Ga naar inhoud


Zelf Een Plant Temperatuur Sensor Maken

PT Arduino Zelfbouw Sensor

31 replies to this topic

#1 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 13:30

In het kader van mijn streven om zoveel mogelijk zaken te meten bij de kweek van mijn wietplanten ben ik bezig geweest om een plant temperatuur sensor te maken. Ook wel PT camera genoemd.

De basis is een infrarood temperatuur sensor. Deze meet de infrarood straling die van het te meten object afkomt en bepaalt op basis daarvan de temperatuur. Hiermee kun je zonder contact te maken met de planten op afstand de temperatuur meten. De sensor kan dan buiten bereik van de lamp hangen en de temperatuur van de top van het plantendek onder de lamp meten. De gebruikte sensor geeft naast de objecttemperatuur ook de omgevingstemperatuur.

Geposte afbeelding

De aansluiting hiervan is vrij eenvoudig. Er zijn alleen wat "pull-up" weerstandjes nodig en een ontstoringscondensator. Het schema ziet er als volgt uit:
Geposte afbeelding

Om het prototype wat simpel te houden heb ik dit zonder solderen met een kroonsteentje gemaakt:
Geposte afbeelding

Met de behuizing van een dummy beveiligingscamera eromheen ziet het er dan net echt uit:
Geposte afbeelding
Ik heb een gaatje geboord in de nep camera en daardoor het oog van de IR camera gestoken. Je ziet het oog daarvan in het midden van het glas.

Het resultaat kan zo op een Arduino bordje aangesloten worden. De communicatie verloopt volgens het I2C protocol. Al is het gebruikte protocol ietsje anders dan de standaard. Het werkt wel met de huidige standaard bibliotheek.


Wat is dan precies het nut van zo'n PT camera?

De PT camera wordt gebruikt om de Vapour Pressure Deficit (VPD) te bepalen. Of in het Nederlands het dampdrukverschil. Dit is belangrijk omdat dit bepaalt of de plant teveel of te weinig verdampt. De VPD zegt meer over het effect van de luchtvochtigheid op de planten dan alleen de RH waarde.

Over planttemperatuur en VPD zijn hier op het forum ook wel wat discussies over te vinden:
- Planttemperatuur
- Welke VPD waarde is perfect

Canna heeft ook een Tips & Tricks whitepaper over dit onderwerp.


Hoe bereken je de VPD?

De VPD is het verschil tussen de verzadigde dampdruk en de actuele dampdruk. In dit geval meer specifiek de verzadigde dampdruk van de planttemperatuur en de actuele dampdruk in de ruimte.

Nou zie ik verschillende formules om dan de verzadigde dampdruk te berekenen bij een bepaalde temperatuur. Bijvoorbeeld die formule op de Wiki pagina, maar ook een veel simpele formule van Allen et al. (1998):
Geposte afbeelding
Om dan de actuele dampdruk te berekenen moet je nog vermenigvuldigen met het luchtvochtigheidspercentage.

Voor de berekening van de VPD heb je dus de volgende waardes nodig:
- Plant temperatuur (PT in graden Celsius)
- Lucht temperatuur (AT in graden Celsius)
- Luchtvochtigheid (RH als percentage)

Dan krijg je de volgende formule voor de VPD:

VPD = 0,6108*EXP((17,27*PT)/(PT+237,3)) - 0,6108*EXP((17,27*AT)/(AT+237,3)))*RH/100


Hoe gebruik je de PT camera?

Ik heb een aantal artikelen gelezen over hoe PT camera's in de glastuinbouw gebruikt worden en daar wordt een standaard montage hoek van 79 graden gebruikt en een hoogte van 1 meter boven het gewas. De camera "kijkt" dan in een kleine hoek over het gewas heen en je hebt zo een gestandaardiseerde meet oppervlakte.

Die installatie is voor een grotere wiet kweek wellicht wel te doen, maar in mijn hobbykweek (waar dit soort zelfbouw projectjes toch voor bedoeld zijn) is dat geen doen. Ik ben dus bang dat ik de camera maar gewoon net boven de onderkant van de lamp zal moeten hangen en dan omlaag richten naar het midden van het bladerdek onder de lamp.


