Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm

[Homoran]

Den einfachenBodenfeuchtesensor von Eugen (https://www.stall.biz/project/robuster-bodenfeuchtesensor-fur-den-ausseneinsatz) als modifizierten Außentemperatursensor von Homematic kennen sicher schon einige.

Auch ich habe davon schon einige aus dem Differenztemperatursensor-Bausatz zusammengebastelt.
Einmal einen mit zwei Feuchtefühlern und einmal einen im Rasen waagerecht verbuddelt mit Feuchte- und Temperaturfühler

Im Rasen geht es noch, aber im Beet waren meiner holden Gattin die Kabel ein Dorn im Auge.
Also habe ich mich an eine weitere Modifikation gemacht.

Bisher hatte ich im Gegensatz zum Vorschlag von Eugen, der Edelstahl-Speichen verwendet, ganz einfach zwei Edelstahl-Stricknadeln aus dem Fundus meiner Frau in eine Doppel-Lüsterklemme gesteckt und verdrahtet, im Rasen an jedem Ende eine Lüsterklemme.

Jetzt sollte das ganze kompakter werden.
Dazu habe ich mir im Baumarkt M3-Edelstahl Gewindestäbe besorgt und auf 25cm abgesägt. Erst sollten es 33cm werden, aber selbst die 25cm sind ggf. noch zu lang.

In das Gehäuse habe ich neben das PG dann 2 3mm Löcher gebohrt und die Gewindestangen darin verschraubt.

Der NTC wurde am Ende eines Bowdenzugrohres aus meiner Modellbaukiste mit Schrumpfschlauch befestigt:

Jetzt ging es an die Elektronik. Diese habe ich gemäß der Anleitung von Eugen wie gezeigt kompakt zusammengeklöppelt

und direkt in die Platine an die Stelle gelötet, an der sonst der NTC von Kanal 2 kommt:

fertig aufgebaut sieht der Sensor jetzt so aus:

Deckel drauf und in die Erde gesteckt.

Das Kunststoffrohr ist doch etwas "weich", ich werde es in späteren Versionen gegen ein Messingrohr austauschen.

Die ersten Messungen sind schon erfolgreich gelaufen.
Die "Temperatur" wird im trockenen Zustand mit -28,8 °C und im vollkommen ins Wasser getauchten Sensor mit 68,7°C angegeben.
Daraus dann eine Geradengleichung berechnet die diese Werte in 0-100% umrechnet

Auch wenn es immer wieder anders dargestellt wird arbeitet dieser Feuchtemesser kapazitiv und nicht nach Leitfähigkeit.

[Homoran]

Nachdem ich jetzt noch einen gebaut habe möchte ich hier die Bauanleitung verfeinern.

notwendige Materialien

• Homematic Komplettbausatz Differenz-Temperatur-Sensor HM-WDS30-OT2-SM € 27,95 (ELV)
• 1x Metallfilm-Widerstand 100kOhm (10 Stück) € 0,47 (ELV)
• 1x Metallfilm-Widerstand 820 Ohm (10 Stück) € 0,47 (ELV)
• 1x Elektrolytkondesator 10µF, 50V € 0,05 (ELV)
• Gewindestab M3 Edelstahl € 2,39 (OBI)
• 4x Sechskantmutter M3 Edelstahl (nach "Gewicht") ... (OBI)
• Rundrohr Messing 4mm AD € 2,29 (OBI)

Das sind meine Bezugsquellen - sicher gibt es noch andere. Mit der Nennung verdiene ich nichts

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Zusammenbau

Modifikation der Elektronik

Der Differenztemperatursensor wird standardmäßig mit 2 NTC 10kOhm bestückt. Diese liegen auch dabei. Um den Sensor jedoch zur Feuchtemessung zu missbrauchen kann man einen oder beide Kanäle modifizieren. Hier wird nur der Kanal 2 modifiziert, der Kanal 1 bleibt als Temperatursensor erhalten.

