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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik YACMS - noch ein kapazitiver Feuchtigkeitssensor


Autor: Johannes S. (jojos)
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Es wird wärmer und die Pflanzen wollen regelmässig gegossen werden. Als 
Hilfe für Leute mit wenig Mess-Gefühl im Finger gibt es ja versichiedene 
Ansätze die Feuchtigkeit zu messen und dazu gibt es auch ellenlange 
Threads und Blogs.
Messtechnisch gut ist die kapazitive Messung, ein sehr bekannter Senor 
hierfür ist ja der Giess-o-mat Sensor von D. Weisser (dessen Blog ist 
leider nicht mehr online). Der Sensor ist einfach aufgebaut, 
Kupferstreifen auf einer Platine sind die Sensorfläche die einen 
veränderlichen Kondensator bilden und dieser die Frequenz eines 
Oszillators verändert. Das funktioniert sehr gut, die Schwachstelle ist 
es den Sensor über lange Zeit dicht zu bekommen, die Diskussionen können 
in den Quellen im Anhang verfolgt werden. Die beste Lösung ist bisher 
ein Versiegeln mit PU Spray oder Lack oder 2K Epoxy.
Mein Ansatz ist jetzt viel einfacher, kann am Küchentisch gebaut werden, 
ist sehr billig, liefert einen sehr guten Messeffekt und ist hoffentlich 
auch Langzeitstabil, denn das ist die einzige Erfahrung die ich damit 
noch nicht habe...
Und wie gehts? Ganz einfach: Schneckenband laminieren. 'Schneckenband' 
ist selbstklebende Kupferfolie aus dem Baumarkt, soll um Töpfe und Beete 
geklebt werden als Barriere für Schnecken eben. Das ist tatsächlich 
richtige Kupferfolie mit 30-50 µm Stärke, lässt sich gut löten und bei 
Hornbach bekommt man eine Rolle mit 4,5 m Länge / 30 mm Breite für 
3,95€. Dazu eine Packung Laminiertaschen für 10€, das reicht für gut 50 
Sensoren wenn man die 125 mm x 10 mm gross macht wie die Giesomat 
Sensoren oder für mehr wenn man kürzere baut. Zum Test habe ich mal 
verschiedne Grössen gemacht, die funktionieren alle. Für 50 mm 
Sensorlänge habe ich eine kleine Tasche genommen, die gibts fertig als 
Kofferanhänger. Einen Laminator sollte man dafür auch haben. Mit dem 
Bügeleisen geht es vielleicht auch, der Laminator presst die Folien mit 
hohem Druck aneinander.
Die spannende Frage ist nun wie lange diese Sensoren halten. Die Folie 
selbst ist PET, als Eigenschaft habe ich da 'witterungsbeständig' und 
'nimmt sehr wenig Wasser auf' gefunden. Aber Wasserflaschen aus PET sind 
ja auch sehr dicht. Dann ist da noch die Klebeschicht der Folien. Die 
ist sehr dünn und ich habe die Taschen 4x durch den Laminator gezogen. 
Einen Sensor lasse ich jetzt mal im Wasser stehen und prüfe im 
Wochenrythmus ob sich der Trockenwert verändert. Wenn der 1-2 Jahre hält 
wäre das schon gut, zur Not müsste man die Sensorfolie dann tauschen.
Mit der Oszillatorschaltung von D. Weisser habe ich bei dem kurzen 
Sensor bei 3,3 V Versorgung trocken ca. 750 kHz, im Wasser ca. 21 kHz. 
Die Folie hatte 2 x 75µ Stärke, gibts auch in 2 x 125µ oder dicker. 
Anschlusskabel ist dünner Fädeldraht, die Lötstellen habe ich noch mit 
dem Hammer flachgeklopft. Die Drähte sind nicht komplett dicht 
umschlossen, die Folie sollte also oben aus der Erde rausgucken. Form 
und Grösse kann man leicht variieren, das Kupferband bekommt man auch 
von anderen Herstellern in anderen Grössen.

Links:
https://www.hornbach.de/shop/Kupferband-Schnecken-...
Beitrag "Giess-o-mat mit AVR Version 2"
http://www.n8chteule.de/zentris-blog/erdfeuchtemes...

Autor: Dieter (Gast)
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Noch einfacher ist ein bio-mechanisch-elektrischer Sensor. Was verbirgt 
sich dahinter?
Nichts anderes als ein Tannenzapfen und eine Lichtschranke.

Das System ist sehr ausfallsicher, da sich ein Ausfall in der Regel 
lange Zeit vorher ankündigt und an der Qualität der Meßwerte der 
Lichtschranke zu erkennen wäre.

Autor: Ralf (Gast)
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Eben KEINEN Klarlack nicht benützen!
Irgend ein Typ bietet fertige Sensoren an. (Hier im Forum)
Warum nimmst du die nicht? Die würden funktionieren!

Autor: Johannes S. (jojos)
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Die fertigen Sensoren sind bekannt, in dem verlinkten Thread hat der 
Fred ja auch viel geschrieben.
Ich wollte aber einen kompakten Funksensor selber bauen, mit RFM69 Modul 
und kleinem µC drauf. Dabei dann gleich den Oszillator (Störsender mit 
relativ hohem Strombedarf) wegoptimieren. Eine Kapazitätsmessung habe 
ich gerade mit einem LPC824 auf dem Steckbrett hinbekommen. Den C-Sensor 
über 1MOhm über einen Portpin aufladen und die Zeit messen bis ein 
Schwellwert überschritten ist. Mit kleiner Lithium Batterie funkt der 
dann länger als die Pflanzen leben. Elektronik und Sensorfläche trenne 
ich dann und kann das WAF gerecht verstecken.

: Bearbeitet durch User
Autor: Mani W. (e-doc)
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Also, ich finde die Idee von Johannes sehr gut!

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Als Voraussetzungen für den Giesomat Sensor waren nie Funk gegeben.
Im Gegenteil. Er soll sogar drahtgebunden funktionieren.
Der Frequenzausgang wurde gewählt um vom System her so flexibel wie 
möglich zu sein.
Jeder möchte sonst wieder ein eigenes digitales Protokoll oder analogen 
Ausgangspegel haben.

Es gibt übrigends schon einige Nachbauten mit ESP und Funkanbindung.

Übrigends: Mit Klarlack wird der Sensor binnen 14 Tage unbrauchbar.

Apropos: Es nicht darum ob PET wasserdicht ist.
Es geht darum, wieviele Wassermoleküle aufgenommen werden -> 
diffundieren!!!
Das ändert die Eigenschaften des Dielektrikums für den Gebrauch als 
Sensor drastisch!

Glaub mir: Habe mir damals bei der Entwicklung meiner Giesomat Sensoren 
schon ein wenig mitgedacht und auch lange daran getüfftelt bis eine 
langzeitstabile Lösung herausgekommen ist.
Das war kein Schuss ins Blaue.

Übrigends: Bei meinen Sensoren kann man den Elektronikteil vom 
Sensorteil abtrennt.
DAFÜR sind die zwei Vias da.
Kann jederzeit eine andere Elektronik an den Sensorteil dran :-D

: Bearbeitet durch User
Autor: Rainer U. (r-u)
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Ich finde die Idee zum Nachbauen sehr geeignet - mal sehen, wie 
beständig die so ist. Aber wenn sie eine Saison hält - der Aufwand für 
das Wechseln 1x im Jahr ist minimal. Prima!

Ralf schrieb:
> Eben KEINEN Klarlack nicht benützen!

Wo steht, dass dieser benutzt wird?

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Johannes S. schrieb:
> Die beste Lösung ist bisher
> ein Versiegeln mit PU Spray oder Lack oder 2K Epoxy.

Hier ;-) Wie gesagt: Lack geht nicht!!!

Am meisten Zeit nimmt das "sich setzen" des Sensors in Anspruch (ca. 1 
Monat).
Daher sollte der Sensor schon länger als ein Monat im Einsatz sein.

Nochmals:
Lack geht gar nicht.

Es hat sich sogar herausgestellt, das Plastikspray untauglich ist !!!

Autor: Johannes S. (jojos)
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Fred R. schrieb:
>> ein Versiegeln mit PU Spray oder Lack oder 2K Epoxy.
>
> Hier ;-) Wie gesagt: Lack geht nicht!!!

danke, war vielleicht undeutlich ausgedrückt, das 'Lack' bezog sich hier 
auf das PU das es als Spray oder in flüssig gibt. Das Zeug ist nur sehr 
geruchsintensiv und sollte nicht unbedingt in der Küche verarbeitet 
werden. Laminieren ist einfacher und billiger.

Fred R. schrieb:
> Apropos: Es nicht darum ob PET wasserdicht ist.
> Es geht darum, wieviele Wassermoleküle aufgenommen werden ->
> diffundieren!!!
> Das ändert die Eigenschaften des Dielektrikums für den Gebrauch als
> Sensor drastisch!

Das teste ich gerade, zu PET findet man 0,3 % Wasseraufnahme. Entweder 
das Wasser bleibt in feuchter Erde grösstenteils drin und als Offset im 
Messwert, oder es diffundiert wieder raus und wird zur Schwankung im 
Messwert. Aber auch bei PU liegt die Wasseraufnahme nicht bei 0.

> Als Voraussetzungen für den Giesomat Sensor waren nie Funk gegeben.
> Im Gegenteil. Er soll sogar drahtgebunden funktionieren.

Bei Nutzpflanzen draussen stören die Kabel vielleicht weniger, bei 
Pflanzen auf der Fensterbank sieht das anders aus. Es gibt ja 
mittlerweile auch einen Lowcost Sensor mit BLE, das hat aber eine 
geringere Reichweite als die RFM 868 MHz Funkmodule.


Fred R. schrieb:
> Der Frequenzausgang wurde gewählt um vom System her so flexibel wie
> möglich zu sein.

naja, für einen RPi oder eine SPS ist die Frequenz zu hoch und man soll 
deine Frequenzteiler kaufen.