Vervolg
Ik moet de camera nog aansluiten op mijn Arduino datalogger. Dat zal hopelijk morgen gebeuren (op dit moment staan de planten in het donker). Vervolgens kan ik dan gaan testen en door alle vragen die ik nog heb heen worstelen .

Vraag is ook in hoeverre de planttemperatuur bruikbaar is in een hobby kweek. Zonder (semi-) gesloten kweek is be- of ontvochtigen namelijk niet echt te doen. Het zou toch in ieder geval een beeld moeten geven of de afzuiger harder gezet moet worden om de ruimte te koelen of dat de lamp gedimd moet worden of hoger gehangen om de planten te koelen.

#2 Anon5710

    Kind aan huis lid

  • Members
  • Pip Pip
  • 152 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 16:19

Goed geschreven, interessante informatie en semiprofessioneel uitgevoerd.

Daar gaat de "wiet-rokers-zijn-lamzakken" cliché :innocent:

Binnenkort (van zodra men vader de aarding legt :P ) start ik zelf met de bouw van men hok, dan kom ik hier nog is even terug piepen.
ik was toch al van plan om met een PIC18Fxxxxx een soort data-log tool te maken.

#3 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 16:59

Bekijk Post Wietefras, op 23 juni 2014 - 13:30 , zei:


Ik heb een aantal artikelen gelezen over hoe PT camera's in de glastuinbouw gebruikt worden en daar wordt een standaard montage hoek van 79 graden gebruikt en een hoogte van 1 meter boven het gewas. De camera "kijkt" dan in een kleine hoek over het gewas heen en je hebt zo een gestandaardiseerde meet oppervlakte.

Die installatie is voor een grotere wiet kweek wellicht wel te doen, maar in mijn hobbykweek (waar dit soort zelfbouw projectjes toch voor bedoeld zijn) is dat geen doen. Ik ben dus bang dat ik de camera maar gewoon net boven de onderkant van de lamp zal moeten hangen en dan omlaag richten naar het midden van het bladerdek onder de lamp.

Om vpd te berekenen moet de camera onder een hoek hangen, anders meet hij je medium mee. Je wil alleen het bovenste bladerdek "beschijnen". Kijk ook uit met wanden en reflectors.
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#4 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 20:28

@Anon5710, Bedankt! Succes met je PIC tool. Neem inderdaad aan dat je daarop dezelfde soort sensoren wel kunt gebruiken als op een Arduino werken.

@racker, Ja klopt dat is wel iets om goed rekening mee te houden en waar ik ook nog niet helemaal uit ben. Ik heb wel bewust een IR temp sensor gekocht met een iets kleinere kijkhoek. Dus dat moet passen in mijn tentje. Zonder dan de wanden en dergelijke mee te nemen.

Al moet ik dat allemaal nog even door rekenen. Is wat diep gezonken hoe je ook alweer het oppervlak van een schuin afgesneden kegel berekend :likken:

Was trouwens nog vergeten om een link te geven naar het WUR artikel met hoe je een PT camera zou moeten gebruiken:
‘Meten is alleen weten, als je weet wat je meet’

Ik ga hoe dan ook die daarin voorgeschreven 79 graden niet redden, maar ik zag dat ze ook PT camera's hebben die hoger opgehangen worden als het gewas vaak besproeid wordt (of met chemicalien die de Pt camrea kunnen beschadigen). Die hebben dan toch ook een hoek meer naar beneden gericht.

Weet niet of de hoek heel erg veel uitmaakt, maar ik kwam op 55 graden voor mijn tent en lamp hoogte om het midden van het gewas te meten.

Het is jammer dat die thermische camera's zo duur zijn. Anders zou dat er gewoon in kunnen en dan kun je in de nabewerking gewoon uitfilteren welke delen je wel meeneemt en wat niet.

#5 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 20:48

De PT camera van dimlux is niet veel anders hoor. Die meet een circel van 50cm als hij 50cm hoog hangt en 1mtr als hij 1 mtr hoog hangt. Ik reken het niet uit. Een verstelbare zaklamp doet wonderen met zoiets.
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#6 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 21:21

Ah, ok bedankt. Ja dat klinkt wel vergelijkbaar met wat mijn sensor zal doen. Lol, zal het inderdaad eens uitproberen met een zaklamp. Slim.

