חיישן טמפרטורת קרקע דיגיטלי

סקירה כללית

ה-AGRINOVO-DS18B20 הוא חיישן טמפרטורה דיגיטלי עם עיצוב גשש עמיד במים, אידיאלי למדידת טמפרטורת קרקע, טמפרטורת נוזלים ותנאים סביבתיים ביישומי חקלאות והשקיה. בעל ממשק דיגיטלי 1-Wire, לכל חיישן יש קוד סידורי ייחודי של 64-ביט המאפשר חיבור מספר חיישנים על אותו קו נתונים. גשש הנירוסטה העמיד במים הופך אותו למושלם להכנסה ישירה לקרקע ולטבילה במים.

---

תכונות עיקריות

• גשש עמיד במים: גשש נירוסטה עם דירוג IP68
• דיוק גבוה: דיוק של ±0.5°C מ-10°C- עד +85°C
• טווח רחב: מודד 55°C- עד +125°C
• פלט דיגיטלי: ממשק 1-Wire, לא נדרש ADC
• רזולוציה ניתנת לתכנות: ניתנת לבחירה בין 9 ל-12 ביט
• מספר חיישנים: חיבור חיישנים רבים לקו נתונים אחד
• מזהה ייחודי: לכל חיישן מספר סידורי ייחודי של 64-ביט
• צריכת חשמל נמוכה: < 1mA במהלך המרה
• הזנה טפילית: יכול לפעול ללא אספקת מתח חיצונית
• התקנה קלה: הכנסה ישירה לקרקע

---

יישומים

• ניטור טמפרטורת קרקע
• תזמון ובקרת השקיה
• ניהול אקלים בחממות
• ניטור טמפרטורת קומפוסט
• טמפרטורת תמיסה הידרופונית
• טמפרטורת מים באקוופוניקה
• טמפרטורת קרקע בתחנת מזג אוויר
• מחקר חקלאי
• מחקרי טמפרטורת אזור שורשים
• מערכות הגנה מכפור
• ניטור הנבטת זרעים

---

מפרט טכני

ה-DS18B20 משתמש בטכנולוגיית מדחום דיגיטלי עם פרוטוקול תקשורת 1-Wire. החיישן ממיר טמפרטורה לנתונים דיגיטליים המועברים למיקרו-בקר. עיצוב הגשש העמיד במים מאפשר מגע ישיר עם קרקע ומים ללא נזק לחיישן.

---

הבנת טמפרטורת קרקע

טמפרטורת קרקע קריטית לגדילת צמחים וניהול חקלאי:

חשיבות:

• משפיעה על קצבי הנבטת זרעים
• שולטת בגדילה והתפתחות שורשים
• משפיעה על זמינות חומרי הזנה
• קובעת פעילות מיקרוביאלית
• מנחה תזמון שתילה וקציר

טמפרטורות קרקע טיפוסיות:

• הנבטת זרעים: 10-30°C (משתנה לפי גידול)
• גדילת שורשים אופטימלית: 15-25°C לרוב הגידולים
• קרקע קרה מדי: < 5°C (פעילות מוגבלת)
• קרקע חמה מדי: > 35°C (עקה, גדילה מופחתת)

גורמים המשפיעים על טמפרטורת קרקע:

• טמפרטורת אוויר וקרינת שמש
• תכולת לחות בקרקע
• סוג וצבע הקרקע
• מולצ׳ וכיסוי קרקע
• עומק המדידה

---

הנחיות עומק מדידה

עומקי התקנה טיפוסיים:

• רדוד: 5-10 ס״מ (2-4 אינץ׳) - שינויים יומיים, קרוב לפני השטח
• סטנדרטי: 10-20 ס״מ (4-8 אינץ׳) - אזור שורשים, הנפוץ ביותר
• עמוק: 20-30 ס״מ (8-12 אינץ׳) - טמפרטורה יציבה, שורשים עמוקים
• מספר עומקים: התקנה ב-2-3 עומקים לפרופיל

---

התקנה ותפעול

ה-DS18B20 תוכנן להתקנה קלה ביישומי קרקע ומים. קצה הגשש צריך להיכנס לעומק הרצוי בקרקע, תוך הבטחת מגע טוב עם הקרקע הסובבת.

שלבי התקנה:

1. סימון עומק רצוי על הכבל
2. הכנסת הגשש ישירות לקרקע
3. הבטחת מגע קרקע טוב (דחיסה במידת הצורך)
4. הגנה על כבל וחיבורים מפני מים
5. חיבור ללוגר נתונים או בקר
6. הגדרת כתובת חיישן (אם יש מספר חיישנים)

שיטות עבודה מומלצות:

• התקנה אנכית או בזווית קלה
• הימנעות מכיסי אוויר סביב הגשש
• מולצ׳ מעל הכבל להגנה
• סימון מיקום להתייחסות עתידית
• שימוש במספר חיישנים למיצוע

כיול: מכויל במפעל, אין צורך בכיול שטח. דיוק גבוה נשמר לאורך טווח הפעולה.