> Jeder möchte sonst wieder ein eigenes digitales Protokoll oder analogen
> Ausgangspegel haben.

flexibler als ein µC sind ein paar TTL Gatter wohl kaum, höchstens etwas 
billiger. Der µC kann ein normiertes analoges oder digitales Signal 
bereitstellen, man kann einen I2C oder SPI Slave implementieren und so 
mehrere Sensoren als Bus verdrahten. Meine Funknodes schlafen mit ca. 
1µA Ruhestrom und können sich selber wecken. Haben freie Eingänge für 
Temperatur (einfacher NTC analog eingelesen) oder Lichtsensoren. Der LPC 
den ich benutze hat 4 Analogkomparator Eingänge, da kann ich 4-Zonen 
Sensoren einlesen, 4 einzelne oder 2 x 2 Zonen. Die Sensorflächen werden 
mit der Schere ausgeschnitten und einlaminiert, das würde ich flexibel 
nennen. Der LPC824 kostet <2€, teurer als ein ATTiny, aber hat auch 32 
kB Flash und 8 kB Ram, genug um auch ein SSD1306 mit Grafik anzusteuern. 
Man darf nur keine Angst vor SMD haben oder lässt das in Stückzahlen vom 
Chinesen bauen.

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Autor: blumi (Gast)
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Johannes S. schrieb:
> Bei Nutzpflanzen draussen stören die Kabel vielleicht weniger, bei
> Pflanzen auf der Fensterbank sieht das anders aus.

Das könnte man unter Umständen auch anders sehen: Mir persönlich wäre 
bei der Tomaten  Paprika  Chili - Reihe (jährlich zw. 20 und 50 Töpfe 
gesamt) auf der südlichen Terrasse eine Funkanbindung sehr genehm.

Dort einen oder gar 2-3 Akkupacks witterungsgeschützt zu platzieren, 
wäre für mich weniger Aufwand, als durchgängig mit Kabeln zu arbeiten.

Wäre eine schöne Idee (vor allem hindern mich bis jetzt die Kosten an 
einer Realisierung), doch einen Laminator habe ich auch noch nicht... :)

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Johannes S. schrieb:
> naja, für einen RPi oder eine SPS ist die Frequenz zu hoch und man soll
> deine Frequenzteiler kaufen.
Oder du erhöhst einfach den Rückkoppelwiderstand.

Das mit der Isolierung wurde hier durchgekaut:
https://forum-raspberrypi.de/forum/thread/23082-er...

Da wurden weiss nicht mehr wieviele Isolierungen getestet!

Ja, Der PU Lack ist ein ganz eine besondere Duftumgebung.
Musst erstmal das Sicherheitsdatenblatt durchlesen :-D

Autor: Johannes S. (jojos)
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nach 4 Tagen im Wasser sieht der Sensor immer noch gut aus. Im Wasser 
zeigt der Komponententester jetzt 138 pF an, Startwert 142 pF. Das ist 
plausibel, das Wasser im Glas verdunstet ja. Damit taugt das auch als 
Füllstandssensor.
Wichtig ist der Wert bei trockenem Sensor, der hat sich nicht verändert, 
-4,2 pF. Negativ weil ich keinen Nullabgleich gemacht habe.
Eine andere Folie liegt auf dem Tisch, am µC der die Zeit misst bis der 
Kondensator über 1 MOhm auf grösser 20/31 * VDD aufgeladen ist. In der 
Luft sind das 85 µs (durch Steckbrett und 30cm Kabel habe ich schon 
knapp 100 pF), auf dem Tisch 88 µs und mit Arm draufgelegt 250 µs. Als 
Mittelwert über 4 Messungen stehen die Wete +/- 1 µs stabil, die Messung 
mit dem Umweg über einen Oszillator ist also nicht nötig (wenn der µC 
einen Analogkomparator hat).

blumi schrieb:
> as könnte man unter Umständen auch anders sehen: Mir persönlich wäre
> bei der Tomaten  Paprika  Chili - Reihe (jährlich zw. 20 und 50 Töpfe
> gesamt) auf der südlichen Terrasse eine Funkanbindung sehr genehm.

das war auch genau mein Einsatzgebiet, hatte auch 15 Töpfe mit Chilis 
draussen. Der Gefrierschrank ist noch voll, aber nächstes Jahr möchte 
ich wieder welche ziehen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Johannes S. (jojos)
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Noch ein Zwischenstand:
Einen ersten Sensor habe ich Wasserglas getestet. Etwa täglich mit dem 
Komponententester die Anzeige protokolliert. Die Anzeige war ein paar 
Tage lang etwa -4 pF, negativ evtl. weil der Tester nicht abgeglichen 
war. Nach etwa 6 Tagen ist die Anzeige von Kapazität auf R mit ca. 5 
Megaohm gewechselt. Am Sensor war kein Wassereindringen zu erkennen, 
aber ein dunkler Fleck auf dem Kupfer. Ich vermute da habe ich etwas 
Schweiss von meinen Fingern eingeschweisst, war ja sehr warm... Also 
beim Zusammenbau am Besten mit Handschuhen arbeiten.
Ein zweiter Sensor ist jetzt seit dem 29.05.2018 im Wasser. Den habe ich 
an mein Funkmodul angeschlossen und messe direkt die Kapazität wie 
beschrieben. Diser Sensor ist vom Mittelwert her stabil. Sprünge in den 
Messdaten kommen daher das ich verdunstetes Wasser nachgefüllt habe. 
Dann sind Tag/Nacht Schwankungen drin, wahrscheinlich durch Temperatur. 
Der µC läuft mit RC Oszillator und nicht mit Quarz und daher ist die 
Messung Ladedauer des Sensors auch Temperaturabhängig.
Dann ist noch viel Rauschen auf dem Signal das ich verbessern möchte. 
Jetzt nehme ich den Mittelwert aus vier Einzelmessungen, da eine Messung 
nur bis 250 µs dauert kann man da deutlich mehr Werte mitteln.
Nach Kondensatorspannung ein könnte ich den µC noch per __WFI() 
lahmlegen um Störungen auf der Versorgung zu minimieren. Den Sensor lade 
ich jetzt über einen Portpin auf, besser ist vielleicht den Sensor über 
den Komparatorpin kurzzuschliessen und zum Messen über den 1 Megohm R 
aufzuladen. Das spart auch einen GPIO. Oder wie bekommt man die Messung 
eines kleinen C sonst besser hin?
Zu den Charts: da steht noch Temperatur dran, das sind aber µS bis der C 
eine Schaltschwelle erreicht hat. Die beiden Diagramme gehören 
hintereinander, ich musste meinen RPi der die Daten sammelt aber 
zwischendurch mal neustarten.

Autor: Johannes S. (jojos)
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noch ein Update, die verrauschten Messwerte lagen hauptsächlich an 
Softwarefehlern.
Jetzt sind die Werte wesentlich stabiler. Ein Wert im Sensor wird aus 16 
Einzelmessungen gemittelt. Ich habe erstmal nur 1 µs Auflösung 
eingestellt, die liefert mir der mbed Systemtakt. Das reicht aber schon 
für 1-2 mm Auflösung wenn man das als Füllstandssensor nimmt.
Die Sensorfolie ist seit 3 Wochen im Wasser.

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Habe jetzt mal einen Beitrag über die genaue Funktion des Sensors 
erstellt:
http://www.hydrothyr.at/der-gies-o-shield-fuer-den...

Autor: Martin (Gast)
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Hallo Jojo,
Mir gefällt deine Idee für die sensoren.
Was nutzt du an schwingkreis?
Auch das Gatter?

Grüße

Autor: Johannes S. (jojos)
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Martin schrieb:
> Was nutzt du an schwingkreis?
> Auch das Gatter?

Hallo Fred,
nein, ich brauche nur einen 1 Megaohm Widerstand über den der 
Sensor/Kondensator aufgeladen wird. Ein Schwingkreis mit den grossen 
Sensorflächen ist ein Störsender! Das haben schon mehrere Leute gemerkt 
als sie mehrere der Sensoren nebenander betreiben wollten, die 
beeinflussen sich dann nämlich gegenseitig. Auch der Strombedarf ist 
unnötig hoch, ich setze auf Batteriebetrieb um die Kabel zu vermeiden.

Fred R. schrieb:
> Habe jetzt mal einen Beitrag über die genaue Funktion des Sensors
> erstellt:

schön, nur unbrauchbar für meinen Ansatz. Ein Arduino Nano reicht als 
einfacher autarker Kontroller, der hat analoge Komparator Eingänge. Und 
ein Relaismodul um eine Pumpe einzuschalten kostet beim Chinesen 50 ct. 
incl. Versand. Bauanleitung gibts hier: 
Beitrag "fab-giess-o-mat mit Arduino nano" bzw 
http://wiki.fablab-karlsruhe.de/doku.php?id=projek...

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Johannes S. schrieb:
> Hallo Fred,
> nein, ich brauche nur einen 1 Megaohm Widerstand über den der
> Sensor/Kondensator aufgeladen wird. Ein Schwingkreis mit den grossen
> Sensorflächen ist ein Störsender!

Warum antwortest du mir?
Habe mit der Frage nichts am Hut.
Habe nur den Link rein, damit nicht ständig gefragt wird, WIE der Sensor 
funktioniert.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> Das teste ich gerade, zu PET findet man 0,3 % Wasseraufnahme. Entweder
> das Wasser bleibt in feuchter Erde grösstenteils drin und als Offset im
> Messwert, oder es diffundiert wieder raus und wird zur Schwankung im
> Messwert. Aber auch bei PU liegt die Wasseraufnahme nicht bei 0.

Hallo Johannes,

Was machen die Testergebnisse?
Mein Sensor ist nun seit 4 Tagen am laufen, ich werde die Daten noch ein 
paar Tage weitersammeln. Aber ich habe schon wieder eine neue Idee. Dass 
Du den Sensor mit Funk anbinden willst, hatte ich zwar für mich zuerst 
mal ausgeschlossen, aber ganz ohne Kabel ist schon was wert. Hattest Du 
den ESP8525 mal in Erwägung gezogen? (Eventuell mit einem Attyni und 
RTC, wegen Comparator, der scheint zu fehlen, und um Strom zu sparen zu 
können)

Mein Gedanke, dass ähnlich Deinem Laminieren, der Sensor aber samt Hirn 
und Energieversorgung auf einer Platine sitzt, die dann ganz komplett 
ohne rauskommende Kabel in einen  entsprechend stabilen Vakuumbeutel 
(Siegelrandbeutel) vakuumiert und einschweisst wird. Die gibt es aus 
unterschiedlichen Materialien, oft PE/PA (ich denke kein Mischpolymer, 
sondern Schichtlagen, also OK) aber warum sollte reines PE nicht gehen?

Dann ist eine Energieversorgung über Solarzellen und Pufferakku möglich, 
aber wohl teuer und aufwendig. Aber nur mit Batterie ist das auch kein 
Problem! Einfach Beutel aufschneiden, Batterie tauschen, in neuen Beutel 
einschweissen, das kostet fast nix.

