kleine Impedanzänderung mit dem µC messen/erkennen

[n335 (Gast)]

Hallo,
Zum Thema Bewässerung und Bodenfeuchte gibts hier ja schon etliche 
Threads, alle sehr interessant aber nicht das was ich brauche.
Meine Idee ist es eine Spule ohne Kern in die Erde zu stecken, und da 
Wasser diamagnetisch ist wird die Impedanz mit steigendem Wasseranteil 
kleiner. Habs dann auch gleich mal ausprobiert, zwischen Spule in Luft 
und Spule im Glas Wasser liegt ein Unterschied von 1 - 1,5%. Allerdings 
gießt man ja nur mit vielleicht 10 vol-% Wasser, der Unterschied 
trocken/feucht ist damit noch kleiner.

Kann man mit einem (Atmel-)µC einen Unterschied in der Impedanz von 0,1% 
feststellen? Wie würde man das ungefähr machen (ohne ein teures 
Multimeter zu schlachten)? Spontan fällt mir nur ein eine 
LC-Oszillatorschaltung zu bauen und deren Frequenz über längere Zeit mit 
dem Quarz zu vergleichen.

[Duennwandiger Troll (Gast)]

Tja. Eine interessante Idee. Mach mal. Ich lass mich gerne updaten.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

n335 schrieb:
> Spontan fällt mir nur ein eine
> LC-Oszillatorschaltung zu bauen und deren Frequenz über längere Zeit mit
> dem Quarz zu vergleichen.

Damit misst du aber vor allem die Temperaturabhängigkeit deines 
Oszillators, die vermutlich ein Vielfaches der Änderung bei Feuchte ist. 
Du müsstest also mindestens einen 2ten baugleichen Oszillator als 
Referenz 'trocken' dagegen laufen lassen in der gleichen Umgebung, um 
diese Abhängigkeit wegrechnen zu können.

[Joe F. (easylife)]

Vllt. reicht es schon einen Puls auf die Spule zu geben und die 
Abklingzeit zu messen (Komparator). 1-1.5% kommem mir aber spontan recht 
viel vor...

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> n335 schrieb:

> Meine Idee ist es eine Spule ohne Kern in die Erde zu stecken, und da
> Wasser diamagnetisch ist wird die Impedanz mit steigendem Wasseranteil
> kleiner.
Der Messeffekt ist am Ende so klein, dass alle möglichen anderen 
Einflüsse die Messung zu nichte machen werden.

> Habs dann auch gleich mal ausprobiert, zwischen Spule in Luft
> und Spule im Glas Wasser liegt ein Unterschied von 1 - 1,5%. Allerdings
> gießt man ja nur mit vielleicht 10 vol-% Wasser, der Unterschied
> trocken/feucht ist damit noch kleiner.
Eben.

> Spontan fällt mir nur ein eine LC-Oszillatorschaltung zu bauen
> und deren Frequenz über längere Zeit mit dem Quarz zu vergleichen.
Wird kaum zu stabilen Werten führen.
Deshalb sind andere Verfahren eher zielführend.
Klassisch z.B. die Messung der Leitfähigkeit mit Wechselspannung.

Aber wenn schon modern, dann würde ich eher darauf setzen, dass die 
Dielektrizitätskonstante von Wasser recht hoch ist.
Kapazitive Sensoren können den Feuchtegehalt deshalb eher detektieren.
Gruß Öletronika

[Possetitjel (Gast)]

n335 schrieb:

> Meine Idee ist es eine Spule ohne Kern in die Erde zu
> stecken, und da Wasser diamagnetisch ist wird die
> Impedanz mit steigendem Wasseranteil kleiner.

Gegenvorschlag: Da durch das Wasser nur die Zwischenräume
zwischen den Partikeln des Erdbodens ausgefüllt werden, die
sonst Luft enthalten würden, muss also die Dichte des Inhaltes
des Blumentopfes zunehmen, wenn der Wasseranteil steigt.

Warum nicht mit einer Drehwaage den Gravitationsunterschied
auswerten?

Der Effekt wird ähnlich stark sein.

[Patrick B. (p51d)]

n335 schrieb:
> eine LC-Oszillatorschaltung

Ich würde einen Schwingkreis bauen, diesen dann aktiv über einen 
Frequenzgenerator antreiben. Bei einer "Eichung" die Resonanzfrequenz 
suchen und den Geni entsprechend der Empfindlichkeit unterhalb der 
Resonanzfrequenz einstellen. Verändert sich die Kapazität, kann die 
Phasenverschiebung zwischen Geni und Schwingkreis ausgewertet werden 
(Vor- Nacheilend). Das kann bis wenige pF stabil gebaut werden.

[Jim M. (turboj)]

n335 schrieb:
> Spontan fällt mir nur ein eine
> LC-Oszillatorschaltung zu bauen und deren Frequenz über längere Zeit mit
> dem Quarz zu vergleichen.

Würde ich heutzutage nicht mehr diskret aufbauen. Silabs EFM32 
(Leopart/Giant/Wonder Gecko) können das mit dem LESENSE Peripherial in 
Hardware.

Und falls die Spule schlecht funktioniert könnte man das ohne große 
Umstände auf Kapazitätsmessung umstricken.

[Conquistador (Gast)]

Impedanz wird sich nicht großartig ändern. Wenn es doch funktionieren 
sollte, dann haben diese Sensoren die gleiche Schwachstelle wie die 
kapazitiven.
Solange Du ohne Pflanzen mißt, funzen die hervorragend. Wenn das 
Erdreich dann voll Wurzeln ist, mißt du ständig feuchte Erde.

[Hp M. (nachtmix)]

Possetitjel schrieb:
> Warum nicht mit einer Drehwaage den Gravitationsunterschied
> auswerten?
>
> Der Effekt wird ähnlich stark sein.

Man kann ihn aber mit etwas Glück sehen, wenn man z.B. einen 
NdFeB-Magnet auf einen Teller legt, ihn gerade eben mit Wasser bedeckt 
und die Spiegelung einer entfernten Leuchtstofflampe (oder anderer 
gerader Strukturen) in der Wasseroberfläche beobachtet.


Damit die Bodenfeuchte messen zu wollen ist natürlich illusorisch.