Un dendromètre magnétique sans frottement de haute précision

une fibre de carbone a une expansion thermique nulle

Cette page présente un éventuel futur projet d'un dentromètre en carbonne, sans friction. Le circuit électronique intégré au dendromètre transmettra les mesures (dilataion/expension du tronc ou du rameau) en temps réel, sur un serveur distant, grâce à LoRaWAN

Dendromètre

Ce travail est basé sur une publication scientifique publiée dans HardwareX par l'université Oregon (Openly Published Environmental Sensing lab), sous la license Creative Common CC-BY

Introduction

L'augmentation de la demande agricole en eau douce face au changement climatique nécessite des solutions de gestion de l'irrigation améliorées pour maximiser l'efficacité des ressources. Les déficits en eau du sol peuvent réduire considérablement la croissance et le développement des plantes, ce qui dicte la quantité et la qualité de la récolte. Alors que les mesures des déficits hydriques basées sur les plantes sont considérées comme les meilleures mesures du stress hydrique, les méthodes actuelles pour obtenir des mesures précises du stress prennent du temps et sont inefficaces. Les dendromètres sont un outil basé sur les plantes qui a montré un potentiel pour améliorer la gestion de l'irrigation dans les cultures pérennes ligneuses de grande valeur. Les dendromètres de haute précision mesurent en continu de petites fluctuations (± 10 microns) du diamètre de la tige tout au long de la journée, ce qui est directement corrélé au stress hydrique. Cependant, les dendromètres actuellement disponibles sont coûteux, ont une hystérésis mécanique et sont sujets à des problèmes tels que la dilatation des matériaux ; perturbations météorologiques et animales; et une conception volumineuse et invasive.

Le dendromètre

Le dendromètre créé au laboratoire OPEnS - adapté aux vignes et autres plantes vivaces ligneuses - atténue ces principaux points de défaillance en utilisant une fibre de carbone à expansion thermique nulle, une tension de ressort et un encodeur magnétique linéaire. Le déploiement massif de ces dendromètres automatisés a le potentiel de fournir une image continue du stress hydrique du vignoble au niveau de l'ensemble du bloc, fournissant ainsi une aide précieuse à la décision pour la gestion de l'irrigation du vignoble. Le système mesure les fluctuations radiales du tronc pour une vigne d'un diamètre compris entre 25 et 50 mm.

Un autre avantage essentiel du dendromètre est la mécanique sans frottement. En s'appuyant sur une conception à ressort, tous les mouvements enregistrés par le capteur magnétique sont guidés par la tension ; il n'y a pas d'opposition causée par le frottement qui pourrait entraver la précision de la mesure.

L'électronique

L'électronique est composée d'un microcontrôleur, d'un PCB et des capteurs. Mon circuit électronique utilisé est basé sur un Adafruit Feather M0 LoRa. Il communique avec le réseau. Les mesures sont stockées dans une carte SD et sont envoyées sur un serveur distant pour consulter les résultats en temps réel. L'horloge en temps réel (RTC) embarquée garde une trace de l'heure et allume le système toutes les 15 minutes. En plus des 15 minutes, un bouton d'interruption est également installé qui permet à l'utilisateur de réveiller le système à tout moment pour vérifier l'état de l'aimant et s'il est dans une bonne position (généralement lorsque l'aimant est parallèle et à moins de 0,2- 0,4 mm du capteur).

Estimation du budget:
AS5311: Sfr 16.--
EcoBoard: Sfr 45.--
RTC (Option): Sfr 14.--
Filaments 3D: Sfr 29.--
Support en carbone: ?
Développement: ?
Visseries et ressort: Sfr 10.--

Comment ça fonctionne?

des mesures en temps réel
Des <strong>stations</strong>
Des stations
Les stations (ou les nœuds) prennent les mesures à une séquence définie. Les données sont périodiquement envoyées à la passerelle.
Une <strong>passerelle</strong>
Une passerelle
La passerelle (Gateway en anglais) est l’élément qui se trouve sur le terrain et collectera les données de toutes les stations qui se trouvent dans le périmètre de couverture de la passerelle. En fonction de la configuration du terrain, elle peut couvrir un rayon allant jusqu'à 12km, voir plus.
Un <strong>serveur</strong>
Un serveur
Le serveur est le périphérique qui ne se trouve pas sur le terrain mais dans une salle de serveur. Il recevra les données envoyées par la passerelle, les traitera et les sauvera dans une base de donnée.
Votre <strong>smartphone</strong>
Votre smartphone
Ainsi, depuis vos périphériques préférés, comme votre smartphone, vous pouvez suivre l'évolution de la zone à surveiller en temps réel, recevoir des alarmes et agir en temps importun.

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Pour aller encore plus loin

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