Vieleicht was für mich für nächsten Sommer..

Autor: Johannes S. (jojos)
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Wolfgang R. schrieb:
> Was machen die Testergebnisse?

hatte das gerade in dem RaspPi Forum gepostet weil da der User Zentris 
ja schon seit Jahren testet und hier etwas verprellt wurde: 
https://forum-raspberrypi.de/forum/thread/23082-er...

Ich hänge die Bilder aber hier auch nochmal ran.
Der Sensor hängt seit ein paar Wochen im Glas mit Wasser und jetzt sind 
zwei Finger breit verdunstet. Es hat sich eine Ablagerung auf dem 
Glasrand und dem Sensor gebildet. Die ist meiner Meinung nach für den 
Effekt verantwortlich das die Sensorwerte stark schwankten, nach dem 
abwischen der Kalk/Salz Ablagerung sind die Werte wieder stabil.
In der Erde habe ich das noch nicht getestet, da ist jetzt interessant 
ob das da auch passiert. Der Zentis benutzt die Ramser Sensoren nicht 
mehr und setzt auf die Xiaomi die langzeitstabiler sein sollen. Aber 
wenn die das gleiche Prinzip verwenden kann es nur an der anderen 
Sensorgeometrie liegen oder vielleicht haben die eine andere 
Beschichtung, darüber hatte ich nichts finden können. Ich finde das 
Ergebnis bisher jedenfalls nicht schlecht, der Sensor ist dicht und das 
war es was dieser Test erstmal zeigen sollte.

Eine Funklösung mit dem ESP hatte der Zentris in dem RaspPi Forum auch 
schon gebaut, der ESP ist mir aber zu stromhungrig. Bzw ich hatte mein 
Funkmodul schon vor Jahren als Test für ein PIR+RFM gebaut. Das 
funktioniert mit ein paar Modifikationen aber wunderbar auch als 
Temp/Hum Sensor mit SHT31 oder als Klingelmelder. Ruhestrom ist ca. 1,3 
µA mit selbst aufwecken, da kommt der ESP nicht ran. Auch der Peak beim 
Senden ist mit 40 mA moderat und funktioniert mit einer CR2032 oder 
einer 1/2 AA Lithium Zelle.
Das Funkmodul packe ich noch auf Github, die SW muss ich noch etwas 
renovieren bzgl. Header mit Copyrights. Habe mich gerade nur mit dem 
Raspberry und NodeRed rumgeärgert, das war etwas zickig aber läuft 
jetzt.
Für die Elektronik wollte ich ein kleines Gehäuse aus PETG 3D drucken 
und die Folie da in einen Schlitz mit Kontakten reinschieben, das sollte 
für den Einsatz im Garten dicht genug gegen Regenwasser sein.
Wünsche weiterhin maximale Erfolge.

Autor: Martin (Gast)
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Eine Frage hätte ich noch... Wie groß ist die Kapazität der sensoren 
ungefähr?

Autor: Johannes S. (jojos)
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in der Luft sind es wenige pf, komplett im Wasser geht das bis ca. 150 
pF. Das ist natürlich stark von der Größe abhängig und dazu kommt noch 
die Kapazität der Anschlussleitung als Offset. Die Zuleitung fängt 
natürlich auch Störungen ein und die würde ich daher möglichst kurz 
machen, ein geschirmtes Audiokabel könnte aber vrmutlich auch einen 
Meter lang sein.
Bei Auswertung mit dem analog Komparator erhält man mit R = 470k ... 1M 
Werte von 1 Tau im Bereich 0...150 µs. Das lässt sich mit einem µC gut 
auswerten.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> Eine Funklösung mit dem ESP hatte der Zentris in dem RaspPi Forum auch
> schon gebaut

Hallo Johannes,
stimmt, ich habe heut vormittag doch mal den ganzen Tread dort 
durchgelesen. Uff. Die Idee mit Einschweissen in einen Vakuumbeutel 
hatte Zentris ziemlich am Anfang auch gehabt - leider hat das dort 
keiner weiterverfolgt.

Johannes S. schrieb:
> Der Zentis benutzt die Ramser Sensoren nicht
> mehr und setzt auf die Xiaomi die langzeitstabiler sein sollen

Keiner hat dort (wie Du und ich) die Kapazität gemessen, es wurde mit 
den selber beschichtetetn Sensoren doch immer nur die Frequenz eines 
eingebauten Schwingkreises ermittelt. Mit all seinen Nachteilen (wie der 
Xiaomi misst, weiss keiner). Sehe ich das richtig?

Johannes S. schrieb:
> Die ist meiner Meinung nach für den
> Effekt verantwortlich das die Sensorwerte stark schwankten, nach dem
> abwischen der Kalk/Salz Ablagerung sind die Werte wieder stabil.

Sehe ich genauso. Leider hab ich bei meinem Sensor jetzt doch starkes 
Rauschen, nicht so schön glatt wie bei Dir nach Abwischen, seit ich ihn 
ins Wasser gehängt habe. Die ersten Tage hatte ich ihn nur in ein 
verschlossenes Einmachglas mit etwas Wasser drin, Messung Luft 100% relF 
(steht auf dem Balkon, Sonne ab 15:00), da wars ok. Ich vermute, 
vieleicht reicht meine Entladezeit im Code nicht aus, wenn die Kapazität 
so hoch ist. Hmm.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Wolfgang R. schrieb:
> Mit all seinen Nachteilen (wie der
> Xiaomi misst, weiss keiner). Sehe ich das richtig?

Der Xiaomi misst Erdfeuchte (auch kapazitiv?) und Leitwert (mit den 
verchromten Knöpfen). Und der scheint eine gute Beschichtung zu haben, 
mehr weiß ich auch nicht.
Der RC Schwingkreis mit dem HC14 ist auch Temperaturabhängig, was die 
Schaltung über einen Temperaturbereich von +/- 10°K macht wurde soweit 
ich weiss auch nichts gemessen.

> Ich vermute,
> vieleicht reicht meine Entladezeit im Code nicht aus, wenn die Kapazität
> so hoch ist. Hmm.

du entlädst doch über einen niederohmigen R, das geht sehr fix. Ich lade 
und entlade über den 1M R, da muss ich länger warten (habe jetzt 2 ms im 
Code).

Den Wassertest habe ich jetzt beendet und mal zwei Sensoren eingegraben. 
Dafür habe ich neue gemacht, zwei Flächen mit je 100 x 30 mm². Diese 
dann im Abstand von einmal etwa 5 cm und einmal 10 cm parallel versenkt, 
also wie ein richtiger Plattenkondensator. Die Erde war etwas feucht und 
der Wert war bei 190. Dann 150 ml Wasser dazwichen gegossen und der Wert 
ging um +15 auf 205 hoch, war auch ein Zeit stabil. Dann war ich einen 
Moment weg und der Wert war danach auf einmal bei 222. Da hatte mein 
Sohn gerade die Pflanzen auf dem Balkon gegossen :-) Der andere Sensor 
zeigt in feuchter Erde einen ähnlichen Wert von 194.
Mein einfaches Logging mit Javascript kann aber erstmal nur einen Wert 
aufzeichnen, das muss ich noch erweitern.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> du entlädst doch über einen niederohmigen R, das geht sehr fix. Ich lade
> und entlade über den 1M R, da muss ich länger warten (habe jetzt 2 ms im
> Code).

Na dann ist was anderes die Ursache. Bei mir 100R und 50ms.

Autor: Johannes S. (jojos)
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So unruhig sehen die Werte aber nicht aus. Du hast eine höhere Auflösung 
als ich, ich lese einen Sytemtimer mit 1us Auflösung aus.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> So unruhig sehen die Werte aber nicht aus.

Die Werte liegen zwischen 199 und 224, das sind 12,5% Schwankung. Der 
Sensor hängt ganz ruhig im verschlossenen Einmachglas mit Sensorfläche 
zu 95% eingetaucht. Temperaturbeeinflussung sehe ich nicht. Das finde 
ich so nicht zufriedenstellend.

Autor: Karl (Gast)
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Bilden sich Gasblasen an der Folie?

Autor: Johannes S. (jojos)
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nein, bei mir nicht (an den PE Folien). Bei beschichteten Sachen könnte 
schon etwas ausgasen wenn es nicht 100% ausgetrocknet ist.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Karl schrieb:
> Bilden sich Gasblasen an der Folie?

Ich weiss jetzt nicht, wen Du angesprochen hast. Aber bei mir sind viele 
Gasblasen am Sensor gewesen. Das könnte sogar Ursache für meine 
Schwankungen sein.


Johannes S. schrieb:
> Wünsche weiterhin maximale Erfolge.

Ein positives Zwischenergebnis von mir: ich hab den Sensor aus dem 
Wasser genommen, die Messwerte sind sofort auf 41 runter, also den Wert 
vor dem Wässern. Eine Wasseraufnahme scheint also nicht in relevanter 
Größenordnung stattzufinden (Beschichtung 2 x 220g/qm Glas in 
Epoxydharz).

Jetzt steckt auch meiner im Topf, und oha, die Werte sind noch höher als 
die Sensor komplett im Wasser, wie geht das denn? Na ja, jetzt messe ich 
erstmal weiter.

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Über die Beschichtung haben Zentris und Ich schon tausendmal 
geschrieben.
Epoxyd und PU gehen super.
Wie gesagt: Opoxyd habe ich persönlich nicht getestet.

PU ist lanzzeitstabil. Hatte bis noch keine Beanstandungen.
Mein Eigenen funktionieren auch noch immer (Seit 2014!!!).

@Wolfgang R.
Was meist du mit Glas?
Hast du Glas mit Epoxyd Harz auf die Platinen geklebt?
Wurde im RPI Forum positiv getestet,aber wegen der Bruchgefahr 
verworfen.

Ja. Zentris ist in diesem Forum gleich beliebt wie ich :-)

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Fred R. schrieb:
> Über die Beschichtung haben Zentris und Ich schon tausendmal
> geschrieben.

Ich hab mir wie gesagt den thread von Zentris im Rapi-forum gestern von 
Anfang bis Ende durchgelesen, so viel wurde da mit Epoxyd gar nicht 
getestet. Außerdem schriebst Du an anderer Stelle, es käme darauf an, 
EP-Harz sei nicht EP-Harz (was komplett richtig ist). Deshalb und wegen 
in anderen Quellen angegebenen Wasseraufnahmen über 1% war ich etwas 
unsicher und gespannt.