Zuerst wird der 100kOhm-Widerstand so gebogen, dass er waagerecht in die Lötstellen für das Kabel des NTC passt:

Der Elko wird entsprechend gebogen, dass er mit dem Pluspol möglichst platzsparend angelötet werden kann und der Minuspol über dem 100kOhm Widerstand abgewinkelt werden kann

Der Pluspol wird jetzt verlötet:

Das überstehende "Beinchen" wird vorsichtig abgeknipst.
Der Minuspol wird horizontal über dem 100kOhm Widerstand abgewinkelt und so gekürzt, dass der 820 Ohm Widerstand auch dort kurz angelötet werden kann:

An das rechte Beinchen des 100kOhm sowie das offene Ende des 820 Ohm Widerstandes werden etwa 10 cm Kabel gelötet, deren anderes Ende zu Ösen mit einem Innendurchmesser von etwa 3-4mm geformt sind.

Diese Einheit wird "zu einem günstigen Zeitpunkt" beim Bestücken der Platine eingesetzt.
Hier in die Anschlüsse für Sensor 2:

Es ist unbedingt auf die Polung zu achten!
Die jeweils linken Lötpunkte in der im Bild gezeigten Ansicht sind die Pluspole, die rechten die Minuspole.

Jetzt kann die Platine fertig bestückt werden.

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Modifikation des Gehäuses

Im Gehäuse befindet sich neben der PG-Verschraubung gerade genug Platz die Gewindestäbe zu befestigen. Dabei ist darauf zu achten nicht zu weit entfernt von der PG-Verschraububg zu bohren, da dort bereits die Krümmung des Gehäuses beginnt, und nicht zu nah, da zumindest die innere Mutter der PG-Verschraubung noch einen Kranz besitzt und dann die inneren Muttern nicht mehr zu befestigen sind.

Nach den ersten Versuchen haben sich die folgenden Bohrungen als erfolgreich herausgestellt:

Etwa 3 mm unterhalb der äußeren Stufe vom Gehäuse parallel dazu. (weiter außen hat man zwar mehr platz für die PG Verschraubung, aber nicht so viel Stabilität.
Auf dieser Linie etwa 3,5 mm von der großen Bohrung zum kurzen Ende und etwa 4mm zum langen Ende.
Hier jetzt mit einem scharfen 3mm Bohrer senkrecht anbohren.
Anschließend mit der großen Mutter von innen kontrollieren:

Dann auf die auf 250mm (oder nach eigenem Bedarf) gekürzten Stäbe eine Mutter etwa 5cm aufdrehen und dann von außen in die Bohrung stecken.
Dort dann die gelöteten Ösen der modifizierten Sensorelektronik aufstecken.

Das Kabel dabei nach unten wegleiten.

Nun eine weitere Mutter aufschrauben (Ich habe für innen Hutmuttern genommen) und die äußeren Muttern anziehen.

(Das Bild ist aus der Testphase - hier muss jetzt natürlich die Platine schon drin sein )

Hier ist auch schon der Temperatursensor zu sehen: der NTC befindet sich mir einem Schrumpfschlauch am erdwärts gerichteten Ende des Messingrohres. Das obere Ende des Rohres wurde auch mit einem Schrumpfschlauch überzogen und wird so in die Dichtung des Panzergewindes gesteckt und fest verschraubt.

Das Ende des Kabels wird in der Platine bei Sensor 1 verlötet.

Fertig sieht es dann so aus:

Batterien rein, an die CCU anlernen und dann den Deckel verschrauben.

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Hilfsprogramme

Da dieser Sensor jetzt Werte in °C liefert ( -28.8°C bei absolut trocken in der Luft und 68.3°C wenn tiefstmöglich in Wasser getaucht) habe ich über eine Geradengleichung diese in Prozent umgerechnet.

Dazu unter Objekten einen eigenen Datenpunkt angelegt und das folgende Blockly zum Befüllen:

