Grondvochtigheid (wiki Bodemvocht) is het water dat zich in de poriën tussen bodemdeeltjes bevindt, boven het grondwaterniveau (freatisch vlak). Grondvochtigheid kan op vele manieren worden gemeten (wiki Soil moisture sensor). Onderstaand zijn de methodes ingedeeld in 2 hoofdgroepen die zijn gesplitst naar de manier waarop ze door een Arduino benaderd worden:
- Hoogfrequent
|
De sondes van hoogfrequente sensors mogen geen elektrisch contact maken met de grond, in tegenstelling tot laagfrequente sensors die juist wel elektrisch contact moeten maken de grond. Hoogfrequente metingen hebben als nadeel dat er een speciale coaxkabel tussen de µcontroller en de sondes noodzakelijk is. Als alternatief kan de µcontroller direct bij de sonde gebouwd worden. De meetmethodes zijn daarentegen nauwkeurig en (sinds kort in 2018) zijn ze goedkoop geworden. Deze methode heeft de voorkeur boven laagfrequent omdat er capaciteitsmetingen mee kunnen worden uitgevoerd.
- Frequency Domain Reflectometer sensor
Het volume aan water in het totaal volume van de grond beïnvloedt sterk de diëlektrische permittiviteit (wiki) van de grond omdat de diëlektrische constante van water (80) veel groter is dan van de andere bestanddelen van de de grond (minerale grond: 4, organisch materiaal: 4, lucht: 1). Een FDR (wiki FDR) sonde bestaat uit een elektrisch geïsoleerd plaatje, kokertje of metalen ring. Op deze elektrode wordt een hoogfrequent elektrisch veld gegenereerd. Want een FDR sensor bestaat ook uit een RC-oscilator (wiki) circuit. De blokgolf van de oscillator wordt afgegeven door een µcontroller aan de sonde. Deze gaat zich nu gedragen als een condensator. De bodem tussen de twee elektrodes neemt daar energie van op. Hierdoor verandert de amplitude van het elektrische veld. Hoe meer water er in de bodem zit, hoe meer energie er wordt opgenomen. Voorbeelden zijn de: Aquaflex, Thetaprobe, Profielsonde, WET-sensor en de e+ SOIL MCT sensor. Zowel de R alsook de C kan worden wordt gebruikt als sonde (wiki) bij dit type sensor:
- C = Capaciteit sensor
Capaciteit sondes gebruiken de capaciteit van de bodem om de diëlektrische permittiviteit van de grond rondom de sonde te meten. Zodoende zal, als de hoeveelheid water in de grond verandert, de sonde een verandering in capaciteit meten die rechtstreeks gerelateerd kan worden aan een verandering in het water gehalte. De frequentie wordt soms gemeten met behulp van een ringvormige sonde. Voorbeelden voor de Arduino:
 Grondvochtigheid Capaciteit
Capaciteitsmetingen op een frequentie van 1mHz. Communicatie via analoog (0-3Vdc).
Grondvochtigheid Chirp
Capaciteitsmetingen op een frequentie van 1mHz. Communicatie via I²C.
- R = Impedantie sensor
De meest gebruikte configuratie is gebaseerd op het staande golf principe (Gaskin & Miller, 1996). De sensor bevat dan een 100 MHz sinus oscillator, een coaxiale verbindingskabel met een vaste weerstand en sondes die in de grond worden begraven. Het signaal van de oscillator wordt via de verbindingskabel naar de sonde gezonden. Indien nu de impedantie van de sonde verschilt van de impedantie van de verbindingskabel zal een gedeelte van de `incident` signaal worden gereflecteerd via de verbindingskabel terug naar de signaal bron. De vertraging van de reflectie wordt vervolgens gemeten. Echter met onze Arduino µcontroller kunnen wij slechts dromen van dergelijke frequenties, laat staan dat wij er timingsverschillen in zouden kunnen vinden. Deze methode is dus niet Arduino vriendelijk,
- Time Domain Reflectometer sensor
Bij het TDR meetprincipe worden metalen meetpennen gebruikt als transmissielijn voor een TDR signaal. Een hoogfrequente puls wordt door de kabel en meetpennen gestuurd, waardoor een elektrisch veld rondom de meetpennen ontstaat. Afhankelijk van het vochtgehalte van de bodem reflecteert de puls trager of sneller terug. Voorbeelden zijn de: Trase, MiniTrase en Trime (FM2 en FM3). In vergelijking tot TDR zijn FDR sensors goedkoper om te bouwen en hebben ze een snellere antwoord tijd. Deze sensor moet echter worden gekalibreerd voor ieder type grond door het complexe elektrische veld rond de sonde. Sommige verkrijgbare sensors hebben deze grondafhankelijkheid weten te verwijderen door het gebruik van een hoge frequentie.
|
- Laagfrequent
|
De sondes van laagfrequente sensors moeten wel elektrisch contact maken met de grond terwijl de sondes van hoogfrequente sensors juist geen elektrisch contact met de grond mogen maken. Laagfrequente metingen hebben als voordeel dat er geen speciale coaxkabel naar de sondes noodzakelijk is. De meetmethodes zijn daarentegen of duur of iets minder nauwkeurig. Er kunnen namelijk geen capaciteitsmetingen mee worden uitgevoerd, enkel weerstandsmetingen. Gebruik daarom bij voorkeur een hoogfrequente oplossing.
- Spanningsdeler sensor
Dit is een meting van de elektrische weerstand (wiki Soil_resistivity) tussen 2 pennen die in de grond worden gestoken op de spanningsdeler methode. De metingen zijn gebaseerd op het idee dat de elektrische geleiding van de grond slechter wordt naarmate de grond droger wordt. Dit zijn laagfrequente metingen die met een Arduino programma kunnen worden uitgevoerd. De sensors zijn goedkoop. Het is ook nog eens erg simpel maar het is niet de ideale methode. Gebruik bij voorkeur een hoogfrequente capaciteit oplossing. Het betreft metingen door ons getest met 2 types sondes:
 Sonde van Jan
 Banggoodsonde
- Tensiometer sensor
Een tensiometer (wiki) is een meetinstrument dat gebruikt wordt voor het meten van het vochtgehalte van de bodem aan de hand van de zuigspanning. Wanneer de bodem rond de keramiekcel uitdroogt wordt er zoveel water aan de keramiekcel onttrokken totdat er een evenwicht met het omringende bodemvocht is. De ontstaande onderdruk wordt zichtbaar gemaakt met een manometer of met een mechanische of elektronische druksensor vastgelegd. Ideaal indien er geen electriciteit voorhanden is, maar het is duur.
(Eijkelkamp in 2003:) Meetsystemen bodemvocht in zuigspanning In de bodem wordt het water aangetrokken door de bodemdeeltjes en kleeft er als het ware aan. Als de bodem nat is zijn veel van de kleine én grote poriën in de bodem gevuld met water en kan het water vrij gemakkelijk stromen. Als de bodem opdroogt verdwijnt het water eerst uit de grote poriën en daarna uit de kleine waar het met meer kracht wordt vastgehouden, deze kracht wordt ook wel zuigspanning genoemd. Zuigspanning is met name een belangrijke eenheid voor de agrarische en de groene sector. Voorbeelden van meetsystemen die zuigspanning meten zijn de Tensiometer / set, standaard tensiometers, Jet-Fill tensiometers, Quick draw tensiometers, Elektronische tensimeter en de Mini Tensior.
|
|