Fred R. schrieb:
> Mein Eigenen funktionieren auch noch immer (Seit 2014!!!).

So eine Erfahrungsbasis kann ich natürlich noch nicht vorweisen, mein 
Sensor ist ja gerade mal eine Woche alt,

Fred R. schrieb:
> Was meist du mit Glas?
> Hast du Glas mit Epoxyd Harz auf die Platinen geklebt?

Nein, Glasgewebe Leinwand mit einem Flächengewicht von 220g/qm in zwei 
Schichten mit Epoxydharz, ergibt ca 0,5mm Dicke.

Fred R. schrieb:
> Wurde im RPI Forum positiv getestet,aber wegen der Bruchgefahr
> verworfen.

Echt? Hab ich was überlesen oder in einem anderen Thread als der von 
Zentris?

Autor: Johannes S. (jojos)
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Fred R. schrieb:
> Ja. Zentris ist in diesem Forum gleich beliebt wie ich :-)

nein, du hast dich unbeliebt gemacht weil du ständig unter verschiedenen 
Namen im gleichen Thread schreibst um Werbung für deinen Shop 
unterzubringen. Bei Zentris/ Ralf W. war das Löschen leider eher ein 
Kollateralschaden beim Aufräumen.

Mein Sensor misst seit gestern in einem Topf mit Bittergurke auf dem 
Balkon. Nach dem Giessen gestern klettert der Wert immer noch, d.h. mit 
dem Verteilen der Feuchtigkeit bildet sich erstmal ein besserer 
Kondensator. Der Sprung um ca. 9:00 kommt daher das ich mit dem Finger 2 
cm tief in die Erde gefühlt habe, sieht sehr empfindlich aus der Sensor.

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Würden die Moderatoren meine !fixe! IP Adresse beobachten, wüsten sie, 
wenn ich einen anderen Namen verwenden würde.
VPN fange ich mir erst gar nicht an.

Um beim Thema zu bleiben:
Es wurde einmal ein Sensor gebaut (nicht der "kalorische Sensor"!), der 
dann in einm Laborglas vergossen wurde.
War aber zu unempfindlich.
Habe auch einen mit zwei Glasplattten, welcher seitlich mit 
Standardsilikon abgedichtet wurde.
Trat aber zuviel Feuchtigkeit ein, war zu teuer und zu empfindlich 
(Glasbruch).

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> sieht sehr empfindlich aus der Sensor.

Hmm, kannst Du das reproduzieren, also wiederholen? Und vieleicht mal 
zwei Finger oder was anderes reinstecken?

Also empfindliche Dinger sind das was wir da bauen auf jeden Fall, fragt 
sich nur, empfindlich auf was?!

Hintergrund: Seit mein Sensor im Topf steckt (11:00), zeigt er 
einerseits höhere Werte als komplett unter Wasser, andererseits sehr 
starkes Rauschen.
Den Grund für das Rauschen habe ich gefunden - ein Steckernetzteil (für 
was anderes) in 30cm Enfernung. Nach dessen Deaktivierung (14:00) ist 
der Verlauf deutlich ruhiger, aber es bleibt ein ungutes Gefühl wegen 
möglicher weitere Störsignale. Hab keine Idee, wie dem begegnen, ich 
kann ja keinen faradayschen Käfig um meine Tomaten bauen. Der Grund für 
die hohen Werte ist mir auch noch schleierhaft.

Es bleibt spannend.

Fred R. schrieb:
> Um beim Thema zu bleiben:
> Es wurde einmal ein Sensor gebaut (nicht der "kalorische Sensor"!), der
> dann in einm Laborglas vergossen wurde.
> War aber zu unempfindlich.
> Habe auch einen mit zwei Glasplattten, welcher seitlich mit
> Standardsilikon abgedichtet wurde.
> Trat aber zuviel Feuchtigkeit ein, war zu teuer und zu empfindlich
> (Glasbruch).

Eben, keiner hat in dem Thread Epoxyd benutzt, um Deine Sensoren zu 
versiegeln, und keiner hat Epoxyd benutzt, um Glasplatten auf einen 
Sensor zu kleben.

: Bearbeitet durch User
Autor: Karl (Gast)
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Fred R. schrieb:
> Über die Beschichtung haben Zentris und Ich schon tausendmal
> geschrieben.

Es gibt ja auch tausend verschiedene Epoxys. Solange Du keine konkreten 
Typen nennst, ist das nur Marketinggeschwafel um Deinen eigenen Kram zu 
promoten. Da musst Du Dir schon vorwerfen lassen, dass das nervt.

> Epoxyd und PU gehen super.

Und nehmen beide definitiv Wasser auf. Wie die meisten Kunststoff, da 
ist immer genug Platz zwischen den langkettigen Molekülen, damit Wasser 
eindiffundieren kann.

Ausnahmen sind stark hydrophobe Kunststoffe wie PTFE, PET...

Und das Problem der sich ablösenden Erde bei Trocknung ignorierst Du 
auch geflissentlich.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Karl schrieb:
> Solange Du keine konkreten
> Typen nennst

Hallo Karl,

bedingt hast Du recht, so trifft es auch auf mich zu.
Also ich habe verwendet:
- Harz und Härter HP-E25KL-4000 von HP-Textiles
- Glasgewebe 220g/qm Bindung Leinwand, Silan-Schlichte
- Abreissgewebe PA Köper 90g/qm (entfernt, eigentlich wollte ich noch 
Lackieren, ist wegen Ungeduld aber zurückgestellt worden)
- Aushärtung unter Druck, um einen möglichst hohes Verhältnis Glas/Harz
zu erreichen, mehr als 60/40 Gewicht ist aber eher unwarscheinlich
- Nachhärtung im Ofen bei 70°C 3h
Dicke >= 0,5mm

Ansonsten finde ich ohne Partei ergreifen zu wollen das fred_ram bashing 
manchmal anstrengend, weil es den Fokus vom eigentlichen lenkt.

Karl schrieb:
> Und das Problem der sich ablösenden Erde bei Trocknung ignorierst Du
> auch geflissentlich.

Ein Sensor ist mit einer dicken Auflage gegen Abreissen relativ immun, 
so lange die Dicke der Auflage in der Größenordnung der Ablösespalte 
oder darüber bleibt und die Dielektrizitätzkonstante der Auflage im 
Verhältnis zu Luft dieser deutlich näher ist als die zu feuchter Erde. 
Richtig?

Ich habe heute mit meinem Sensor einige Male herumgestochert, die Werte 
(sollten linear zur Kapazität sein) sind durch die dicke Auflage immer 
sehr ähnlich. In der Erde zwischen 250 und 350 (auch wenn ich der Erde 
die Leiterplattenrückseite zukehre und zwischen Vorderseite und 
Kübelrand eine Luftspalt bleibt) und im Gegensatz an der Luft 40-50. Zum 
Vergleich: noch vor der Beschichtung in die Hand genommen hatte ich 
Werte bis 2000.

Grüße wo

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Wolfgang R. schrieb:
> Der Grund für
> die hohen Werte ist mir auch noch schleierhaft.

Vermutlich die höhere Leitfähigkeit des feuchten Bodens gegenüber klarem 
Wasser. Teste mal mit etwas Salz im Wasser.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Jobst Q. schrieb:
> Teste mal mit etwas Salz im Wasser.

Ehrlich gesagt will ich nicht ohne Grund wieder mit Wassertests 
anfangen, ist denn die Dielektrizitätseigenschaft (wir messen kapazitiv, 
nicht resistiv) von (mäßig) salzigem Wasser wesentlich anders? Kann ich 
mir nicht vorstellen.

wo

Autor: Martin (Gast)
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Meine aktuelle Idee ist es mit dem Mpr121 zu versuchen. Mit diesem 
lassen sich ja auch bis zu 12 Kapazitäten per i2c messen.... Ich schau 
gleich mal das ich code zusammen bekomme....

Autor: Johannes S. (jojos)
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ich habe gerade mal 2 TL Salz in 0,2L Wasser gegeben, das hat den Sensor 
nicht beeindruckt, der Wert von 179..180 hat sich keinen Ticken 
verändert.

Was aber einen deutlichen Einfluss haben dürfte ist die Temperatur der 
feuchten Erde:

Wasser  88 (0°C)
Wasser  81,1 (18°C)
Wasser  73,4 (40°C)

(aus 
https://www.spektrum.de/lexikon/physik/dielektrizi...)

Also zumindest bei grossen Schwankungen draussen.

In meinem Diagramm das ich zuletzt gepostet hatte geht es mit gleicher 
Steigung rauf, 263. Irgendwann muss ja mal der Wendepunkt kommen wenn es 
trockener wird.

Wolfgang R. schrieb:
> In der Erde zwischen 250 und 350 (auch wenn ich der Erde
> die Leiterplattenrückseite zukehre und zwischen Vorderseite und
> Kübelrand eine Luftspalt bleibt) und im Gegensatz an der Luft 40-50. Zum
> Vergleich: noch vor der Beschichtung in die Hand genommen hatte ich
> Werte bis 2000.

Meine Beobachtung war ja das die Empfindlichkeit bei den beiden Platten 
nebeneinander direkt an der Oberfläche am größten ist. Wie bei den Tests 
mit dem Weisser Sensor die ja auch im RaspPi Forum zu sehen sind. Die 
Rückseite mit FR4 als Isolator macht das Epsilon sehr klein und von 
dieser Seite ist der Sensor unempfindlich. Wenn ich meine Folie aus dem 
Wasser ziehe und da noch dünner Wasserfilm drauf ist bleibt der Wert 
auch hoch und geht erst nach trockenwischen runter.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Martin schrieb:
> Meine aktuelle Idee ist es mit dem Mpr121 zu versuchen.

könnte auch gehen, aber je nach µC bekommt man ja 1..4 Sensoren direkt 
dran. Mehr macht für mich keinen Sinn, dann werden die Kabel lang und 
störanfällig. Aber vielleicht hat der IC ja bessere Filter drin.

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Wolfgang R. schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>> Teste mal mit etwas Salz im Wasser.
>
> Ehrlich gesagt will ich nicht ohne Grund wieder mit Wassertests
> anfangen, ist denn die Dielektrizitätseigenschaft (wir messen kapazitiv,
> nicht resistiv) von (mäßig) salzigem Wasser wesentlich anders? Kann ich
> mir nicht vorstellen.
>
> wo

Die Kapazität ist anders, wenn die Eigenschaften hinter dem Dielektrikum 
anders sind. Es ändert sich sozusagen die Form. Stell dir den 
Unterschied vor, wenn dahinter ein Blech ist oder eine Kunststoffplatte.