Blockly Export

<block xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" type="on_ext" id="v-=b09`KMds=r*U$Jc:J" x="112" y="788">
 <mutation items="1"></mutation>
 <field name="CONDITION">ne</field>
 <field name="ACK_CONDITION"></field>
 <value name="OID0">
   <shadow type="field_oid" id="/wHE-_@bQ5^,$[SB_KQ)">
     <field name="oid">hm-rpc.0.PEQ1886956.2.TEMPERATURE</field>
   </shadow>
 </value>
 <statement name="STATEMENT">
   <block type="comment" id="5y!H%}t@;XbHBhcDD}s$">
     <field name="COMMENT">Trocken -28.8°C; Im Wasser 68.30°C</field>
     <next>
       <block type="update" id="uW#4l+iU+jkSNPwS3+`D">
         <mutation delay_input="false"></mutation>
         <field name="OID">Messwerte.0.Wetterdaten.Bodenfeuchte_4</field>
         <field name="WITH_DELAY">FALSE</field>
         <value name="VALUE">
           <block type="math_arithmetic" id="D/t*dASU#P.@^g^vqz+u">
             <field name="OP">ADD</field>
             <value name="A">
               <shadow type="math_number" id="|*p:4GRI,p$FLC9}~*|1">
                 <field name="NUM">1</field>
               </shadow>
               <block type="math_arithmetic" id="b]p;?Y#rs=1O[Jz*RY;5">
                 <field name="OP">MULTIPLY</field>
                 <value name="A">
                   <shadow type="math_number" id="KXYYjXD_Qy|t8WB_JZ[q">
                     <field name="NUM">1</field>
                   </shadow>
                   <block type="get_value" id="H)7b.Hj-gYr-#-3v?9[0">
                     <field name="ATTR">val</field>
                     <field name="OID">hm-rpc.0.PEQ1886956.2.TEMPERATURE</field>
                   </block>
                 </value>
                 <value name="B">
                   <shadow type="math_number" id="h@X*cY*/iie!Z{QdOne!">
                     <field name="NUM">1.03</field>
                   </shadow>
                 </value>
               </block>
             </value>
             <value name="B">
               <shadow type="math_number" id="B~QSC7WJMD)c/awnF=|f">
                 <field name="NUM">29.66</field>
               </shadow>
             </value>
           </block>
         </value>
       </block>
     </next>
   </block>
 </statement>
</block>

Viel Spaß beim Nachbau

[saeft_2003]

Ich kenn mich nicht wirklich aus, aber sind 100% überhaupt möglich? Mein SMT50 sagt bei komplett nasser Erde maximal 50%. Jetzt stehe ich bei 30% obwohl es relativ viel geregnet hatte in den letzten Tagen.

Eingebaut ist der Sensor ca. 10cm unter der Grasoberfläche dort wo die meisten Wurzeln sind.

[Homoran]

@saeft_2003 sagte in Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm:

Ich kenn mich nicht wirklich aus, aber sind 100% überhaupt möglich?

Das kommt darauf an wie du diese 100% definierst.
Bei dir könnte es der Anteil Wasser in einer Bodenprobe sein: 70% Erde und 30 prozent Wasser (wobei man dann auch noch Fragen kann ob das Gewichts- oder Volumenprozente sind)

ich habe sie genau danach festgelegt, wie die höchstmögliche Wassersättigung sein kann.
Ob das jetzt dem "wahren" Wert entspricht ist mir relativ egal

@saeft_2003 sagte in Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm:

Eingebaut ist der Sensor ca. 10cm unter der Grasoberfläche dort wo die meisten Wurzeln sind.

Da ist mein Bodenfeuchtesensor für den Rasen auch, allerdings sind da kaum noch Wurzeln, da bei unst der Boden eher seeeeehr lehmig und sehr fest, eine Stufe härter ist. Beton

So sieht es im Rasen in den letzten Tagen aus:

Das aktuelle Bild aller Sensoren sieht so aus:

Im Moment noch etwas sehr chaotisch, da ich viele Daten sammeln will und auch noch an den Sensoren rumspiele.

Wenn der Boden ziemlich verwurzelt ist (in den Pflanzmauern) hilft "angießen" nicht wirklich zum einschlämmen, (Erdbeeren 05.06., 19:30) da muss mechanisch nachgestopft werden (07.06., 13:30).

[base]

Vielen Dank für die Anleitung. Interessantes Projekt. Ich werde mal eine Bestellung aufgeben und mich daran versuchen....

[SBorg]

@Homoran sagte in Feuchtesensor modifiziert nach Funkleuchtturm:

Auch wenn es immer wieder anders dargestellt wird arbeitet dieser Feuchtemesser kapazitiv und nicht nach Leitfähigkeit.

Leider nein, er arbeitet nach Leitfähigkeit

Zitat:

Während des sehr kurzen 15ms-Messintervalls wirkt der Kondesator wie ein direkter Durchgang und behindert die Widerstandsmessung bzw. die Leitfähigkeitsmessung kaum.