Meet jij de planttemperatuur trouwens midden onder de lamp of juist een beetje uit het midden?

#7 AeroNoob

    Hang hier wat rond lid

  • Members
  • Pip
  • 97 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 21:37

Hey fras jij bent echt goed bezig man!

Jij inspireert me!!

#8 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 23 juni 2014 - 22:31

Diagonaal door de ruimte

Dus allebei
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#9 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 24 juni 2014 - 13:16

Het valt nog niet mee om de camera er in te proppen. Zal toch aan een grotere tent moeten :innocent:

Heb de PT-camera er even ingeprutst met plantklemmen en binddraad:
Geposte afbeelding
De lamp is voor de foto omhoog gezet, maar normaal gesproken zit de PT-camera er net boven. De kap is alleen wel vrij groot vergeleken met de tent dus er is niet zo heel veel ruimte om erlangs te kijken. Ben ook bang dat er toch nog wel wat licht uit de lamp in de sensor kan vallen, omdat de kap aan de achterkant open is. Morgen maar weer even verder proberen als het licht weer aan is.

Het bladerdek is wel vrij dicht (nu 3 weken 12/12) al heb ik het aan de voorste helft van de tent wat uitgedunt om te kijken of dat verschil maakt qua oogst:
Geposte afbeelding

#10 Boefje030

    Modder eter

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 6010 Posts:

Gepost 24 juni 2014 - 15:00

Mooi man, hou hiervan. Voor mij te ingewikkeld.
Meneer kweekniet

#11 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 16:09

Zo, heb nou krap een weekje gedraaid met die PT camera in de tent. Ding werkt echt perfect. Als de kweek voorbij is zal ik de boel nog wel eens op elkaar calibreren, maar vooralsnog heb ik er wel vertrouwen in dat het klopt op basis van metingen met de hand IR temperatuur meter. Had vooraf ook al wat metingen vergeleken met thermometers en dat klopte ook.

Dit is overigens wel een van de simpelste sensoren die je kunt bouwen. Die "chip" is echt geweldig. Ik geef dan ook meestal liever wat meer uit voor de chip die zelf al het werk doet dan dat ik er zelf nog allerhande electronica omheen moet gaan ontwerpen. Dat dingetje met die 4 pootjes bevat dus de IR temperatuur meter, een analoog digitaal converter en een stuk digitale communicatie wat dan met 4 draadjes aan de Arduino gehangen kan worden.

Anyway, het apparaat heeft dus een aantal dagen aan de data logger gehangen en ik had wat grafiekjes.

De eerste is de log van de afgelopen week (6 dagen):
Geposte afbeelding

De grafiek is verdeeld in 3 stukken. RH, temperatuur en VPD. Ik zie dat meestal die RH en Temperatuur grafieken gemengd worden, maar ik heb het liever los.

De VPD is bepaald op basis van RH, PT en AT Top. De RH is ook gemeten op topniveau (zelfde plek als waar de "AT Top" temperatuur vandaan komt).

Verschil tussen de luchttemperatuur rond het bladerdek en de temperatuur van de bladeren zelf is rond de 2,5 a 3 graden. Al zie je soms ook dat aan het einde van de dag ineens de blad temperatuur heel hard oploopt.

De VPD is ook te hoog. Die zou rond de 1 moeten hangen en dat dat lukt me dus duidelijk niet :)

Als ik de verdeling maak van welk percentage van de tijd een bepaalde VPD voorkomt dan is 1.2 toch wel de meest voorkomende:
Geposte afbeelding

Weet niet zo goed of ik daar nou nog wat aan kan doen en zelfs of ik daar wat aan zou moeten doen. Ik heb een open kweek met uitblaas in mijn huis. De luchtvochtigheid verhogen kan dus wellicht problemen opleveren. Temperatuur verlagen is ook niet echt een optie. Is al niet zo heel hoog met 26 graden.

Ook nog een detail van de overgang van dag naar nacht:
Geposte afbeelding

Je ziet rond 10:20 ook dat ik de tent open doe om water in de DWC bak bij te vullen en om de planten te bewonderen :) Dan valt de luchtstroom door de tent weg waardoor de temperatuur heel snel oploopt.