Beim Blech wäre es eine Serienschaltung zweier Kondensatoren mit jeweils 
geringem Abstand. Sonst wäre es ein weiter Weg für das elektrische Feld 
durch das Wasser, das wirkt wie ein großer Abstand der Platten. Das 
Wasser hat eine hohe Dielektrizität, mit einer Kunststoffplatte 
(niedrige Dielektrizität) wäre die Kapazität noch kleiner.

Autor: Johannes S. (jojos)
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hier sind zwei Videos von meinem Test mit µC und Ausgabe auf Oled 
Display. In der obersten Zeile werden der Mittelwert, StdDev und Range 
von einem Messzyklus á 128 Werte angezeigt.
Im ersten sieht man die 50 Hz Störung wenn ich als Antenne an den Sensor 
komme, im zweiten der Salztest. Da ändert sich der Wert etwas, das ist 
aber eine normale Streuung wenn ich etwas am Aufbau wackele oder dem 
Glas näher komme.

Youtube-Video "TestCapSensorNoise"
Youtube-Video "TestCapSensorSaltwater"

Autor: Karl (Gast)
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Es existieren hier offenbar etwas falsche Vorstellungen, was gemessen 
wird.

Beim Eintauchen in Wasser ist die gemessen Kapazität die der Elektroden 
zum Wasser. Es gibt zwei Kondensatoren mit der Isolierschicht als 
Dielektrikum, die vom Wasser verbunden werden. Daher spielt auch der 
Abstand der Elektroden keine Rolle, einzig die Eintauchtiefe entscheidet 
über die gemessene Kapazität. Und eine Änderung des Dielektrikums durch 
eindiffundierendes Wasser (er 80 vs. er 1..2). Der Leitwert ist auch bei 
ungesalzenem Leitungswasser ausreichend hoch, so dass der kapazitive 
Anteil überwiegt. Es erfolgt eine wirkliche Kapazitätsmessung.

Bei Erde kommt zur Kapazität der Elektroden ein erheblicher Widerstand 
dazu. Daraus ergibt sich ein komplexer Leitwert mit kapazitivem und 
ohmschen Anteil. Die scheinbare Kapazitätsänderung ist erstmal eine 
Änderung des komplexen Leitwertes. Wenn allerdings weitere Dreckeffekte 
dazukommen wie teilweise Luftspalten zwischen Elektrode und Erde, also 
verringerte Kondensatorfläche, ändert sich auch der kapazitive Anteil.

Um sowohl kapazitiven als auch ohmschen Anteil bestimmen zu können, muss 
man bei fester Frequenz den Widerstand und die Phasenverschiebung 
ermitteln. Ein Aufwand, den sich die üblichen Sensoren schenken. Aus 
denen bekommt man nur einen Summenwert, der dann als Kapazität 
interpretiert wird.

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Karl schrieb:
> Es gibt ja auch tausend verschiedene Epoxys. Solange Du keine konkreten
> Typen nennst, ist das nur Marketinggeschwafel um Deinen eigenen Kram zu
> promoten. Da musst Du Dir schon vorwerfen lassen, dass das nervt.

Persönlich habe ich folgendes probiert:
Mühlmeier
Avanti 900 Epoxidharz
Avanti 901 Epoxidhärter

Habe extra eine Rechnung aus der buchhaltung rausgesucht.

>> Epoxyd und PU gehen super.
>
> Und nehmen beide definitiv Wasser auf. Wie die meisten Kunststoff, da
> ist immer genug Platz zwischen den langkettigen Molekülen, damit Wasser
> eindiffundieren kann.
>
> Ausnahmen sind stark hydrophobe Kunststoffe wie PTFE, PET...

Funktionieren seit Jahren!
Wieviel Wasser die jetzt gezogen haben, kann ich nicht sagen.
Empfindlichkeit scheint nicht beiinflusst worden zu sein.

Habe wie gesagt die Sensoren mehrere Wocehn in Wasser eingelegt und 
vorher / nachher gewogen.
Mit einer "Kokswaage" bei einem Labor.
Nein ich rufe dort jetztnicht an, welcher Type oder Marke.
War aber µg genau und mit einem Glaskasten rundherum.

> Und das Problem der sich ablösenden Erde bei Trocknung ignorierst Du
> auch geflissentlich.

Hat sich bei mir wie bereits erwähnt nicht gezeigt.
Anderseits:
Wo wäre das Problem? Sensor meldet: Trocken.
Es wird gegossen.
Die Erde haftet erneut an.

Sehe da jetzt kein Problem.

Nochmals zur Chemie:
Habe da extra einen Verfahrentechniker von Mubea Carbotech kontaktiert.
Die arbeiten mit x verscheidenen Harzen.
Dort ist mir auch das PU empfohlen worden.

Welches PU System ich genau verwende ist mein Geheimnis.

Aber Urethan 71 geht genauso, für daheim.
Da gibt es Langzeittests von Zentris.

Wegen desn Salzen:
Ja die beinflussen die Messung!
Die lagern sich nämlich an.
Die Anlagerung vermehrt sich aber nicht und stellt sich nach gewisser 
Zeit auf ein Niveau ein.

: Bearbeitet durch User
Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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BTW:
Seit zwei Jahren gibt es auch einen fertigen "Capacitance-to-Digital
Converter":
https://download.mikroe.com/documents/datasheets/f...

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Karl schrieb:
> Es existieren hier offenbar etwas falsche Vorstellungen, was gemessen
> wird.

Ehrlich gesagt, ich hab keine Vorstellung, was mein Sensor alles misst. 
Ich weiss nur was er sollte, bei unterschiedlichem Wassergehalt der Erde 
einen verwertbaren Unterschied feststellen. Ohne zu viel Störungen. Das 
tut er noch nicht...

Jobst Q. schrieb:
> Die Kapazität ist anders, wenn die Eigenschaften hinter dem Dielektrikum
> anders sind. Es ändert sich sozusagen die Form. Stell dir den
> Unterschied vor, wenn dahinter ein Blech ist oder eine Kunststoffplatte.
>
> Beim Blech wäre es eine Serienschaltung zweier Kondensatoren mit jeweils
> geringem Abstand. Sonst wäre es ein weiter Weg für das elektrische Feld
> durch das Wasser, das wirkt wie ein großer Abstand der Platten. Das
> Wasser hat eine hohe Dielektrizität, mit einer Kunststoffplatte
> (niedrige Dielektrizität) wäre die Kapazität noch kleiner.

Ich habe jetzt mal ein Blech ins Wasser gehängt (Abstand zum Sensor 
2,5mm), quasi als Ersatz für die Leitfähigkeitserhöhung durch Salzen. 
Allerdings nur in Simulation mit femm. Die Kapazität des Sensors steigt 
dann grob um 3 - 5%. Das ist, wie von mir vermutet, irrelevant gering. 
Das deckt sich auch mit den Messungen von Johannes

Autor: Karl (Gast)
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Wolfgang R. schrieb:
> Ehrlich gesagt, ich hab keine Vorstellung, was mein Sensor alles misst.

Naja, der Witz ist halt, dass offenbar die Vorstellung existiert, ich 
hänge da zwei isolierte Elektroden rein, und dann verhält sich die Erde 
wie ein Kondensator, die Dielektrizit ändert sich mit der Feuchte und 
ich muss nur die Kapazität messen.

Real verhält sich die Erde wie ein ziemlich mieser Kondensator mit 
Reihen- und Parallelwiderstand, wo sich neben Dielektrikum eben auch der 
Leitwert ändert.

Mit der Kapazitätsmessung erfasst man nur einen Teil der Änderungen, und 
dann gibt jedes Messverfahren - RC Generator, Aufladung, Qtouch, 
Schwingkreis mit LM311, und dann noch im Frequenzbereich von einigen kHz 
bis MHz - noch andere Werte.

Nicht verwunderlich, dass die Werte so wenig vergleichbar sind.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Karl schrieb:
> Naja, der Witz ist halt, dass offenbar die Vorstellung existiert, ich
> hänge da zwei isolierte Elektroden rein, und dann verhält sich die Erde
> wie ein Kondensator, die Dielektrizit ändert sich mit der Feuchte und
> ich muss nur die Kapazität messen.

Danke erstmal für deine Erläuterungen,
so habe ich es auch verstanden, ich verstehe noch nicht was ich da mit 
dem Leitwert zu tun habe. Trockene Erde hat ein kleines e, Wasser ein 
grosses. Je feuchter die Erde desto mehr Wasser und damit mehr 
Kapazität, die grössere Kapazität kann man ja auch messen. Das die jetzt 
noch Frequenzabhängig ist stört mich eigentlich nicht weil ich nur mit 
einem Verfahren rangehe und ich nur relative Werte für den Zustand 
zwischen tocken und nass brauche. Absolutewerte will hier keiner 
vergleichen, das ist denke ich klar.
Ich hätte jetzt noch vermutet das ein Aufbau mit gegenüberliegenden 
Platten besser wäre, deshalb habe ich die jetzt mal so angeordnet. Habe 
heute morgen mal schnell gemessen, das Kap.Messgerät zeigte 230 pF in 
feuchter Erde, der andere Topf der noch nasser war müsste noch mehr 
haben. Da bin ich jetzt mit 2 ms Entladung über 1 MegOhm zu sparsam bei 
16 Messungen nacheinander und bekomme deshalb wieder steigende Werte.

Fred R. schrieb:
> Seit zwei Jahren gibt es auch einen fertigen "Capacitance-to-Digital
> Converter":

danke, nur mit dem µC geht es ja auch und so spezielle ICs sind wieder 
teuer und komplex, Martin hat mit dem Mpr121 ja auch so etwas gefunden. 
Probiert es aus und teilt die Ergebnisse.

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Das war aber immer klar.
Nur Einige hier gehen fix davon aus, vergleichbare Sensoren zu 
erstellen.
JEDER, wirklich JEDER Sensor verhält sich anders und muss anfangs 
"abgeglichen" werden.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> hier sind zwei Videos von meinem Test mit µC und Ausgabe auf Oled

Das mit dem Oled ist aber schick, gefällt mir.

