Strombegrenzung bei Ansteuerung Bodenfeuchtesensor G1188

[Sebastian W. (wangnick)]

Liebe Leute,

ich würde gerne eure Vorschläge zur Ansteuerung eines Gardena 
Bodenfeuchtesensors G1188 hören.

Zur Situation: Ich erweitere gerade meine Gartensensorbox um die 
Fähigkeit, die Gardena Bodenfeuchtesensoren G1867 und G1188 auszuwerten. 
Dabei kontrolliere ich deren Spannungsversorgung und messe dann den 
Verlauf der Stromaufnahme und deren Signalausgang bis zum Ende der 
Messung. Aus der Dauer der Abkühlzeit der Meßsonde kann ich, über die 
Information "trocken" oder "feucht" hinaus, einen numerischen Wert der 
Bodenfeuchte ableiten.

Anbei der Schaltplan und ein Foto des Umbaus meiner Sensorbox. Die 
Feuchtesensoren werden am Hauptverbinder an Position 35/37/39 bzw. 
36/38/40 angeschlossen. Die Box wird mit 9V versorgt, aus der ein 
MCP1755T 5V abregelt, und dann ein AAT3220 3V3 erzeugt. Diese 
3V3-Schiene benutze ich für die Feuchtesensoren (die normalerweise durch 
zwei Primärzellen (C bzw. AA) versorgt werden).

Dies funktioniert für den G1867 auch recht gut, dessen Inrush-Energie 
klein und dessen maximale Stromaufnahme im Betrieb 40mA nicht 
übersteigt.

Der G1188 bereitet mir allerdings etwas Probleme. Dessen Elkos nehmen 
beim Einschalten während 300us bis zu 800mA Strom und insgesamt ca. 
450uC Energie auf. Dabei bricht sowohl die 3V3-Schiene auf 1.5V und 
darüber hinaus dann auch die 5V-Schiene auf 2.5V zusammen, und der 
Brownout meinen Atmega328PB schlägt zu. Andererseits werden im Betrieb 
auch bis zu 150mA benötigt.

Ich habe jetzt im ersten Schritt die 3V3-Schiene meiner Sensorbox mit 
470uF stabilisiert und so das Problem umgangen. Allerdings denke ich 
über eine elegantere und robustere Lösung nach.

Eine Idee wäre, den AAT3220 zu ersetzen, der ja anscheinend kein 
current-foldback beherrscht, sondern bei 1.5V anscheinend voll öffnet, 
oder? Welche LDO-Linearregler, womöglich mit gleichem Footprint, kommen 
euch da in den Sinn?

Eine andere Idee wäre einen Stromregler, wie er etwa für LEDs verwendet 
werden, einzuschleifen. Ich habe dies einmal mit einem vorhandenen 
NUD4001 versucht, und es scheint zu funktionieren. Allerdings spricht 
dessen Datenblatt von einem "minimum voltage overhead" von 1.4V (den ich 
bei meinen Versuchen jedoch nicht sehe).

Wie würdet ihr so etwas lösen?

LG, Sebastian

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Sebastian W. schrieb:
> Wie würdet ihr so etwas lösen?

Mit einem Transistor pnp als Schalter wird der Einschaltstrom über den 
Basiswiderstand mal Verstärkungsfaktor begrenzt. Dabei fallen 0,1...0,3V 
bei 150mA zwischen C-E ab.

[Sebastian W. (wangnick)]

Dieter D. schrieb:
> Mit einem Transistor pnp als Schalter

Das klingt ja super elegant und einfach!

LG, Sebastian

[Michael B. (laberkopp)]

Sebastian W. schrieb:
> Eine Idee wäre, den AAT3220 zu ersetzen, der ja anscheinend kein
> current-foldback beherrscht, sondern bei 1.5V anscheinend voll öffnet,
> oder

Es reicht ein Regler mit kleinerer Strombegrenzung.

Der AAT wird mit nominell 350mA angegeben, keine Ahnung warum bei dir 
mehr als das doppelte fliesst.

[Peter S. (hw-coach)]

Interessant wäre der genaue Stromverlauf beim Einschalten und das 
Verhalten des Reglers. Wie lang und wie hoch ist der I-Puls.
ggf: Einschaltstrombegrenzen über R und nach der Zeit x der Widerstand 
überbrücken. z.B. mir PNP oder MOS-FET.
Das signal (Q3) ist ja vorhanden.
Gibt da sicher noch 2-3 aandere Varianten: z.B. AAT mit R überbrücken 
und R dan abschalten
oder....

[Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)]

Warum verwendest du keinen Giesomat Sensor?

https://www.mikrocontroller.net/articles/Giess-o-mat

Wenn man googled findet man auch einen passenden Webshop dazu ;-)

[Sebastian W. (wangnick)]

Fred R. schrieb:
> Warum verwendest du keinen Giesomat Sensor?

Weil sich das Prinzip der kapazitiven Bodenfeuchtemessung in meinen 
damaligen Vorabtests leider als völlig unzuverlässig präsentiert hat, 
egal ob ich deine Giesomaten nun einfach so in den Boden gesteckt hatte, 
oder in einer Gipsstange vergossen.

Ich hatte auch schon versucht, so einen Heiz-Kühl-Sensor selbst zu 
bauen. Im Prinzip ist das ja nur ein gekapselter Platinfühler, den eine 
Elektronik kontrolliert erhitzt und dann dessen Abkühlverhalten 
auswertet. Das sollte man doch auch als Bausatz hinbekommen ...

LG, Sebastian

[Sebastian W. (wangnick)]

Michael B. schrieb:
> Der AAT wird mit nominell 350mA angegeben, keine Ahnung warum bei dir
> mehr als das doppelte fliesst.

Vielleicht weil über 300mA der MCP1755T anfängt, dem AAT3220 seine 
Versorgung abzuschnüren ...

Peter S. schrieb:
> Interessant wäre der genaue Stromverlauf beim Einschalten und das
> Verhalten des Reglers. Wie lang und wie hoch ist der I-Puls.
> ggf: Einschaltstrombegrenzen

Ich habe jetzt eine einfachere Testschaltung mit MCP1755T, AAT3320 und 
einem über IRLML2244 aufschaltbaren 470uF-Kondensator aufgebaut, und 
werde das Verhalten noch einmal genauer unter die Lupe nehmen.

Eine Möglichkeit wäre vielleicht auch, dem PFET beim Anschalten am Gate 
eine Art PWM-Signal zu liefern, und so den Inrush in kleine Häppchen zu 
zerteilen.

LG, Sebastian