Im Netz und hier auf dem Board gibt es ja eine Menge Ideen für kapazitive Feuchtesensoren zur Messung der Bodenfeuchte von Pflanzen. Beispiele: Beitrag "Giess-o-mat mit AVR Version 2" Beitrag "[??] Besteht Interesse an Bausatz für Giess-o-mat Sensoren" http://wemakethings.net/chirp/ Das Design des Sensors scheint dabei immer recht empirisch zu sein. Ich habe mir Gedanken um eine vereinfachte Ansteuerung gemacht und würde gerne nachrechnen, ob das auch so klappt. (Ich weiss, das ist eine ganz ungewöhnliche Designmethodik) - Hat jemand mal gemessen, welche Kapazität diese Sensoren tatsächlich haben? Gegen Luft? Gegen Erde? Gegen feuchte Erde? - Wie hoch ist die Permittivität von feuchter und trockener Erde? - Welches Layout ist das Beste? Das vom Chirp erzeugt auf gleicher Länge zwei Kondensatoren, daher ist es sicherlich etwas empfindlicher als vom µc-net sensor. Aber warum hat der Chirp eine Massebene auf der Rückseite?
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Habe auch einen kleinen Langzeittest gestartet.. Der Widerstand macht was er will, von Tag zu Tag und Schaltens verschieden. Ich werde es jetzt mit Untertopf und Untertopf-Kein-Wasser Logik ausprobieren!
Philipp K. schrieb: > Der Widerstand macht was er will, von Tag zu Tag und Schaltens > verschieden. Aber das ist dann ein resistiver und kein kapazitiver sensor, oder? Ein Problem bei den resistiven Sensoren ist die Korrosion der Kontakte.
Kapazitiv kann gehen, hängt aber von der Eintauchtiefe des Sensors (Streufeldkondensator) ins Erdreich, vom Druck / Dichte des Erdreiches gegen den Sensor und der Temperatur ab. Wenn einer der genanten Parameter nicht konstant ist, kannst Du kaum noch auf die Feuchte der Blumenerde schließen.
Andi schrieb: > Kapazitiv kann gehen, hängt aber von der Eintauchtiefe des Sensors > (Streufeldkondensator) ins Erdreich, vom Druck / Dichte des Erdreiches > gegen den Sensor und der Temperatur ab. > Wenn einer der genanten Parameter nicht konstant ist, kannst Du kaum > noch auf die Feuchte der Blumenerde schließen. Die Kapazität steigt mit zunehmendem Wassergehalt. Ich vermute dass die Temperatur eher nebensächlich ist, und wenn, dann hauptsächlich einen Einfluss auf den dielektrischen Verlust hat (Ionenleitung). Die oben verlinkten Sensoren werden per Knopfdruck auf einen gewissen Stand vor dem giessen kalibriert. Wenn dieser Stand wieder erreicht wird, geben sie Alarm.
Meine Idee war, den Sensor über eine Charge-Sharing Ansatz auszulesen, wie man es auch für die Touchbuttons macht. Habe ich vor einer Weile mal hier implementiert: https://github.com/cpldcpu/TinyTouchLib Der Vorteil wäre, dass man nur einen Eingangspin und keine weiteren Bauelemente benötigt. Das wäre eine deutlich einfachere Lösung als die bisheringen. Der Nachteil ist, dass die Kapazität nicht viel größer als die Interne S&H Kapazität sein darf. Die Methode funktioniert so: - Der interne S&H Kondensator, Cint (14 pF bei AVR), wird über einen Pin entladen. - Der zu testende Kondensator, Ctest, wird auf VCC aufgeladen. - Anschließen werden beide Verbunden. Die Ladung auf Ctest beträgt Qges=Ctest*Vcc, da Q=C*V. Qint=0. Wenn beide Kondensatoren verbunden werden, verteilt sich die Ladung so, dass sich über beiden Kondensatoren die gleiche Spannung, Vadc, einstellt. Qges=Ctest*VCC=Vadc*(Ctest+Cint) Damit ist: Ctest=Cint*Vadc/(Vcc-Vadc) Vadc kann man mit dem ADC-Wandler bestimmen. Da sowieso nur Schwellwerte interessieren, sind die genauen Werte von Vcc und Cint egal. Die Messung ist am genauesten, wenn Ctest~Cint. Daher sollte der Sensor "unbelastet" ca. 14 pF haben. Desweiteren sollte die Kapazität des Sensors möglichst stark vom Testmedium abhängen.
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Ich habe an diesem Thema mal etwas weiter gemacht. Zunächst habe ich mir einen Sensor layoutet. Bild anbei. Der Sensor ist ca 5 cm lang. Die Leiterbahnen sind komplett mit Lötstopplack bedeckt. Die innere Elektrode dient zur Messung, die äußere Elektrode ist geerdet. Der Sensor wird mit einem ATtiny85 angesteuert, indem, wie oben beschreiben, der interne S&H Kondensator zunächst aufgeladen und anschließend auf die Elektrode des Sensors entladen wird. Danach wird mit dem internen ADC die noch über den S&H Kondensator abfallende Spannung gemessen. Um Einflüsse durch dielektrische Verluste abschätzen zu können, habe ich die Zeit zwischen dem Kurzschließen der Kondensatoren und dem Beginn der ADC-Messung variiert. Wenn der Sensor von einem verlustbehafteten Dieelektrium umgeben ist, verliert der Kondensator über die Zeit Ladung. Anbei ein paar Messwerte. Wie man sehen kann, ist die Messungen gegenüber Luft stabil - als Touchsensor eignet sich die Charge Sharing Methode also wunderbar. In der Erde und besonders in Wasser wird die Messung durch starke Verluste aber sehr zeitabhängig. Generell kann man schon den Unterschied zwischen trockener und feuchter Erde erkennen. Ich werde die Messung aber wohl noch mehr optimieren müssen.
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