Johannes S. schrieb:
> Im ersten sieht man die 50 Hz Störung wenn ich als Antenne an den Sensor
> komme,

Ich habe heute zum Spaß mal einen Sensor ohne Bauteile in die Erde (Topf 
auf Balkon) gesteckt und ein Osziloskop angeschlossen. Da war was los. 
Als nächstes habe ich die Erde geerdet, Schaschlik-Spieß an Schutzleiter 
der Steckdose geklemmt. Dann war Ruhe. Die Abweichungen der Messwerte 
vom aktiven Sensor sind aber, nachdem es nächtens so ab 0:00 ohne 
Erklärung ruhiger geworden war, wieder nach oben gegangen (7:30).

Als nächstes (10:30) habe ich Sensor-GND mit Erde verbunden, jetzt sind 
die Schwankungen so gering wie ich mir das vorstelle, aber glücklich bin 
ich darüber nicht, die Massen miteinander und Erde verbunden zu haben, 
hier im Forum habe ich einiges darüber gelesen, aber auch 
widersprüchliches.

Nebeneffekt ist, dass die Messwerte höher sind, habe ja nun so eine Art 
Elko (Könnte man eigentlich sogar die Fläche vom Sensor, die mit Masse 
verbunden ist ganz weglassen)

Autor: Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)
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Rate mal, warum die Sensorflächen bei meinem zwischen zwei Gattern sind?
Richtig: Wegen dem Masseinfluss.
Zwischen den Gattern fällt der Einfluss weg.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Fred R. schrieb:
> Rate mal, warum die Sensorflächen bei meinem zwischen zwei Gattern sind?
> Richtig: Wegen dem Masseinfluss.
> Zwischen den Gattern fällt der Einfluss weg.

Schon klar, gibt dafür halt andere Einflüsse.

Bei meiner ersten Schaltung (noch ohne den 74HC237, der nur den Sensor 
einschaltet, von dem gemessen wird. Warum hast Du eigentlich bei Deinem 
shield nicht was ähnliches gemacht?) und Deinen Sensoren, hatten sich 
zwei ca 50cm voneinander entfernt auf die gleiche Frequenz gegenseitig 
eingeschwungen, völlig unabhängig davon, wie feucht die Erde beim einen 
oder anderen war. Nicht so toll.

Karl schrieb:
> Wenn allerdings weitere Dreckeffekte
> dazukommen wie teilweise Luftspalten zwischen Elektrode und Erde, also
> verringerte Kondensatorfläche, ändert sich auch der kapazitive Anteil.

Bei Johannes sollte der Einfluss von Luftspalten zwischen 
Sensoroberfläche und Erde einen wesentlich geringeren Einfluss haben, er 
hat doch die Flächen visavis angeordnet (bei der Messanordnung im Topf, 
nicht bei denen im Glas)

Autor: Johannes S. (jojos)
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Ich hatte mich jetzt erstmal um die Auswertesoftware gekümmert und 
NodeRed, InfluxDB und Grafana auf dem RPi installiert. Damit bekommt man 
tatsächlich recht schnell zeitbasiertes logging und eine Visualisierung 
konfiguriert, gefällt mir. Die Tabellenstruktur muss ich nochmal 
überarbeiten, die ist noch nicht gut aber erstmal lasse ich bis Samstag 
Werte sammeln.
In dem Grafana Diagramm sieht man wie der Feuchtewert seit der 
Installation vor 3 Tagen stetig steigt. Bis heute nachmittag, wo die 
Sonne wieder ordentlich rauskam. Der Temperatur/Luftfeuchte Sensor sind 
ein eigener Funknode und die Box liegt etwa 1,5 m neben dem 
Pflanzkasten. Da wird zuviel Temperatur angezeigt wenn die Sonne 
draufscheint, ist noch der erste Prototyp vom Gehäuse aus schwarzem PLA, 
nicht gut...
Dann habe ich einen zweiten Sensor im Topf, da ist aber keine 
kontinuierliche Messung dran weil der Funknode nicht im Gehäuse ist und 
Regen abbekommen hätte. Ich hatte aber gesten morgen mit dem 
Komponententester gemessen, da waren es noch ca. 235 pF, heute morgen 
254 pF und nachmittags in der Sonne 245 pF und jetzt ging es wieder hoch 
auf über 250 pF. Der Sensor hat also den gleichen Trend wie der in dem 
Planzkasten, auch mit anderer Messmethode (der Komponententester hatte 
eine Testfrequenz von 200 kHz). Daher möchte ich mal ausschliessen das 
ich starke Temperatureinflüsse oder Fehler in der Messung mit meiner 
Sensorelektronik  habe.
Habe jetzt neue Breakoutboards für den LPC824 (wie in dem Video) 
bekommen und baue damit am WE noch weitere Funknodes und schliesse dann 
nochmal die alte Sensorgemometrie zum Vergleich an.

Autor: Jobst Q. (joquis)
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Fred R. schrieb:
> Rate mal, warum die Sensorflächen bei meinem zwischen zwei Gattern sind?
> Richtig: Wegen dem Masseinfluss.
> Zwischen den Gattern fällt der Einfluss weg.

Versteh ich nicht. Masse ist doch das Bezugspotential. Mit Masse an 
einer Sensorfläche hast du eine Antenne für Störeinflüsse, nämlich die 
andere.  Bei deiner Schaltung hast du zwei.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> In dem Grafana Diagramm sieht man wie der Feuchtewert seit der
> Installation vor 3 Tagen stetig steigt.

Hallo Johannes,
das stetige Steigen finde ich seltsam. Das kenne ich nur von den 
Ramser-Sensoren. Wenn ich meinen in die Erde stecke, ist der Wert gleich 
da und verändert sich (bis jetzt) nur minimal, auch wenn mal die Sonne 
scheint.

Wolfgang R. schrieb:
> Bei Johannes sollte der Einfluss von Luftspalten zwischen
> Sensoroberfläche und Erde einen wesentlich geringeren Einfluss haben, er
> hat doch die Flächen visavis angeordnet (bei der Messanordnung im Topf,
> nicht bei denen im Glas)

Das ist glaube ich Quatsch.
Ich habe Deinen Sensor mal skizzenhaft in femm modelliert. Zwei 
Leiterflächen je 30 x 100mm in 50mm Abstand. in Folie beidseitig 0.125mm 
gepackt. Sollte in etwa entsprechen. Medium Wasser. Die ermittelte 
Kapazität sind 185pF (Bild cc), nicht so weit weg von Deinem gemessenen 
Wert. mit Luftschichten 0,5mm auf beiden Sensoren (dem jeweils anderen 
Sensor zugewandt) sinkt die Kapazität deutlich auf 112pF (Bild dd).

: Bearbeitet durch User
Autor: Hagen R. (hagen)
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Hi Wolgang

du schreibst was von 185pF und 112pF. Anhand deiner FEMM Simulationen 
kann ich nicht erkennen wie du auf diese Zahlen kommst. Kannst du mir 
bitte erklären wie du das berechnet hast?

Gruß hagen

Autor: Johannes S. (jojos)
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Hallo Wolfgang,
muss gleich erstmal weg, deshalb nur kurz:
das stetige Steigen erkläre ich mir so das der grösste Effekt quasi die 
Füllstandsmessung ist. In trockener Erde ist der Füllstand Null, dann 
giesse ich oben Wasser drauf. Jetzt entsteht langsam von oben nach unten 
eine homogene feuchte Erde, der Füllstand steigt. Wenn oben die Sonne 
drauf knallt wird es oben wieder trocken, der Füllstand sinkt etwas. 
Sonne weg, die Feuchtigkeit verteilt sich durch Osmose wieder und der 
Füllstand steigt. Heute gibt es ja wieder viel Sonne, da dürfte der Wert 
dann kräftig fallen weil das Wasser ja mal weniger werden muss.
Es gibt zwar auch den Effekt das das er von der Wassertemperatur 
abhängt, aber die Erde speichert ja erstmal und die Temperatur ist nur 
oben an der Oberfläche anders.
Deine Simulation ist auch gut, die Werte sehen plausibel aus. Ich kann 
die Flächen später mal in Wasser halten und die Kapazitäten messen.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Hagen R. schrieb:
> du schreibst was von 185pF und 112pF. Anhand deiner FEMM Simulationen
> kann ich nicht erkennen wie du auf diese Zahlen kommst. Kannst du mir
> bitte erklären wie du das berechnet hast?

Hallo Hagen,

Bei 5V gegen 0V hat jede Elektrode die halbe Ladung.
Die Kapazität C ist Q/V,
im ersten  Fall C=2*(4,6e-10)/5 = 1,85e-10 = 185pF
im zweiten Fall C=2*(2,8e-10)/5 = 1,12e-10 = 112pF

richtig?

Johannes S. schrieb:
> Jetzt entsteht langsam von oben nach unten
> eine homogene feuchte Erde,

Hallo Johannes,
das braucht aber keine 2 Tage, eher Minuten bis Stunden, der Topf ist 
nicht so groß, oder? Ich vermute was anderes, aber das wird sich schon 
noch zeigen.
In diesem Sinne -> Weitermessen!

Autor: Bernd K. (prof7bit)
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Wolfgang R. schrieb:
> Bei 5V gegen 0V hat jede Elektrode die halbe Ladung.

Kann ich nicht nachvollziehen. Du hast beim Laden soundsoviel C von der 
einen auf die andere Platte verschoben, ich sehe nicht wo die sich in 
zwei Hälften aufteilen sollen.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Bernd K. schrieb:
> Du hast beim Laden soundsoviel C von der
> einen auf die andere Platte verschoben, ich sehe nicht wo die sich in
> zwei Hälften aufteilen sollen.

Hallo Bernd,
das mit dem "C",
also C (Kapazität) (oder meinst Du Coulomb?, ich glaub fast, das meinst 
Du) hab ich glaub ich beim Laden nicht verschoben, sondern nur Q 
(Ladung, in C). Zwei Hälften weil hab ich hier gelesen:
siehe Anhang Seite 21 Absatz 3.

Lasse mich gerne eines Besseren belehren, wenn ich was falsch gemacht 
habe.

wo

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Wolfgang R. schrieb:
> Lasse mich gerne eines Besseren belehren, wenn ich was falsch gemacht
> habe.

Hier die femm Dateien, falls jemand von den Profis (ich bin keiner) mal 
mein Ergebnis falsifiziern möchte.

Johannes S. schrieb:
> Ich kann
> die Flächen später mal in Wasser halten und die Kapazitäten messen.

Bitte lass Deinen Sensor in der Erde. Der Messwertverlauf dort ist doch 
spannender und wichtiger als irgendwelche Simulationsergebnisse zu 
relativieren.