Sonst bräuchte man auch keine blanken Edelstahlstäbe oä. sondern könnte bspw. isolierten Kupferdraht nehmen und hätte nie Probleme mit Korrosion.
ZB. bei diesen gibt es keine blanken Messteile, deswegen kapazitiv: https://www.amazon.de/AZDelivery-Bodenfeuchtesensor-Hygrometer-kapazitiv-Parent/dp/B082J2RMR2

...tut aber deswegen dem Sensor keinen Abbruch

[Homoran]

@SBorg sagte in Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm:

Leider nein, er arbeitet nach Leitfähigkeit

Dann muss ich nochmal mit Eugen reden. Der hatte mir das auf Nachfrage nämlich so bestätigt, dass er kapazitiv misst

[SBorg]

@Homoran Dann könntest du die Stäbe kpl. mit Schrumpfschlauch überziehen, da für die kapazitive Messung kein Stromfluss zwischen den Elektroden stattfinden muss. Bei dem Abstand der Elektroden, zwei Widerständen und einem Elko kannst du keine kapazitive Messung ohne entsprechenden Verstärker durchführen. Und du nutzt ja "nur" den vorherigen NTC.
Bei einer kapazitiven Messung könntest du auch einfach je eine Elektrode in ein Glas mit Erde stecken. Es kommt ja nicht auf die Leitfähigkeit an, deswegen würde der kapazitive noch messen, da sehe ich bei dem hier eher schwarz

[Homoran]

@SBorg
Da scheinst du recht haben zu können

Nein, im Ernst: das klingt sehr logisch.

Ist nur seltsam, da ich Eugen explizit danach gefragt hatte. Vielleicht habe ich auch etwas falsch verstanden

[SBorg]

@Homoran Tut dem Sensor aber trotzdem keinen Abbruch, er funktioniert ja. Wenn die Elektroden zig Jahre überleben, ist es IMHO auch egal wenn man die alle xx Jahre mal tauschen muss, gerade wenn es nur M3 Gewindestäbe sind.

[DrBest]

ich bin auch schon seit ein paar Wochen am schauen, wie es am einfachsten und besten funktioniert mit der Steuerung der Sprenkler. Was haltet ihr denn von Xiaomi mi Flora? Wie ich den mit Bluetooth mit dem raspberry verbunden bekomme weiß ich nocht nicht, vor allem da mein Garten groß und die Wände dick sind...aber ansonsten hört sich der Sensor gar nicht schlecht an?

Bezüglich der Steuerung: ich habe bisher nirgends ein Skipt gefunden (was auch gut funktionieren soll), das man als Grundlage nehmen könnte... was quasi Wettervorhersage und Bodenfeuchte berücksichtigt um dann zu entscheiden ob und wie viel beregnet werden muss und das vielleicht vorher noch schaut ob ein bewegungsmelder meint, dass wer nass werden könnte

[Jolandi]

@saeft_2003
30% passen ganz gut nach dem Regen. Der Wassergehalt wird bei professionellen Sensoren normalerweise als s.g. volumetrischer Wassergehalt definiert. Das ist das Volumen des Wasseranteils bezogen auf das gesamte Bodenvolumen. In einem Boden ist bei Vollsättigung maximal ein volumetrischer Wassergehalt von um die 50% messbar. Der restliche Volumenanteil ist die Bodenmatrix. Die genauen Werte hängen aber von der Bodenart ab (Sand, Ton, Lehm).

[Homoran]

@Jolandi sagte in Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm:

Der Wassergehalt wird bei professionellen Sensoren normalerweise als s.g. volumetrischer Wassergehalt definiert

Danke. Ich hatte so etwas vermutet. Aus pragmatischen Gründen aber auf maximale Sättigung = 100% gerechnet.

[Altersrentner]

@homoran sagte in Bodenfeuchtesensor, modifiziert nach Funkleuchtturm:

Elektrolytkondesator 10µF, 50V

Hallo,
Super Anleitung, Den Bausatz und die Widerstände habe ich noch hier.
Leider nur einen Elko S220µF, 16V
Könnte ich den auch verwenden?
Mit freundlichen Grüßen
Michael