Analog-Sensor (Bodenfeuchte) über 20-30m übertragen? 1-Wire od. Alternativ?

[DW F. (futuretec)]

Hallo zusammen,

ich möchte für meine gebastelte Bewässerungssteuerung 
Bodenfeuchtesensoren einbinden.

Die kommerzielle Lösung von Gardena sieht ziemlich bescheiden aus. Ein 
batteriebetriebener Plastikspieß wird in den Boden gesteckt und dort 
direkt per Poti der Schwellwert eingestellt. Wenn dieser erreicht ist 
wird lediglich ein Kontakt an der Gardena-Steuerung geschlossen ... das 
ist nicht wirklich eine "Sensormessung" meiner Ansicht nach.

Meine Lösung -> ich habe analoge Bodenfeuchtesensoren ("Arduino Soil 
Moisture Sensor") gekauft, die im Wesentlichen über 2 Metallflächen den 
Spannungsunterschied (+5V DC Referenz) messen.

Mein Problem -> Die Sensoren sind über eine Entfernung von 20 - 30 Meter 
mittels Fernmeldeleitung (0,6mm Querschnitt) angebunden. Am anderen Ende 
ist der RaspberryPi mit einem +5VDC-Analog/Digital-Wandler. Jetzt habe 
ich natürlich einen so massiven Spannungsabfall durch die lange Leitung, 
dass ich keine brauchbaren Werte bekomme.

Meine Idee ->
1) Wie kann ich die Sensoren besser anbinden? Evtl. dass ich das 
Analog-Signal direkt am Sensor in Digital wandeln lasse und dann mittels 
1-Wire, I2C oder RS-485 übertrage?

2) Kennt jemand vielleicht bessere oder tauglichere 
Bodenfeuchtesensoren, die vllt. mit höheren Spannungen oder direkt 
Digital arbeiten?

Vielen Dank für eure Hilfe!

[Wolfgang (Gast)]

DW Futuretec schrieb:
> ... Entfernung von 20 - 30 Meter mittels Fernmeldeleitung
> (0,6mm Querschnitt) angebunden. ... Jetzt habe ich natürlich einen so
> massiven Spannungsabfall durch die lange Leitung, dass ich keine
> brauchbaren Werte bekomme.

Wenn du bei den für den Sensor angegebenen 35mA einen massiven 
Spannungsabfall hast, geht irgendwas schief. Oder hast du da ein ganzes 
Dutzend Sensoren dran.

p.s. Du musst dich entscheiden:
0,6mm ist eine Längenangabe und keine Querschnittsflächenangabe

[Joerg B. (j_b)]

Letztlich läuft es doch darauf raus, wie sich der Widerstand der 
Kupferleitung relativ zum Widerstand der Erdstrecke verhält. 
Insbesondere die Veränderung durch Feuchtigkeit beim Sensor relativ zur 
Veränderung des Leitungswiderstands durch Temperaturänderung. Wenn das 
beides irgendwie in der gleichen Größenordnung liegt, haben Sie keine 
Chance. Wenn der Leitungswiderstand (+/- Temperatureinfluß) aber in 
einer ganz anderen (geringeren) Größenordnung liegt, dann können Sie 
eigentlich direkt messen.

Die "richtige" Lösung wäre sicher:
- stabile Spannung "vor Ort", also Z-Diode oder kleiner DC/DC
- Messung "vor Ort"
- Rückübertragung seriell (RS422/485) oder per 20mA-Stromschleife

Auf die Schnelle hab ich leider nix in der Richtung gefunden, hab aber 
gerade auch keine Zeit. Hier ein Link zu etwas, das man vielleicht 
"modden" könnte ... 10 Stück 35,- EUR (?)

http://www.ebay.de/itm/Giesanzeiger-Bodenfeuchtesensor-Pflanzen-Garten-Blumen-Gewachshaus-Blumenerde-/331106878448?pt=DE_Elektronik_Computer_Haushaltsger%C3%A4te_B%C3%BCgeleisen_PM&var=&hash=item4d178203f0

[Mike (Gast)]

Gerade wegen dem Elektrodenproblem verwendet man zur Messung der 
Bodenfeuchte gerne kapazitive Sensoren. Eine Stromaufnahme von 35mA für 
so einen Sensor scheint mir arg heftig.

