การปรับพื้นที่ (Land leveling) เพื่อการเกษตรกรรม
August 7, 2020
การวิเคราะห์เชิงเศรษฐศาสตร์วิศวกรรมในการใช้เครื่องจักรกลเกษตรเบื้องต้น
August 7, 2020

การใช้งานเซ็นเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์อากาศในงานเกษตรกรรม
(Humidity sensor application in agriculture)

ความชื้นสัมพัทธ์อากาศเป็นหนึ่งในปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่สำคัญซึ่งส่งผลต่อกลไกการเจริญเติบโตและลักษณะทางสรีรวิทยาของพืชต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น ความชื้นสัมพันทธ์อากาศที่เหมาะสมจะช่วย เพิ่มอัตราการงอกของเมล็ดพันธุ์ หรือ ถ้าปริมาณความชื้นในอากาศสูงเกินไป จะส่งผล ทำให้อัตราการดูดน้ำและสารอาหารจากรากลดลงตามไปด้วย และเกิดการชะลอกระบวนการเจริญเติบโตตามมา เป็นต้น ซึ่งจะเห็นเป็นได้ว่า ปริมาณความชื้นในอากาศที่เหมาะสมจะทำให้พืชเจริญเติบโตได้สม่ำเสมอ ดังนั้น การทราบปริมาณความชื้นในอากาศจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ช่วยให้เราสามารถควบคุมการเพาะปลูกพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตเซ็นเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์ ถูกพัฒนาจนกระทั่งมีราคาย่อมเยาในรูปแบบของเซมิคอนดักเตอร์(semi-conductor) และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย อาธิเช่น การควบคุมความชื้นสัมพันธ์ของการปลูกพืชในระบบปิด(Closed planting system) หรือ ใช้เป็นการเฝ้าระวังแจ้งเตือนในระบบเปิด(Open planting system) โดยสามารถพบดังภาพ 2.1(a).

(a)

 

(b)

ภาพที่ 2.1 (a) ตัวอย่างเซนเซอร์วัดความชื้นอากาศ [1]    (b) โครงสร้างของเซนเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศชนิดต่างๆ[2]

โดยทฤษฎีของการวัดค่าความชื้นชนิดความนำไฟฟ้า (conductive-type humidity sensor) นั้นอาศัยการวัดค่าความนำไฟฟ้า (conductivity) ระหว่างขั้วไฟฟ้า(electrode) สองอันที่กั้นด้วยแผ่นดูดซับไอน้ำดังภาพ 2.1(b) เมื่อมีมวลไอน้ำในอากาศถูกดูดซับในแผ่นซับความชื้นจะทำให้ค่าความนำไฟฟ้าสูงขึ้นตามด้วย เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศลดลง มวลไอน้ำที่แผ่นซับก็จะระเหยออก ทำให้ค่าความนำไฟฟ้าลดลง สำหรับหลักการวัดความชื้นด้วยต่างๆ สามารถศึกษาเพิ่มได้จาก[3].

การเลือกใช้งานเซนเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์นั้นจะพิจารณาจากคุณสมบัติ ความแม่นยำ (Accuracy) ความเที่ยงตรง (Repeatability) ย่านการวัด (Measure range) ความเร็วในการตอบสนอง (Response time) ดังตาราง 2.1 ให้เหมาะสมกับลักษณะงาน ยกตัวอย่างเช่น การเช่นใช้เซนเซอร์ที่มีความเร็วในการตอบสนองสูง อาจจะไม่มีความจำเป็นสำหรับพืชที่มีทนทานต่อการเปลี่ยนสภาวะแวดล้อม ดังนั้นเซนเซอร์ที่มีความเร็วในการตอบสนองต่ำกว่า ก็อาจจะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมด้วยราคาที่ต่ำกว่าเป็นต้น

คุณสมบัติต่างๆของเซนเซอร์วัดความชื้น

AM2302 AM2320/AM2321 SHT71 HTU21D Si7021 BME280
Measured Range 0-100 0-100 0-100 0-100 0-100 0-100

Absolute accuracy

(%RH, 25°C)

±3% (10-90%)
±5% (<10, >90%)

±3% (10-90%)

±5% (<10, >90%)

±3% (20-80%)

±5% (<20, >80%)

±3% (20-80%)

±5% (<20, >80%)

±3% (0-80%)

±5% (>80%)

±3% (20-80%)
Repeatability (%) ±0.3 ±0.1 ±0.1 N/A ±0.025 N/A
Response (sec) 5 5 8 5 17 1

ตาราง 2..1 คุณสมบัติเซนซอร์วัดคความชื้นชนิดต่างๆ

นอกจากนี้แล้วเซนเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์จะถูกนำไปติดตั้งร่วมกับเซนเซอร์ชนิดๆอื่นเช่น เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ และเซนเซอร์วัดปริมาณก๊าสคาร์บอนไดออกไซค์ดังภาพ 2.2(a) รวมเป็นชุดเดียวกันเพื่อให้สะดวกในการติดตั้งเป็นโมดูล (Sensor module) และ กระจายติดที่ตำแหน่งต่างๆของโรงเรือนเพาะปลูกดังภาพ 2.2(b)

ภาพที่ 2.2 (a) ชุดเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้นและ ปริมาณก๊าสคาร์บอนไดออกไซค์ (b) การติดตั้งเซนเซอร์วัดความชื้นและอุณหภูมิในโรงเรือนปิด[4].

เอกสารอ้างอิง

[1] http://www.kandrsmith.org/RJS/Misc/Hygrometers/calib_many.html

[2] https://xe1e.net/how-dht11-dht22-sensors-work-interface-with-arduino/

[3] H. Farahani, R. Wagiran and M. N. Hamidon, “Humidity Sensors Principle, Mechanism, and Fabrication Technologies: A Comprehensive Review”. Sensors 2014, 14, 7881-7939.

[4] https://www.buykorea.org/bk/byr/product/GOODS_DETAIL-79229.do.

[5] https://medium.com/@leland.creswell_70268/thing-iot-smart-greenhouse-project-in-japan-a-practical-overview-featuring-temperature-92fcdfcc4726

Comments are closed.