---

רשת רב-חיישנים 1-Wire

פרוטוקול 1-Wire מאפשר חיבור מספר חיישני DS18B20 לקו נתונים יחיד:

יתרונות:

• חיבור עשרות חיישנים לפין אחד
• כל חיישן ניתן לכתובת ייחודית
• חיווט והתקנה פשוטים
• ניטור רב-נקודתי חסכוני
• תמיכה באורכי כבל ארוכים (עם תכנון נכון)

יישומים:

• ניטור פרופיל קרקע (מספר עומקים)
• מיפוי שדה (מספר מיקומים)
• ניטור אזורים בחממה
• פרופיל טמפרטורת קומפוסט
• ניטור חקלאי בקנה מידה גדול

---

קישוריות ואינטגרציה

ממשק ה-1-Wire של DS18B20 מאפשר אינטגרציה עם:

• מיקרו-בקרים (Arduino, ESP32, Raspberry Pi)
• בקרי השקיה
• לוגרי ומקליטי נתונים
• רשתות חיישנים אלחוטיות
• פלטפורמות IoT ושערים
• מערכות ניטור מבוססות ענן

תקשורת:

• חוט נתונים יחיד (פלוס מתח והארקה)
• תמיכה במספר חיישנים על אפיק אחד
• עד 100+ מטר אורך כבל (עם תצורה נכונה)
• תואם 3.3V ו-5V

---

יישומים חקלאיים

תזמון השקיה

• מדידת טמפרטורת קרקע לחישובי אידוי-דיות
• אופטימיזציה של תזמון השקיה בהתבסס על תנאי קרקע
• מניעת השקיה בקיצוני טמפרטורה
• תיאום עם חיישני לחות קרקע

ניהול גידולים

• קביעת תאריכי שתילה אופטימליים
• ניטור תנאי הנבטה
• מניעת נזקי כפור עם התראה מוקדמת
• מעקב אחר ימי גדילה מצטברים (GDD)
• תכנון תזמון קציר

בקרת חממה

• אוטומציה של מערכות חימום וקירור
• בקרת טמפרטורה לפי אזורים
• אופטימיזציה של אנרגיה
• ניהול טמפרטורה ספציפי לגידול

הגנה מכפור

• מערכת התראה מוקדמת לאירועי כפור
• הפעלת אמצעי הגנה מכפור
• ניטור יעילות ההגנה
• קריטי לגידולים בעלי ערך גבוה

---

מצב הזנה טפילית

ה-DS18B20 יכול לפעול במצב הזנה טפילית:

• לא נדרשת אספקת מתח חיצונית
• מקבל הזנה מקו הנתונים
• אידיאלי ליישומים מרוחקים או מופעלי סוללה
• דורש נגד משיכה חזק יותר
• מפחית מורכבות חיווט

---

רזולוציה ניתנת לתכנות

רזולוציה ניתנת לבחירה מאפשרת איזון בין מהירות לדיוק:

• 9-ביט: רזולוציה 0.5°C, המרה 93.75ms
• 10-ביט: רזולוציה 0.25°C, המרה 187.5ms
• 11-ביט: רזולוציה 0.125°C, המרה 375ms
• 12-ביט: רזולוציה 0.0625°C, המרה 750ms

---

עיצוב גשש עמיד במים

מבנה נירוסטה:

• עמיד בקורוזיה בקרקע ובמים
• עמיד לפריסה ארוכת טווח
• מגע תרמי טוב
• קל לניקוי ותחזוקה

כבל:

• כבל מצופה PVC עמיד במים
• אורכים סטנדרטיים 1-3 מטר (מותאם אישית זמין)
• חיבור תלת-חוטי (VDD, GND, Data)
• חיבור אטום בכיווץ חום

---

פרופיל טמפרטורה לעומת עומק

ניטור טמפרטורת קרקע במספר עומקים חושף:

• דפוסי התחממות והתקררות פני השטח
• חדירת חום לפרופיל הקרקע
• יציבות טמפרטורת אזור השורשים
• אפקטי שכבות תרמיות
• עומק כפור

---

ימי גדילה מצטברים (GDD)

שימוש בנתוני DS18B20 לחישוב GDD לניהול גידולים:

• חיזוי שלבי התפתחות גידול
• אופטימיזציה של תזמון שתילה וקציר
• השוואת עונות ומיקומים
• מודלים לסיכון מזיקים ומחלות

---

יעילות אנרגטית

ה-DS18B20 יעיל מאוד באנרגיה:

• המרה פעילה: < 1mA
• המתנה: < 750nA
• פעולה על סוללה: שנים על סוללה קטנה
• מופעל סולארי: אידיאלי לניטור מרחוק
• מצב טפילי: לא נדרש מתח חיצוני

---

יישומי רישום נתונים

ניטור ארוך טווח:

• רישום רציף של טמפרטורת קרקע
• ניתוח דפוסים עונתיים
• מחקרי מגמות רב-שנתיים
• איסוף נתוני מחקר
• אפיון מיקרו-אקלים

---

למה לבחור ב-DS18B20

• עמיד במים: הכנסה ישירה לקרקע ומים
• מדויק: דיוק ±0.5°C לחקלאות מדויקת
• רב-חיישני: חיבור מספר חיישנים בקלות
• פלט דיגיטלי: לא נדרש כיול או ADC
• עלות נמוכה: חסכוני לניטור רב-נקודתי
• צריכת חשמל נמוכה: תואם סוללות ומערכות סולאריות
• טכנולוגיה מוכחת: בשימוש נרחב ונתמך היטב
• אינטגרציה קלה: ספריות נרחבות זמינות
• עמיד: גשש נירוסטה לחיים ארוכים
• גמיש: אורכי כבל ותצורות מרובות