Ook hier weer de VPD zowat de hele tijd rond de 1.2kPa met pieken omhoog. Om de VPD meer richting de 1kPa te krijgen zou ik dus de luchtvochtigheid naar 60% moeten ophogen of de temperatuur verlagen naar 23,5C.

Wil overigens ook nog proberen wat het verschil is als er clipfans in de tent hangen (heb ik er nu niet in) en ook nog wat het effect is van de afzuiger harder of zachter zetten.

#12 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 16:43

Mooi om het in een grafiek te zien.

Vpd is zoals je aangeeft afhankelijk van At/Pt en RH%. Het is dus niet perse zo dat een hoge vpd aan de RH% moet liggen.

Een hoge Pt komt vooral door huidmondjes die sluiten waardoor het blad opwarmt. Dit komt bij veel kwekers vooral voor in de laatste 2 uur van de licht-aan cyclus. De plant verdampt dan meer als de wordtels aanvoeren.

Het probleem kan dus ook in bv je watergift zitten.
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#13 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 17:20

Bedankt :)

In dit geval is het een DWC kweek, dus watergeven zou niet echt een invloed moeten hebben toch? Afgezien van de luchtstroom door de tent die even wegvalt als ik de tent open maak.

Om naar een VPD van rond de 1 te komen zou ik de temperatuur moeten verlagen naar 23,5C of de RH naar 60%. De temperatuur zo laag lijkt me ondoenlijk. De RH verhogen zou wellicht wel kunnen, maar dan krijg ik wellicht snel schimmel op mijn zolder.

Dingen die ik wel zou kunnen proberen:
- Clipfans in de tent
- Afzuiger harder of juist minder hard laten draaien
- Lamp iets hoger hangen
- EC verlagen

Sowieso zie ik wel meer mensen kweken met 28 graden temperatuur en dan 40 a 50% RH. Die zouden dan dus een nog veel hogere VPD hebben? Daar gaat het dan toch ook goed? Wellicht kunnen die wietplanten wel meer hebben dan de standaard die gegeven wordt voor de VPD?

De algemene VPD range waarin planten het goed zouden doen zou tussen de 0.45kPa en 1.25kPa liggen met een optimum waarde van ergens tussen de 0.85 en 0.95kPa, maar wellicht is dat allemaal wel hoger voor wietplanten?

#14 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 17:30

Goed gezien. Tot 1,5 geen probleem.

Je temperatuur moet iig omhoog, niet perse voor de vpd maar die dingen moeten wel verdampen.
Dan ga je alles naast elkaar leggen, bv;

At 28
Pt 26
RH% 35%

Wat is fout?

At 28
Pt 28
RH% 60%

Wat is fout?

At 30
Pt 29
RH% 70%

Wat is fout.

Zo krijg je inzicht in wat wanneer moet gebeuren.
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#15 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 18:34

RH te laag, PT te hoog (al is de vraag dan waarom) en in het laatste voorbeeld niets?

Het probleem is meer dat ik die dingen niet zo makkelijk kan aanpassen. De AT verhogen naar 28 graden gaat waarschijnlijk nog wel, maar de bijbehorende verhoging van de luchtvochtigheid naar 60% haal ik dan niet. Vraag is dan of er andere manieren zijn om hetzelfde te bereiken, maar ik begrijp dus eigenlijk van niet. Toch maar wat beter mijn best doen om de afblaas naar buiten te doen zodat ik de lucht kan bevochtigen dan Zal sowieso wel moeten met de nieuwe tent.

Volgens dit verhaal (Transpiration Response of C3 and C4 Plants of Northern Chinese Steppe Ecosystem to Water Vapor Pressure Deficits), zou de verdamping overigens lineair oplopen met de VPD. Dus als je graag meer verdampt dan zou je de VPD juist moeten verhogen.

#16 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 19:18

Dat niet kunnen aanpassen is iets waar ik dan niet tegenkan. De afuiging werkt tegen je in dit geval.

De verdamping loopt theoretisch op. Echter kan een plant maar zoveel water verdampen als er aangevoert wordt. Daarom vpd, dan weet je de grenzen een beetje.

