¿Cómo calibrar un sensor de humedad del suelo con Arduino?

Los diferentes tipos de suelos afectan a los sensores de manera diferente, lo que lleva a lecturas diferentes. Por lo tanto, se recomienda que utilice sensores de humedad del suelo que se adapten al suelo que se está monitoreando.

Si tiene un jardín inteligente, no solo podrá medir la humedad del suelo, sino también saber cuándo regar las plantas automáticamente.

Los sensores de humedad del suelo funcionan determinando el contraste dieléctrico entre el suelo y el agua. Por lo general, la permitividad relativa del suelo oscila entre 2 y 6, mientras que el valor del agua ronda los 80.

Mantener un registro preciso del contenido de agua es esencial cuando se realizan aplicaciones de agronomía y botánica. Si no lo hace, existe el riesgo de regar demasiado o demasiado poco el suelo, lo que conduce a recursos desperdiciados o improductivos.

En esta guía, lo guiaremos a través de los pasos a seguir para calibrar el sensor de humedad del suelo, Arduino.

Artículos necesarios

Necesitará varios materiales para que este experimento sea un éxito, y esto incluye:

  • Arduino IDE para flashear ESP32
  • Tensiómetro (MPX5010DP)
  • Cuenta de ThingSpeak
  • Una maceta llena de compost
  • Dos resistencias de 100K
  • Tapones de goma
  • Placa de desarrollo ESP32 + acceso a Internet a través de WIFI
  • Fuente de alimentación
  • Sensor cautivo de humedad del suelo v1.2
  • Agua hervida
  • Cables de conexión
  • Sonda de cerámica Tropf Blumat

Pasos a seguir al calibrar la humedad del suelo Arduino

Paso 1: Tensiómetro

El tensiómetro de suelo se refiere a un tubo lleno de agua que tiene un manómetro en un extremo y una copa de cerámica porosa en el otro. Debe enterrar este extremo de la taza de cerámica en el suelo para que la tierra entre en contacto cercano con la taza.

Esto hará que el agua salga del tensiómetro, lo que reducirá la presión dentro de este tubo. La reducción de la presión es un indicador directo de la afinidad del suelo con el agua y mide la dificultad que experimentan las plantas para extraer agua.

Lo primero que debe hacer es separar el diafragma de plástico del cabezal verde de la sonda. Si encaja perfectamente en la cabeza verde, tendrás que separar estas dos partes cortando y tijereando. Después de separarlos, comience a perforar en la tubería del diafragma un orificio de 1 mm. Hay un tubo de plástico conectado a la parte superior del diafragma para medir la presión.

Debes ablandar el plástico colocando el tubo dentro de agua hirviendo. De lo contrario, puede optar por utilizar el tapón de goma perforado tradicional en lugar de reciclar el diafragma. La medición de la presión dentro de la sonda se puede realizar midiendo directamente la altura de la columna de agua que soporta el tubo en U. Una pulgada de agua soportada equivale a 2,5 milibares de presión.

Sin embargo, debe remojar la sonda de cerámica en agua durante varias horas para asegurarse de que la cerámica se haya mojado correctamente. Después de hacer esto, debe agregar agua en la sonda y colocar un tapón.

Si desea evitar la formación de burbujas de aire en la sonda, se recomienda utilizar agua hirviendo. Posteriormente, debe insertar la sonda en el compost húmedo y dejar que se estabilice antes de medir la presión.

Debe encontrar los datos que muestran la relación entre el voltaje de salida y la presión en la hoja de datos del sensor. También es posible calibrar el sensor directamente desde el manómetro de tubo en forma de U lleno de agua.

Paso 2: Sensor capacitivo de humedad del suelo

Optamos por usar el sensor de humedad del suelo capacitivo v1.2 en esta guía porque es barato y está fácilmente disponible en Internet. También debe obtener este tipo de sensor en lugar de cualquier otro sensor de medición de la resistencia del suelo que pueda verse afectado por los fertilizantes, lo que hace que las sondas se corroan. Estos sensores capacitivos funcionan midiendo la extensión del capacitor de la sonda de cambio de contenido de agua, lo que proporciona el voltaje de salida de la sonda.

Debe colocar una resistencia de 1 M entre el pin de tierra del sensor y la señal. En ciertos casos, la conexión a tierra desaparece aunque la resistencia esté colocada en la tarjeta. Esto conduce a síntomas tales como una respuesta reducida a un cambio en las condiciones.

Afortunadamente, existen varias técnicas para lidiar con una conexión faltante. Puede optar por vincular la resistencia de la placa a tierra o utilizar una resistencia externa de 1M. Mientras que la resistencia descarga el condensador en su salida, lo que se logra en el software al poner en cortocircuito temporalmente el pin de salida a tierra antes de medir el sensor.

Paso 3: Registro de datos

Debe proceder a colocar la sonda capacitiva y el tensiómetro en una maceta con turba húmeda. Espere un par de horas para permitir que el sistema se estabilice y proporcione a los sensores lecturas estables. Mientras hace esto, puede elegir usar la placa de circuito de desarrollo ESP32 para medir las salidas del sensor y luego publicar estos resultados en ThingSpeak.

Es fácil encontrar la placa de circuito ESP32 de los proveedores chinos, y puede usar muchos de estos pines para medir voltajes analógicos. Cuando los sensores de presión producen una señal de 5 V, el voltaje se divide a la mitad con dos resistencias de 100 K que evitan daños en el ESP32 de 3,3 V. Además, puede optar por conectar otros tipos de sensores al ESP32, siempre que coincida con la señal de salida.

Dele tiempo a la maceta para que se seque naturalmente y publique estas lecturas del sensor en ThingSpeak cada 10 minutos. Debido a que el pin ESP32 también incorpora pines GPIO, es posible agregar otros sensores como humedad y temperatura para brindar información detallada sobre el entorno.

Paso 4: Programa ESP32

Usando el programa Arduino IDE, mida las salidas del sensor y luego publique el resultado en ThingSpeak. También puede optar por aumentar el programa básico, que no tiene capturas de errores ni informes de progreso a un puerto serie. Además, debe instalar su contraseña, SSID y API antes de actualizar el ESP32.

Después de confirmar que el ESP32 recibe alimentación de la fuente de alimentación USB y que los sensores están bien conectados, envíe las lecturas a ThingSpeak cada 10 minutos. También puede optar por establecer diferentes tiempos de lectura en el programa.

Conclusión

Aprender a calibrar el sensor de humedad del suelo Arduino es importante para determinar si es necesario regar el suelo. Si no sabía cómo hacer esto, la lectura de esta guía completa le ha ofrecido información útil sobre los pasos a seguir al hacerlo.