探索者D1系列教程十二 土壤湿度传感器

2018-12-274081
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本文介绍了如何通过土壤湿度传感器探究雏菊种子在不同湿度条件下的萌发情况。实验器材包括Romeo、土壤湿度传感器等。实验设计了5个对照组,通过控制土壤湿度并记录种子萌发数量,最终分析数据得出结论。该实验不仅教授了土壤湿度传感器的使用方法,还让学生体验了科学实验的全过程。

       通过探究“土壤湿度在什么范围之内,雏菊种子萌发最快、萌发率最高?”来学习土壤湿度传感器的使用方法。

器材清单

        Romeo、USB数据线、土壤湿度传感器、雏菊种子、5个纸杯(饮料瓶)、土壤、水、记录表

实验分析 

       探究的问题是“土壤湿度在什么范围之内,雏菊种子萌发最快、萌发率最高?”因此自变量是土壤湿度,因变量是雏菊种子萌发的快慢和萌发率。为了保证实验的科学性和严谨性,需要进行无关变量的控制,比如光照、温度等环境条件都要保持相同。

       “萌发”是以看到种子破土而出为准。“种子萌发快慢”的定义,是指每天不同土壤湿度杯子中种子的萌发数量,数量多则萌发快,数量少则萌发慢。“萌发率”是指种子的萌发总数与种子播种总数的比值。

       

实验设计

       可用5个纸杯,分设4个对照组,1个实验组(假设最适宜的土壤湿度)。在5个纸杯中装入土壤(土壤量以纸杯容量的三分之二为宜),浇水使其保持不同的土壤湿度。分别在5个纸杯中播种等量的种子(一般种子都很小,如果播种一粒种子的话,可能会因为种子正好是坏的而不能萌发,因此播种时最好多播种几粒,比如12粒左右),并将5个杯子放在相同的环境中,每天使用土壤湿度传感器检测土壤湿度,以确保土壤湿度在所设定的范围之内,且每天观察种子萌发的数量,并将数据记在记录表中。具体实验操作步骤如下:

      (1)将5个纸杯装入土壤并做标记,分别为1号、2号、3号、4号、5号;

      (2)将土壤湿度传感器插到1号纸杯的土壤中,编写并上传程序,然后一点点给土壤浇水[浇水时要一点点浇,避免超过设定土壤湿度。建议:可以用出水口较为细小的工具加水,比如用胶头滴管。],同时注意串口监视器的数值变化,保证1号纸杯土壤湿度为50%~60%;按同样的操作,保证2号纸杯土壤湿度为60%~70%;保证3号纸杯土壤湿度为70%~80%(假设的最宜土壤湿度);保证4号纸杯土壤湿度为80%~90%;保证5号纸杯土壤湿度为90%~100%,即3号为实验组,1、2、4、5为对照组; 

      (3)将等量的雏菊种子(12粒)分别种到不同土壤湿度的5个纸杯[播种种子需注意两点,首先种子不要埋得太深,太深不易萌发;也不要埋得太浅,表层土壤容易干燥,太浅吸收不到水分也不易萌发;其次种子尽量种在纸杯的中间,边缘没有播种的土壤用于插入土壤湿度传感器,检测土壤湿度。]中; 

      (4)将5个播有种子的纸杯同时放到温度、光照等相同的环境中;

      (5)每天早中晚3次检测土壤湿度(检测土壤湿度时,将土壤湿度传感器插到没有播种的边缘土壤,切勿插到播有种子的中间土壤,以免误伤种子。并且浇水时,要慢且均匀),确定其保持在设定的范围内,同时观察种子的萌发数量,将数据记在记录表中。

分析数据并得出结论

       通过Excel绘制图表的方式,对采集的数据进行处理,比较5个纸杯中种子的萌发状况,得出实验结论。 

土壤湿度传感器

        土壤湿度传感器是一款简易的水分传感器。如下图所示,土壤湿度传感器模块有黑、红、蓝三根线,可通过模块上的大写A(Analogy的缩写)判断其为模拟传感器,使用时只需按照对应的颜色将其与Romeo的模拟针脚连接即可,如下图所示。土壤湿度传感器可用于检测土壤的水分,当土壤缺水时,土壤湿度传感器的输出值将减小,反之将增大。

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       土壤湿度传感器输出值的范围一般在0~850之间(不同的土壤湿度传感器检测的土壤湿度值可能有差异,使用前,先将其插入水中或浇透的土壤中测一下它能输出的最大值,以保证检测土壤湿度的准确性。经过检测,本使用的土壤湿度传感器输出的最大值为850),即在不插入土壤的情况下,输出值为0;在土壤湿度越来越大时,输出值也会越来越大;在插入水中或刚浇透的土壤中时,输出值为850左右。

       利用串口监视器读取土壤湿度传感器的输出值在0~850之间,但土壤湿度值通常是用百分数来计量,因此可利用映射模块实现这一数值的转换。假如将土壤湿度传感器连接到模拟针脚0,则读取土壤湿度值的程序如下图所示,此程序显示的土壤湿度值省略了百分号。

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进行实验与收集数据

        按照制定计划中的实验步骤,小心地将雏菊种子种到不同土壤湿度的纸杯中。在种子萌发阶段,每天观察种子的萌发状况,并做好相关数据的记录。

分析数据与得出结论

       对种子的萌发状况进行为期8天的记录观察,根据记录的数据计算种子萌发率,得出结论。

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