Determination of the Sensitivity of Some Economical Soil Moisture Sensors

Abstract

The use of some soil moisture sensors, which have been getting cheaper in recent years, has been increasing thanks to Arduino microprocessor control cards. Within the scope of this study, the usability of economical 3 different soil moisture sensors in determining soil moisture with the Arduino microprocessor control card, which has been used frequently in recent years, has been investigated. For this purpose, 4 different types of sensors were tested in the study. One of these sensors has been used as a control sensor (10HS, DECAGON), while others consist of commonly used sensors known as the Arduino soil moisture sensor, gravity analog soil moisture sensor and capacitive soil moisture sensor. The responses of these sensors to soil moisture were determined in two different growing mediums: soil (medium body) and soilless (peat + perlite). According to the results obtained in the research, it was determined that 3 different soil moisture sensors whose performance was tested could not read correctly in the peat+perlite medium. In addition, the results obtained regarding the detection of soil moisture were varying in a wide range. It is understood that their economic life is very short due to rapid oxidation. Care should be taken in the use of these moisture sensors according to the results obtained.

Keywords

• Soil moisture sensor
• soil moisture
• Decagon
• gravity analog sensor
• capacitive sensor

Bazı Ekonomik Toprak Nem Sensörlerinin Hassasiyetlerinin Belirlenmesi

Öz

Son yıllarda ucuzlayan bazı toprak nem sensörlerinin kullanımı Arduino mikroişlemci kontrol kartları sayesinde giderek artmaktadır. Buradan hareketle çalışma kapsamında, oldukça ekonomik olan 3 farklı toprak nem sensörünün son yıllarda sıklıkla kullanılan Arduino mikroişlemci kontrol kartıyla toprak nemini belirlemede kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla yapılan çalışmada 4 farklı tipte sensör ele alınmıştır. Bu sensörlerden biri kontrol sensörü (10HS, DECAGON) olarak kullanılmış, diğerleri de Arduino toprak nem sensörü, gravity analog toprak nem sensörü ve kapasitif toprak nem sensörü olarak bilinen ve sıklıkla kullanılan sensörlerden seçilmiştir. Bu sensörlerin, topraklı (orta bünye) ve topraksız (1/1 oranında torf+perlit) olmak üzere iki farklı yetiştirme ortamında toprak nemine karşı tepkileri belirlenmiştir. Araştırma kapsamında elde edilen sonuçlara göre performansı test edilen 3 farklı toprak nem sensörünün özellikle topraksız ortamda doğru okuma yapamadığı tespit edilmiştir. Ayrıca toprak nemini algılama konusunda da çok değişken sonuçlar elde edilmiştir. Oksitlenmeden dolayı ekonomik ömürlerinin çok kısa olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre bu nem sensörlerinin kullanımı konusunda dikkatli olunması gerektiği söylenebilir.

Anahtar Kelimeler

• Toprak nem sensörü
• toprak nemi
• Decagon
• gravity analog sensör
• kapasitif sensör

References

1. Cardenas-Lailhacar, B. C., & Dukes, M. D. (2010). Precision of soil moisture sensor irrigation controllers under field conditions. Agricultural Water Management, 97, 666-672.
2. Chow, L., Xing, Z., Rees, H. W., Meng, F., Monteith, J., & Stevens L. (2009). Field performance of nine soil water content sensors on a sandy loam soil in New Brunswick, Maritime Region, Canada. Sensors, 9, 9398-9413.
3. Çetin, Ö. (2003). Toprak-Su İlişkileri ve Toprak Suyu Ölçüm Yöntemleri. Eskişehir Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları Genel Yayın No: 258, Teknik Yayın No: 25, Eskişehir.
4. Demirel, K. (2012). Toprak altına serilen su tutma bariyerlerinin (stb) toprak su içeriği ve çim bitkisi gelişimi üzerine etkileri. Doktora Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale.
5. Heng, L. K., Caycı, G., Kutuk, C., Arrillaga, J. L., & Moutonnet, P. (2002). Comparison of soil moisture sensors between neutron probe, diviner 2000 and TDR under tomato crops. 17th WCSS, Paper No.1532, Thailand.
6. Huang, Q., Akinremi, O. O., Sri Rajan, R., & Bullock, P. (2004). Laboratory and field evaluation of five soil water sensors. Canadian Journal of Soil Science, 84, 431-438.
7. Leib, B. G., Jabro, J. D., & Matthews, G. R. (2003). Field evaluation and performance comparison of soil moisture sensors. Soil Science, 168(6), 396-408.
8. Lopez Aldaba, A., Lopez-Torres, D., Campo-Bescós, M. A., López, J. J., Yerro, D., Elosua, C., Arregui, F. J., Auguste, J.-

9. L., Jamier, R., Roy, P., & López-Amo, M. (2018). Comparison between capacitive and microstructured optical fiber soil moisture sensors. Applied Science, 8, 1499.
10. Naglic, B. (2015). Evaluation of a low-cost sensor for soil moisture monitoring. Hop Bulletin, 22 , 66-73.
11. Paige, G. B., & Timothy, O. K. (2008). Comparison of field performance of multiple soil moisture sensors in a semi-arid rangeland. Journal of the American Water Resources Association , 44(1), 121-135.
12. Raper, T. B., Henry, C. G., Espinoza, L., Ismanov, M., & Oosterhuis, D. M. (2015). Response of two ınexpensive commercially produced soil moisture sensors to changes in water content and soil texture. Agricultural Sciences, 6, 1148-1163.
13. Spelman, D., Kinzli, K., & Kunberger, T. (2013). Calibration of the 10hs soil moisture sensor for southwest florida agricultural soils. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139, 965-971.
14. Starr, J. L., & Paltineanu, I. C. (1998). Real-time soil water dynamics over large areas using multisensor capacitance probes and monitoring system. Soil&Tillage Research, 47, 43-49.
15. Topp, G. C. (2003). State of the art measuring soil water content. Hydrological Process, 17, 2993-2996.