. L'extrémité ouverte du diagramme d'antenne doit pointer vers le routeur. En pratique, cela signifie que le module doit généralement être monté verticalement avec l'antenne vers le haut et pointée vers le routeur. Vous pouvez maintenant vous connecter à ThingSpeak et vérifier que vos plantes ne sont pas cuites, congelées ou desséchées !

ADDENDUMI a essayé de nombreuses façons de décider quand arroser les plantes. Ceux-ci ont inclus des blocs de gypse, des sondes de résistance, l'évapotranspiration, des changements de capacité et même le pesage du compost. Ma conclusion est que le tensiomètre est le meilleur capteur car il imite la façon dont les plantes extraient l'eau par leurs racines. Veuillez commenter ou envoyer un message si vous avez des idées sur le sujet…