Doniczka pomiarowa

Pierwszy z serii eksperymentów po przywróceniu prac nad szklarnią

Moja szklarnia znowu działa. Jeżeli nie pamiętacie projektu, zapraszam tutaj. 

Przed przerwą nie zrealizowałem ostatniej części projektu. Niestety, przeprowadzka oraz inne tematy zrzuciły go na drugi plan. Teraz powraca, wkrótce w lepszej wersji, ale nim do tego dojdzie, muszę przeprowadzić kilka testów. Na początek wziąłem pod lupę badanie wilgotności gleby i wynikami tego eksperymentu chcę się z Wami podzielić.

Czujniki

Najpopularniejszymi gotowymi sposobami na pomiar wilgotności gleby są czujniki pojemnościowe i rezystancyjne. Proste porównanie i opis działania obrazuje materiał wideo poniżej.

Był to jednak test z kubkiem cieczy, bez zachowania realnych warunków, w jakich żyje roślina. Przeprowadziłem dla tych czujników też bardziej rozbudowany eksperyment.

Doniczka

Do badań przygotowałem specjalną doniczkę (zdjęcie poniżej).

Zaprojektowana ona została z wykorzystaniem SolidWorksa od SolidExpert i wydrukowana z czarnego PLA Eco line od Print-me. Druk, niestety, trochę się uszkodził na końcu, ale nie wpłynęło to na eksperyment.

Chciałem sprawdzić, jakie znaczenie ma ułożenie czujników i to szczególnie pojemnościowych. W związku z tym zamontowałem po czterech stronach doniczki następujące czujniki:

– rezystancyjny wbity do gleby pionowo,

– pojemnościowy wbity do gleby pionowo,

– pojemnościowy wbity do gleby poziomo,

– pojemnościowy włożony do obudowy pionowo.

Połączyłem je z Arduino MKR1000, o którym możecie posluchać tutaj. Pomiary były mapowane na skalę 0-100% i wysyłane do Raspberry Pi, na którym mam Node-REDa, znajdziecie o nim więcej materiałów tutaj.

Repozytorium z kodem dla doniczki przygotowane zostało pod Platform IO; jeśli chcecie przygotować sobie takie środowisko, tutaj link.

Repozytorium z aplikacją dla Node-REDa.

Nawet jeśli aplikacji nie użyjecie dokładnie do tego samego celu, może przyda się do czegoś innego. Pamiętajcie jednak o pliku config w projekcie Arduino i zmianach w http request w aplikacji Node-RED.

Cały czas mogłem podglądać wartości odczytane na stojaku oraz były one wysyłane, z pomocą IFTTT, do Google spreadsheets, aby potem ładnie zestawić pomiary.

Przebieg eksperymentu

Do doniczki zasadziłem skrzydłokwiat. Ponieważ bardzo łatwo po nim rozpoznać, czy jest przelany lub przesuszony oraz nie jest wyjątkowo trudną w uprawie rośliną. Podłoże to mieszanka uniwersalnej ziemi oraz keramzytu, który pochłania wodę i utrzymuje dłużej wilgotność.

Całość badania trwała miesiąc. Wszystko odbywało się w dość kontrolowanych warunkach; oświetlenie głównie z lamp, wilgotność powietrza i temperatura w szklarni także są utrzymywane w stałym zakresie, więc nie było tutaj na przestrzeni eksperymentu większego wpływu otoczenia.

Problemem okazała się modernizacja sieci, parę razy zrywało się WiFi; Arduino i Raspberry nie nawiązywały odpowiednio połączenia i straciłem trochę pomiarów, co widać na wykresach. Niestety, nie uwzględniłem odpowiedniego alarmu o takim błędzie, czegoś na rodzaj watchdoga sprawdzającego okresy pomiędzy wiadomościami z doniczki, nauczka na przyszłość (;

Skrzydłokwiat podlewałem wtedy, kiedy widziałem po liściach, że potrzebuje wody. Porcja wahała się pomiędzy 30-40 ml wody, bez żadnych dodatków. Korzystałem z pipety i starałem się pokryć glebę równomiernie, choć nie udało się to w 100%. Podlewanie także zapisywałem na Google spreadsheets, aby móc to skorelować je z pomiarami.

Wyniki

Najważniejsze i najlepiej obrazujące sytuacje są chyba wykresy.

Ciekawa była dla mnie nikła czułość czujnika poziomego. Jedyny odchył było widać to wtedy, kiedy musiałem nalać tam trochę więcej wody.

Jak widać, czujnik rezystancyjny miał problem, jeśli chodzi o rozrzut pomiarów. Można to zniwelować, np. uśredniając, ale zawsze to jakaś niedokładność.

Bardzo ważną obserwacją jest to, że czujnik pojemnościowy w obudowie tylko nieznacznie stracił na czułości względem wbitego w ziemię, a zyskał coś bardzo ważnego – łatwe pozycjonowanie.

Nie widać tutaj tego może w tej skali, ale zaraz po oglądaniu rośliny lub podlewaniu było widać. Czujniki rezystancyjny i pojemnościowy wbite pionowo zdarzało mi się lekko poruszyć. Zmiana pozycji wpływała na pomiary, dlatego ważne jest to, że czujnik musi być zamocowany na stałe.

Teraz już wiem, jak zaprojektować kolejną wersję doniczek, które będą znajdowały się w szklarni. Dajcie znać, czy macie jakieś ciekawe wnioski co do pomiaru wilgotności gleby.

Jeśli artykuł był dla Ciebie wartościowy, możesz mnie wesprzeć na https://inzynierdomu.tipo.live/