كيفdoتقرأ جهاز استشعار رطوبة التربة؟

ما هو جهاز استشعار رطوبة التربة؟

جهاز استشعار رطوبة التربة، المعروف أيضًا باسم جهاز استشعار محتوى الماء في التربة، هو جهاز متخصص في قياس محتوى الماء النسبي للتربة. يستخدم على نطاق واسع في مجالات الري الزراعي، وحماية الغابات، والزراعة الموفرة للمياه، والدفيئات الزراعية، وزراعة الزهور والخضروات، وإدارة المراعي العشبية، ولقطة التربة، وزراعة النباتات، والتجارب العلمية. يحدد مستشعر رطوبة التربة بشكل غير مباشر حالة رطوبة التربة عن طريق قياس بعض المعلمات الفيزيائية للتربة، مثل ثابت العزل الكهربائي أو المقاومة أو السعة.

مبدأ عمل مستشعر رطوبة التربة

يعتمد مبدأ تشغيل أجهزة استشعار رطوبة التربة عادةً على التقنيات التالية:

1. أجهزة الاستشعار المقاومة: يتم تقدير محتوى الرطوبة عن طريق قياس مقاومة التربة للتيار الكهربائي.عندما تجف التربة تكون المقاومة عالية؛ عندما تكون التربة رطبة، تكون المقاومة منخفضة.

2. أجهزة الاستشعار بالسعة: قياس التغيرات في ثابت العزل الكهربائي للتربة. تؤدي التغيرات في محتوى الرطوبة إلى تغيرات في ثابت العزل الكهربائي، لذلك يمكن تقدير محتوى الرطوبة عن طريق قياس السعة.

3. مجسات انعكاس مجال التردد (FDR): على غرار أجهزة الاستشعار السعوية، فإنها تحدد محتوى الرطوبة عن طريق قياس ثابت العزل الكهربائي بين المستشعر والتربة. يصدر المستشعر موجة كهرومغناطيسية ذات تردد معين، وأثناء انتقال الموجة عبر التربة تتأثر بالرطوبة، مما يغير تردد الموجة المرتدة.

4. أجهزة استشعار انعكاس المجال الزمني (TDR): تحديد رطوبة التربة عن طريق قياس الوقت الذي تستغرقه الموجة الكهرومغناطيسية للانتشار من خلال مسبار الاستشعار.تنتقل الموجات بشكل أبطأ في التربة التي تحتوي على الرطوبة، وبالتالي فإن وقت الانتشار يرتبط بمحتوى رطوبة التربة.

كيفdoأقرأ مستشعر رطوبة التربة؟

تعتمد طريقة قراءة مستشعر رطوبة التربة عادةً على نوع الإخراج من المستشعر (إشارة تناظرية أو رقمية) وجهاز القراءة المستخدم (مثل المتحكم الدقيق أو جامع البيانات وما إلى ذلك). فيما يلي بعض طرق القراءة الشائعة:

1. أجهزة الاستشعار التناظرية:

- الجهد الكهربي أو الإخراج الحالي: استخدم مسجل بيانات أو وحدة تحكم دقيقة ذات مدخلات تناظرية متعددة لقراءة مخرجات المستشعر. على سبيل المثال، يمكن توصيل إشارة الجهد0-5Vمباشرة بمنفذ إدخال ADC (المحول التناظري إلى الرقمي) الخاص بوحدة التحكم الدقيقة.

- عبر مقياس متعدد: إذا كان خرج المستشعر عبارة عن إشارة جهد، فيمكن استخدام مقياس متعدد لقياس قيمة الجهد مباشرة، والتي يمكن بعد ذلك تحويلها إلى قيمة رطوبة التربة بناءً على منحنى معايرة المستشعر.

2. المستشعر الرقمي:

- واجهة I2C أو SPI: بالنسبة لأجهزة الاستشعار ذات واجهة الاتصال الرقمية، يمكن قراءة البيانات باستخدام وحدة التحكم الدقيقة التي تدعم البروتوكول المناسب. يتضمن هذا عادةً كتابة التعليمات البرمجية لتهيئة المستشعر وتكوين المعلمات وقراءة البيانات.

- مسجلات البيانات:يمكن لبعض أجهزة تسجيل البيانات الاتصال مباشرة بأجهزة الاستشعار الرقمية دون الحاجة إلى برمجة متحكم إضافي.