Autor: Bernd K. (prof7bit)
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Wolfgang R. schrieb:
> Zwei Hälften weil hab ich hier gelesen:
> siehe Anhang Seite 21 Absatz 3.

So wie ich das sehe modellieren die in dem Beispiel nur den halben 
Kondensator, gespiegelt an der Y-Achse.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Danke für die Beiteiligung und die guten Analysen hier!

Mein Sensor in der Balkonpflanze 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Bittermelone) zeigt immer noch das 
gleiche Verhalten: Kapazität steigt, bei Sonneneinstrahlung fällt sie. 
Die Pflanze sieht noch gesund aus, bei voller Sonne rollen sich einige 
Blätter etwas ein und hängen, morgens sind die wieder komplett 
ausgetreckt. Bei den vielen Blättern sollte man meinen die saugt wie ich 
mein Bier bei der Hitze, aber die Pflanze scheint sich das besser 
einzuteilen :-) Wenn ihr bessere Erklärungen für das steigen/fallen der 
Werte habt dann her damit. Ich hatte hier 
Beitrag "Re: YACMS - noch ein kapazitiver Feuchtigkeitssensor" ja schon mal 
geschrieben das das Epsilon r auch von der Temperatur abhängt, ein delta 
T von 20°K macht gute 10 % aus, das könnte ich im Wasserglas testen. 
Bzw. die FEMM Simu müsste das doch auch hergeben?

Im zweiten Topf kontrolliere ich weiter sporadisch, das Verhalten ist 
aber auch da gleich. Diesen zweiten Sensor kann ich für andere Tests 
nochmal rausziehen.

Die Erde ist nur an der Oberfläche trocken, etwas tiefer fühlt es sich 
feucht an. Das zeigt für mich wieder das geringe Feuchtigkeit reicht um 
einen Kondensator zu bilden, es verhält sich nicht so linear wie man es 
sich wünschen würde.

: Bearbeitet durch User
Autor: Johannes S. (jojos)
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Jugend forsscht weiter, Tests im Wasser:
Die Folien auf eine 1,5 mm starke Kunststoffplatte fixiert und in Wasser 
getaucht.
Sensor (+Kabel) in Luft: ca. 60 pF
auf ABS Platte mit 1,5 mm Abstand: ca. 70 pF
in Wasser 25 °C : 602 pF
in Wasser 53 °C : 615 pF
in Wasser 5°C : 615 pF
Ich habe nicht kontinuierlich erhitzt sondern immer neues Wasser 
genommen, der 5° Wert ist mit Eiswürfeln. Damit habe ich am 'Messaufbau' 
gewackelt und die Werte haben eine Streuung von ca. +/- 4 pF. Sicher ist 
aber das der Temperatureinfluss doch gering ist. Und auch die 
Simulationsergebnisse liegen damit auch etwa Faktor 3 daneben.
Die Folie mit den zwei Streifen 135 x 15 mm nebenander und kürzeren 
Kabeln hat in Luft 10 pF und im Wasser 375 pF. Das entspricht ziemlich 
genau dem Wert des grösseren Sensors wenn man die Flächen im Verhältnis 
betrachtet. D.h. die Anordnung hat auch keinen wesentlichen Einfluss, 
zumindest in Wasser mit dem grossen er.
Ich hätte wohl in Physik früher besser aufpassen sollen :-) Aber dafür 
habe ich Kollegen die studierte Physiker sind und mit denen ich nächste 
Woche mal darüber diskutieren kann.
Noch ein Nachtrag:
Beim rausziehen der Sensoren aus dem Topf habe ich auf der Folie eine 
hauchdünne Schicht Feuchtigkeit gesehen. Die sorgt schon dafür das die 
Werte höher sind. Wenn die Folie also mit der Zeit gleichmässig benetzt 
steigen die Werte oder bleiben hoch. Ich hatte die Folien dann mal quer 
in die feuchte Erde gepackt und die Erde fest angedrückt. Vorher, 
senkrecht eingebaut hatte ich ja ca. 250 pF, quer dann 315 pF.

: Bearbeitet durch User
Autor: Gerd E. (robberknight)
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Johannes S. schrieb:
> in Wasser 25 °C : 602 pF
> in Wasser 53 °C : 615 pF
> in Wasser 5°C : 615 pF
> Ich habe nicht kontinuierlich erhitzt sondern immer neues Wasser
> genommen, der 5° Wert ist mit Eiswürfeln. Damit habe ich am 'Messaufbau'
> gewackelt und die Werte haben eine Streuung von ca. +/- 4 pF. Sicher ist
> aber das der Temperatureinfluss doch gering ist.

Zusammen mit Deinen anderen Messkurven spricht das dafür daß an Karls 
Aussage oben was dran ist - die Effekte in Blumenerde sind weit 
komplexer als eine reine Kapazitätsänderung durch geänderte 
Feuchtigkeit.

Die Frage ist ob man irgendeine Referenzmessung hinbekommt, mit der man 
einen Teil der Temperaturabhängigkeit etc. rausrechnen kann. Wie wäre es 
eine Tüte feuchte Erde mit Sensor zusammen einzuschweißen, so daß sich 
darin die Feuchtigkeit nicht mehr ändert. Das dann als Referenzelement 
neben den Blumenkasten stellen (=ähnliche Temperatur).

Autor: Johannes S. (jojos)
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Gerd E. schrieb:
> Zusammen mit Deinen anderen Messkurven spricht das dafür daß an Karls
> Aussage oben was dran ist

ja, aber so das eben schon die PE Folie mit dem niedrigen Er einen 
grossen Einfluss hat und die Änderung im Wasser zwischen 70..90 nur noch 
einen geringen Anteil ausmacht. Sonst müssten ja bei meinem Delta T von 
gut 50 °K deutliche Unterschiede zu sehen sein.
Also die reine Erdfeuchte erfasse ich nicht, linear geht erstmal nur die 
Fläche ein die mit der feuchten Erde/Wasser bedeckt ist, die Frage ist 
was macht mehr oder weniger feuchte Erde?

Autor: Karl (Gast)
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Johannes S. schrieb:
> ja, aber so das eben schon die PE Folie mit dem niedrigen Er einen
> grossen Einfluss hat und die Änderung im Wasser zwischen 70..90 nur noch
> einen geringen Anteil ausmacht

Das er des Wassers hat hier gar keine Einfluss, solange es nicht in die 
Folie diffundiert. Im normalen Wasser sind genügend Ionen und die 
Ionenbeweglichkeit ist groß genug, dass  das Wasser für Deine Messung 
einen Kurzschluss bildet. Das merkst Du daran, dass der Abstand der 
Elektroden im Wasser keinen Einfluss auf die Kapazität hat.

Das ist mit Erde nicht vergleichbar.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Karl schrieb:
> Das merkst Du daran, dass der Abstand der
> Elektroden im Wasser keinen Einfluss auf die Kapazität hat.

stimmt, das hatte ich auch probiert in dem ich die Folie nicht auf die 
Vorder/Rückseite einer 1,5 mm ABS Platte sondern auf zwei getrennte 
geklebt hatte und den Abstand dann in der 1L Kanne vergrössert habe. Der 
Wert ist bis auf wenige pF gleich geblieben.
Das bestätigt mir das ein kurzer Sensorstreifen horizontal, vielleicht 
20-30 mm breit dann etwa 50 mm tief mehr bringt. Wenn der dann 
abtrocknet müsste der Wert relativ schnell fallen. Oder 2-3 Zonen in 
vertikaler Richtung.

Autor: Karl (Gast)
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Johannes S. schrieb:
> Das bestätigt mir das ein kurzer Sensorstreifen horizontal, vielleicht
> 20-30 mm breit dann etwa 50 mm tief mehr bringt.

Häh? Willst Du Wasserstand messen?

In Erde ist das anders, weil Ladungsträgerbeweglichkeit viel kleiner.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Karl schrieb:
> Häh? Willst Du Wasserstand messen?

nein, aber das ist der Effekt den ich jetzt sehe weil die vertikalen 
Flächen zu nah an der Erdoberfläche sind und damit die Füllstandmessung 
durch trockene Erde an der Erdoberfläche überwiegt.
Das erklärt aber noch nicht das stetige Steigen der Kapazität über 
mehrere Tage nach dem Giessen. Eine mögliche Erklärung wäre für mich das 
sich eben ein Feuchtigkeitsfilm auf der Folie bildet.
Den Sensor tiefer zu setzen war ja auch schon die Empfehlung von Fred, 
werde ich auch noch probieren.
Hier habe ich noch Werte für trockene/feuchte Erde gefunden: 
http://www.chemie.de/lexikon/Permittivit%C3%A4t.html
Und ich habe noch die Folien trocken übereinander in ein Buch gelegt, 
rechnerisch ist die Kapazität der Flächen mit 0,25 mm Abstand in Luft 
106 pF, gemessen habe ich nach Abzug des Kabels 110 pF. Wenn ich feste 
auf das Buch drücke geht der Wert hoch, dann kommt ja wieder das Er von 
Papier dazu.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Bernd K. schrieb:
> So wie ich das sehe modellieren die in dem Beispiel nur den halben
> Kondensator, gespiegelt an der Y-Achse.

Du hast natürlich recht.
Also sind die von mir genannten simulierten Kapazitätswerte zu 
halbieren. Danke.

Johannes S. schrieb:
> Sicher ist
> aber das der Temperatureinfluss doch gering ist. Und auch die
> Simulationsergebnisse liegen damit auch etwa Faktor 3 daneben.

Ich hab meinen Test jetzt abgebrochen. Nach dem Regen vor dreieinhalb 
Tagen, war die Erde gesättigt, und jetzt (ich war weg, die letzten 
beiden Tage mit Notbewässerung Zeitschalttautomatik und viel zu geringer 
Pumpleistung, Ursache für die stündlichen negativen Peaks -> Störung) 
ist sie fast ausgetrocknet, aber die Werte haben sich nicht relevant 
geändert!
Einzig die Streuung hat sich vergrößert. Temperatureinfluss ist 
möglicherweise vorhanden, aber nicht groß.

Die Simulatiosergebnisse sind um den Faktor 6 daneben, siehe oben.
Hast Du Angaben zur Foliendicke? Ist die Folie PE oder Pet? Ich würde 
gerne noch einen Anlauf unternehmen.

Für die steigende Kurve bei Dir habe ich keine Erklärung, aber 
zunehmende Durchfeuchtung kann es meiner Meinung nach nicht sein.