Beitrag "Giess-o-mat mit AVR Version 2"
Beitrag "[V] Bausatz für Giess-o-mat Sensor"

[Joerg B. (j_b)]

Wobei man die 35mA ja nur 1x kurz alle Viertelstunde braucht, nicht als 
Dauerstrom. Würde eh nur die Elektrode zerstören - äh, OK, Wechselstrom 
ist angesagt, damit das nicht (so schnell) passiert.

[DW F. (futuretec)]

@Wolfgang:
Mit Spannungsabfall meine ich, dass die Analogwerte die am ADC ankommen 
kaum variieren. Ich habe das ganze mal über einen Logger laufen lassen 
und erhalte v.a. wilde Spitzen. Auch wenn ich die Messspitzen im 
Trockenen lasse oder in ein Wasserbad lege, ist kein Ausschlag 
erkennbar. Bild vom Plot im Anhang.
Beim 8bit-ADC kommen zwischen 3,1 und 4,9 Volt an (exemplarisch)
Bei den 0,6mm hat natürlich die Quadrierung gefehlt -> 0,6mm^2

@Jörg:
Die Idee ist mir auch schon gekommen, dass mir wohl nichts anderes übrig 
bleibt als etwas Logik an den "Messort" zu packen und das per RS-485 
o.ä. zurückschicke. Ich werde mir auch mal die fertigen 
eBay-Bodenfeuchtemessgeräte anschauen.

@Mike:
Danke für den Tipp mit dem Giess-o-mat. Der kapazitive Sensor sieht 
brauchbar aus und löst auch das Problem mit den zersetzenden Elektroden.
Ich hoffe, dass ich trotz meiner Leitungslänge die Frequenz von den 
Sensoren problemlos lesen kann.

Vielen Dank euch allen!

[Mike (Gast)]

DW Futuretec schrieb:
> Ich hoffe, dass ich trotz meiner Leitungslänge die Frequenz von den
> Sensoren problemlos lesen kann.

Die Frequenzen sind nicht ganz niedrig, so dass es evtl. besser ist, die 
lokal mit einem kleinen µC zu messen und dann zum RaspberryPi zu 
übertragen.

[Joerg B. (j_b)]

Kleiner Hinweis: In dem anderen Thread sind Frequenzen über 0,5 MHz 
angegeben. Damit liegt man im Bereich der Mittelwelle (d.h. man kann die 
Bodenfeuchte dann mit dem Radio messen). Wellenlänge ist dann ~500m und 
fallend. D.h. man bekommt im dümmsten Fall unfreiwillig eine Lambda/2- 
bzw. /4-Antenne hin. Bei Verlegung am/im Boden macht das vielleicht noch 
nicht sooo viel aus, aber immerhin. Rein prophylaktisch rate ich also 
mal davon ab, sowas blind zu bauen und dann den (Sende)strom solange zu 
erhöhen, bis beim Raspi ordentlich was ankommt. Es mag zwar eine 
aussterbende Art sein, aber ein Funkamateuer, der über seine Dachantenne 
Kontakt zu fremden Ländern sucht, wird sich nicht darüber freuen, wenn 
plötzlich 20 Bodenfeuchtesensoren auf diversen, sich ständig ändernden 
Frequenzen funken.

Quintessenz: Die Schwingung liegt lokal schon digitalisiert vor, also 
besser auch gleich lokal auswerten. Ggf. kann man eine Stromschleife 
machen, diese mit einer spannungsgesteuerten Stromquelle treiben, Takt 
lädt Kondensator aus konst. Spannungsquelle etc. (OK, das muß einfacher 
gehen) ... oder eben RS485 ...

[Joerg B. (j_b)]

OK. Scheinbar sind die 0,5 MHz doch eher eine Fehlfunktion und normal 
sind 10..25 kHz. Das sollte funktechnisch unkritisch sein :-) ... 
Vielleicht jaulen die Hunde und die Fledermäuse kommen, wenn's trocken 
wird ;-) ...

[Frank K. (fchk)]

DW Futuretec schrieb:
> 1) Wie kann ich die Sensoren besser anbinden? Evtl. dass ich das
> Analog-Signal direkt am Sensor in Digital wandeln lasse und dann mittels
> 1-Wire, I2C oder RS-485 übertrage?

Lies das:
http://www.all-electronics.de/ai/resources/60c03f3ec4d.pdf

fchk