3. القراءة المباشرة:

- شاشة LCD: بعض المستشعرات مزودة بشاشات LCD تسمح بقراءة قيم رطوبة التربة مباشرة من الشاشة.

- تطبيق الهاتف الخليوي: بالنسبة لأجهزة الاستشعار الذكية التي تدعم تقنية Bluetooth أو Wi-Fi، يمكن قراءة البيانات من خلال تطبيق مخصص للهاتف الخليوي.

4. استخدام جامع البيانات:

بالنسبة للحالات التي تتطلب الاتصال بجهاز كمبيوتر أو نظام مراقبة عن بعد، يمكن استخدام أداة تجميع البيانات لقراءة البيانات من مستشعر رطوبة التربة.

عادةً ما يكون لدى جامعي البيانات قنوات إدخال متعددة يمكنها قراءة البيانات من أجهزة استشعار متعددة في نفس الوقت ونقل البيانات إلى جهاز كمبيوتر أو خادم سحابي إما سلكيًا أو لاسلكيًا.

خطوات عامة لقراءة حساس رطوبة التربة:

تتطلب قراءة البيانات من مستشعر رطوبة التربة عادةً الاتصال بجهاز قراءة مثل متحكم دقيق (على سبيل المثال، Arduino)، أو مسجل بيانات، أو مقياس قراءة مخصص. فيما يلي الخطوات العامة لقراءة مستشعر رطوبة التربة:

1. قم بتوصيل المستشعر: قم بتوصيل مخرج مستشعر رطوبة التربة بمدخل جهاز القراءة. بالنسبة لأجهزة الاستشعار ذات المخارج التناظرية، فهي عادةً ما تكون متصلة بمنافذ الإدخال التناظرية الخاصة بالجهاز؛ بالنسبة لأجهزة الاستشعار ذات المخرجات الرقمية، فهي متصلة بمنافذ الإدخال الرقمي.

2. تهيئة جهاز القراءة: إذا تم استخدام وحدة تحكم دقيقة، فيجب كتابة برنامج لتهيئة قراءة المستشعر. قد يتضمن ذلك ضبط وضع الدبوس، وتكوين ADC (المحول التناظري إلى الرقمي)، وما إلى ذلك.

3. قراءة البيانات: قم بتنفيذ أمر القراءة للحصول على البيانات من المستشعر. بالنسبة لأجهزة استشعار الإخراج التناظرية، القراءة هي قيمة الجهد، والتي يجب حسابها بواسطة صيغة تحويل الجهد إلى الرطوبة؛ بالنسبة لأجهزة استشعار الإخراج الرقمي، فإن القراءة هي إشارة رقمية، والتي يمكن أن تمثل قيمة الرطوبة مباشرة.

4. معالجة وعرض البيانات: تتم معالجة القراءات، وتحويلها إلى نسبة الرطوبة أو أشكال أخرى من تمثيل الرطوبة، وعرضها على الشاشة أو تخزينها في مسجل البيانات.

5. المعايرة: لتحسين دقة القراءات، قد يكون من الضروري معايرة المستشعر.تتضمن عملية المعايرة عادةً قياس خرج المستشعر في ظل ظروف الرطوبة المعروفة وضبط معادلة التحويل لجهاز القراءة لتتناسب مع الرطوبة الفعلية.

وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة، يجب مراعاة النقاط التالية عند قراءة مستشعرات رطوبة التربة:

تأكد من تركيب المستشعر في المكان الصحيح لتمثيل ظروف رطوبة التربة في المنطقة المراد مراقبتها.

قم بمعايرة المستشعر بشكل دوري للتأكد من دقة القياسات.

حدد طريقة القراءة والمعدات المناسبة وفقًا لخصائص المستشعر ومتطلبات التطبيق.

تلخيص:

عند قراءة المستشعرات، من الضروري الرجوع إلى دليل مستخدم المستشعر للحصول على معلومات حول كيفية توصيل المستشعر بشكل صحيح، ومعايرة المستشعر (إذا لزم الأمر)، وكيفية تفسير إشارة الخرج. تأكد من صحة أسلاك الطاقة والإشارة إلى المستشعر ومن تركيب المستشعر ومعايرته بشكل صحيح وفقًا لإرشادات الشركة المصنعة.

ورقة بيانات مستشعر درجة حرارة رطوبة التربة

NBL-S-THR-Soil-temperature-and-moisture-sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

NBL-S-TMC-Soil-temperature-and-moisture-conductivity-sensor.pdf