Einen Testlauf mit Erde zu machen wäre kein Problem: Erde mit Wasser 
sättigen, Sensor rein, wiegen. Dann sukzessive Messwerte erfassen und 
Gewichtsreduktion durch verdunstendes Wasser festhalten. Die konkrete 
Situation ist aber durchwurzelte Erde, das macht es schwieriger.

: Bearbeitet durch User
Autor: Johannes S. (jojos)
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Die kurzen Spitzen in deinen Werten sehen schon komisch aus, könnten da 
auch Interupts in die Messung reinhauen? Und sind da auch Spitzen in dem 
Mittelwert? Mein Sensor läuft mit Batterien, dadurch kann ich mir 
schonmal keine leitungsgebundenen Störungen einfangen.
Bei mir trocknet die Erde weiter, von oben nach unten deutlich fühlbar. 
Mit Markise als Regenschutz, die Pflanze hat nur sehr wenig Regen 
abbekommen. Ich liefere morgen nochmal ein Bild mit den Messwerten. Der 
Trend geht weiter so, aber die Erde an der Oberfläche trocknet jetzt bis 
weiter runter. Weitere Sensoren habe ich noch nicht gebaut, war zu 
schönes Wetter :-)
Die Foliendicke habe ich mit der Mikrometerschraube nachgemessen weil 
ich auch nicht mehr genau wusste welche Stärke das war, habe zwei 
verschiedene. Es sind jedenfalls genau 2 x 125 µm. Folienmaterial müsste 
PE sein, PET ist doch härter?
Ich hatte auch nochmal Messwerte von Zentris angesehen, er hat ja seine 
Grafana Oberfläche online gestellt. Das Trocknen der Erde dauert schon 
ein paar Tage. So eine starke Temperaturabhängigkeit oder Abhängigkeit 
von Sonneneinstrahlung hat er auch nicht, ich würde meine Sensoren 
nochmal etwas tiefer eingraben.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> Die kurzen Spitzen in deinen Werten sehen schon komisch aus, könnten da
> auch Interupts in die Messung reinhauen? Und sind da auch Spitzen in dem
> Mittelwert?
Komisch nein. Das sind eindeutig die Pumpen, die streuen. Sie laufen 
stündlich für ca eine Minute, die Sensorwerte kommen ca alle 12s, 
deshalb sind die Spitzen auch in den 4er Mittelwerten. (Die 
Zeitschaltautomatik läuft jetzt auch weiter, damit es meinen Tomaten 
nicht noch schlechter geht als eh schon, nach dem ergebnislosen Test mit 
Sensor letzte Woche)

Johannes S. schrieb:
> auf ABS Platte mit 1,5 mm Abstand: ca. 70 pF
> in Wasser 25 °C : 602 pF
Ich habe den Aufbau in femm nachgebaut, es kommt wieder nix 
vergleichbares raus, ermittle 40pF zu 105pF. (Zum Test meiner Berechnung 
und Zeichnung habe ich mal einen Plattenkondensator gezeichnet, bei dem 
stimmen die simulierten Werte jetzt.)

Wolfgang R. schrieb:
> Einen Testlauf mit Erde zu machen wäre kein Problem:
Ich mach das jetzt mal.

Autor: Johannes S. (jojos)
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schön das das Wetter so konstant ist. Die Pflanze sieht noch gesund aus 
obwohl ich jezt ein paar Tage nicht gegossen habe, muss vielleicht auch 
mal eine Tomate in den Test rein nehmen.

Die Messungen geben mir immer noch Rätsel auf, auch die Tests im Wasser:
- die Betrachtung als Plattenkondensator funktioniert im Wasser nicht, 
der Abstand der Platten hat wie Karl schon geschrieben hat keinen 
Einfluss
- die Wassertemperatur spielt offensichtlich keine grosse Rolle, obwohl 
das Er von Wasser deutlich Temperaturabhängig ist.
- danach müsste die Kapazität hauptsächlich von der Plattengrösse und 
der Schichtdicke der Folie abhängen. Ein Plattenkondensator mit der 
Fläche 30x100 mm² und 2x125µm Folie mit Er=3 dazwischen müsste ca. 320 
pF haben. Oder muss ich die Fläche mal 2 nehmen weil beide Seiten 
wirken? Das Wasser hat jetzt (welchen?) Einfluss das sich die Kapazität 
auf ca. 550 pF erhöht. Das Wasser wird jetzt die Permitivität erhöhen, 
aber das Er von 60..90 über den Temperaturbereich im Test sehe ich 
nicht. Das muss also anders betrachtet werden.

Zum Test in der Erde:
- im Trend ist die Trochnung zu sehen, die Frage ist immer noch was die 
'Erholung' ode den Aufwärtstrend nach der Sonneneinstrahlung verursacht. 
Das die Feuchtig wieder hochzieht wie ich vermutet hatte? Oder habe ich 
einen Effekt das die Polarisation der Erde (die bei dem Abstand und der 
kleinen Energie ja sehr langsam laufen müsste) sich sehr langsam aufbaut 
und zwischen den Messungen zum Teil erhalten bleibt? Durch hohe 
Temperatur wird das Gefüge wieder weniger polarisiert, ist das der 
Effekt von weniger Kapazität bei starker Temperaturerhöhung?
Die Platten mit dem grossen Abstand sind nicht praktisch und wie der 
Test im Wasser zeigt auch nicht nötig, also sind die Kupferstreifen 
nebenander schon mal ok.

Beitrag #5488359 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Johannes S. (jojos)
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Zentris verwendet deine Sensoren schon länger nicht mehr, Xiaomi macht 
irgendwas besser. Was genau wüsste ich auch gerne :-)
Und die Platten mit Isolierung in Wasser müssen sich doch berechnen oder 
simulieren lassen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Karl (Gast)
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Johannes S. schrieb:
> Und die Platten mit Isolierung in Wasser müssen sich doch berechnen oder
> simulieren lassen.

Was man in Erde mal machen müsste: Real- und Imaginärteil der Kapazität 
zugleich ermitteln. Nach dem Urlaub mal sehen, ob ich die alten 
Praktikumsprotokolle noch habe.

Wenn da nicht so viele andere Projekte wären... ;-)

Autor: Johannes S. (jojos)
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Karl schrieb:
> Was man in Erde mal machen müsste: Real- und Imaginärteil der Kapazität
> zugleich ermitteln.

danke, nachdem was ich bisher gelesen habe spielt das aber erst bei 
höheren Frequenzen eine Rolle? Ich habe ja eher eine Gleichspannung bzw. 
pulsierende DC. Auch bei dem RC Oszi ist das kein Wechselfeld, aber wenn 
das dauernd anliegt ist der Polarisationseffekt aber nicht so langsam 
wie bei meinen müden 16 Pulsen alle 5 s ?
Bei höheren Frequenzen können die Teilchen der Umpolung nicht mehr 
schnell genug folgen, ich habe jetzt auch schon Datenblätter zu 
Kunststoff gesehen wo das Er für verschiedene Frequenzen angegeben wird.
Ansonsten erstmal schönen Urlaub, auch dem Fred.

Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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Johannes S. schrieb:
> Ein Plattenkondensator mit der
> Fläche 30x100 mm² und 2x125µm Folie mit Er=3 dazwischen müsste ca. 320
> pF haben. Oder muss ich die Fläche mal 2 nehmen weil beide Seiten
> wirken?

Nicht doppelt, stimmt so. auch simuliert passts.

Komisch nur, dass Du bei Deinem Buchtest nur ein drittel gemessen hast. 
OK, PE hat 2,4 nicht drei, aber eben auch nicht 1.

Autor: Johannes S. (jojos)
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Beim Buchtest war das stark druckabhängig. Man könnte ein Sandwich aus 
PE-Kupfer-PE-Kupfer-PE laminieren, dann wäre das ein richtiger 
Kondensator, aber ich glaube die physikalischen Gesetze stimmen :)

Beitrag #5488514 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Wolfgang R. (5fach-steckdose)
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DerVomSz schrieb:
> Ihr probiert zwanghaft was neu zu erfinden, was es schon gibt?
> Was sollen diese Simulationen, welche keinen Sinn ergeben?

Also ich will was dazulernen, versuchen mehr zu verstehen, basteln, Spaß 
dabei haben.
Zu allen 4 Punkten ist Dein Beitrag nicht förderlich.

Beitrag #5488578 wurde von einem Moderator gelöscht.
Autor: Johannes S. (jojos)
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Ich sehe das genauso wie Wolfgang. Und mir geht es darum die Messung in 
das vorhandene Sensornetz zu integrieren.
Jezt war es doch Zeit zu giessen, habe satte 2L gegossen und die Erde 
ist nass. Der Wert klettert wieder nach dem sprunghaften Anstieg, ich 
baue jetzt noch einen zweiten Sensor dazu.

Autor: Martin P. (billx)
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Hallo,
Was ich vor habe zu testen sobald ich mein Kupferklebeband habe ist es 
zwei "Kämme" in einander zu kleben. Ich hoffe durch mehr breite einen 
Teil der Effekte zu verringern....

Grüße

Autor: Johannes S. (jojos)
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Willkommen im Club, schön das noch jemand mitforschen möchte :)

Martin P. schrieb:
> zwei "Kämme" in einander zu kleben.

Das wird mit der Folie allerdings sehr fummelig, wenn man die 
Schutzfolie von der Klebeschicht abzieht will die sich gleich 
zusammenrollen und aneinander kleben. Ich zieht erst ein Stück ab, klebe 
das auf die Laminierfolie und dann vorsichtig weiter abziehen und 
kleben. Mit Muster wird das noch schwieriger. Du musst auf jeden Fall 
sauber arbeiten, mit Latexhandschuhen und die Folie sauber wischen damit 
keine Salze oder Hautschweiss mit einlaminiert werden. Ich glaube zwar 
eher nicht das es mit Muster mehr bringt, aber je mehr verschiedene 
Formen und Messungen desto besser. Unter dem Stichwort 
'Streufeldkondensator' findet man auch solche Formen. Ich würde beim 
nächsten Test eher darauf setzen zwei längliche Streifen zu machen und 
dazwischen die Folie auszuschneiden, eine U-Form wie beim Xiaomi. Kleine 
Feuchtigkeitsbrücken treiben den Kapazitätswert sofort in die Höhe.
Und zwischen Kupferfolie und Oberkante Erde genügend Leerraum lassen, 
20-30 mm damit der Sensor so tief in die Erde kann ohne die Kabel 
eingraben zu müssen, denn wo die Kabel rausgucken kann vermutlich 
Feuchtigkeit eindringen.

: Bearbeitet durch User

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