Als er meer wordt verdampt dan kan worden aangevoert, spreekt de plant zijn eigen reserves aan. Daarna stijgt je bladtemp in een rap tempo. (de laatste uren)

Dat bij jou de vpd hoog is met een relatief lage omgevingstemperatuur snap ik ook niet goed. Ik zou er iig niet op sturen voordat je zeker weet dat alles goed op elkaar afgesteld is.
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#17 Wietefras

    Unrankable Forum Junkie

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 4316 Posts:

Gepost 30 juni 2014 - 20:12

Je zei zelf dat het geen zin heeft om met een open kweek de lucht te bevochtigen. Of dat ik dan een hele zware bevochtiger nodig heb. Dan zie ik de schimmel al staan op mijn zolder :wacko:

Maar goed, ik zal eerst eens proberen wat het effect is van variaties in de afzuiger. Wellicht dat de verdamping van de planten al voldoende is als ik de afzuiger wat minder hard zet.

In dat onderzoek gaan ze met die planten naar een VPD van 2,25. De planten blijven blijkbaar toch gewoon steeds meer verdampen. Lineair zelfs. Er is in die test dus geen punt waar het verdampen minder wordt laat staan dat het stopt. Behalve die ene plant dan waar de verdamping een knik maakt boven een bepaalde VPD.

Dat mijn VPD zo hoog is is doordat de RH laag is:
AT 24,8
PT 22,2
RH 46,7
VPD 1,2

De RH zou naar 55% moeten voor een VPD van 0.95. Al zal de PT dan vast ook anders zijn.

Ik stuur eerlijk gezegd nog nergens op. Was meer een baseline aan het vastleggen van hoe het gaat zonder dat ik iets deed.

#18 oude rocker

    Hobbyist

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 3839 Posts:

Gepost 01 juli 2014 - 02:20

mMMMM.

Ik lees het al.
Gaat hem (nog) niet worden voor mij.

Is nog te veel info wat in het Chinees is geschreven, voor mij. :(

Omdat de aivd japies meelezen, is bovenstaand advies bedoelt voor tomaten © Racker


#19 racker

    דרך

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 7502 Posts:

Gepost 01 juli 2014 - 07:39

Bekijk Post Wietefras, op 30 juni 2014 - 20:12 , zei:

Je zei zelf dat het geen zin heeft om met een open kweek de lucht te bevochtigen. Of dat ik dan een hele zware bevochtiger nodig heb. Dan zie ik de schimmel al staan op mijn zolder :wacko:

Maar goed, ik zal eerst eens proberen wat het effect is van variaties in de afzuiger.

Heeft ook geen zin. Zelfs gesloten zou ik niet bevochtigen. In een goed gedemensioneerde ruimte is dat ook niet nodig.

Voor je stuurt eerst de boel goed op elkaar afstemmen. Daar bedoel ik mee dat je At op planthoogte (dus niet in je IR sensor) moet kloppen en de ir sensor moet op de Pt sensor geijkt worden.
1 graadje afwijking geeft je een scheve vpd waarde.

@ rocker

At = ambient temp = de temperatuur van de lucht in de ruimte op planthoogte
Pt = Plant temp = de temperatuur van de bovenste blaadjes van je gewas
RH%= relatieve luchtvochtigheid
VPD= vapour pressure deficiet = http://en.wikipedia....ressure_Deficit
Calve pindakaas.....wie is er niet groot mee geworden.....

#20 oude rocker

    Hobbyist

  • Full member
  • Pip Pip Pip Pip Pip Pip
  • 3839 Posts:

Gepost 01 juli 2014 - 11:37

Thx racker.
VPD = dus het verschil aan vocht wat er in de lucht zit en wat er in de lucht zou kunnen zitten.
En jazeker speelt de lucht druk, (lees hoeveelheid lucht per m3) ook een rol. Meer lucht (kan) meer vocht opnemen.
Is toch iets anders dan ik dacht.

Maar het chinees, staat vooral voor het elektronica gedeelte.
Daar weet ik du echt heeeeel weinig van..

Omdat de aivd japies meelezen, is bovenstaand advies bedoelt voor tomaten © Racker