Erdfeuchte - Bewässerung

  • Hi Zen,

    Quote

    Hast du das im Einsatz oder nur mal so ...


    Nu mal so, -> soll also eine Inspiration bezüglich -> in Glas eingeschmolzen für Dich sein.
    NUN!
    Die habe ich auch im Einsatz .... sogar sehr intensiv habe ich vieles getestet, nun lediglich etwas anders.
    Bei vollem Respekt -> ist mir klar, das man dabei (Feuchtenmessung) mit Frequenz arbeiten soll (muss) und alles anderes nur "Murks" ist .....
    Ich suche noch (vieleicht vergeblich) nach nicht Kapazitätslösungen. (Momentan aber mache was anderes.)


    Gruß
    Georg

    Sollte ich "Müll- reden" :blush: - bitte mich (?) "auf die Nuss" hauen. :huh:

  • Hallo zusammen,


    diesen Thread verfolge ich von Anfang an - gelegentlich bringe ich da auch mal den einen oder anderen Gedanken ein.


    Was mich von Anfang an gewundert hat, ist der Ansatz mit Gleichstrom irgendwas in feuchter Umgebung stabil messen zu wollen.


    Als Chemiker kann ich nur sagen, dass dieses einer Elektrolyse entspricht, bei der an den Elektroden Vorgänge ablaufen, die mit stofflichen Veränderungen des Elektrodenmaterials verbunden sind:
    - Zersetzung der Anode (sofern das Material ausreichend unedel ist)
    - Ablagerung von zunächst monoatomarer Schichten diverser Metalle, die sich als Ionen im Erdreich befinden


    Dadurch erhält das Material ein Potential, das von der angelegten Spannung, der wechselnden Oberflächenzusammensetzung sowie der Oberflächenreaktionen an den Elektroden abhängen.
    Umgangssprachlich ausgedrückt: Es findet ein Eigenleben statt, dass sich einer weiteren messtechnischen Auswertung verschließt.


    Ansatz 1: Überlagerung der Gleichspannung (= Messpannung) mit einer Wechselspannung höherer Frequenz (also deutlich > 50 Hz)


    Ansatz 2: Verwenden einer Messtechnik, die vollständig auf Wechselfeldern beruht.


    Durch die Wechselfelder werden die Vorgänge an den Elektroden drastisch reduziert. Es baut sich kein Potential auf, dass die Messung stört. Letztlich wird auch das Elektrodenmaterial deutlich weniger abgebaut.


    Viel Erfolg bei Allem, was Ihr hier noch versucht!



    Beste Grüße


    Andreas

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    Edited once, last by Andreas ().


  • @snorrino40: ich habe deinen Reagenzglassensor mal durchgemessen und kann dir jetzt auch sagen/schreiben, warum der bei dir quasi nicht funktioniert hat (bitte nicht sauer sein :bravo2: , wenn es ein bisschen belehrend klingen mag, ich weiß nicht, wie ich es netter verpacken soll :daumendreh2: )


    Hallo , das Zen .


    Nein - ganz und gar nicht sauer ! Im Gegenteil : ich bin sehr dankbar dafür . Als Chemiker reichen meine Elektro(nik)kenntnisse nur unwesentlich über das Ohm'sch Gesetz hinaus . Da bin ich dann immer sehr glücklich , wenn ich von qualifizierter Seite her etwas objektbezogenes dazulernen kann . :thumbs1:
    Wenn mal etwas nicht wunschgemäss klappte , haben wir es im Labor haben immer so gesehen : " Kein Ergebnis ist auch ein Ergebnis " . Die Kunst bestand dann darin , den real existierenden kürzesten Weg zum gewünschten Ergebnis zu finden . Der Pferdefuss steckte in "real" und "gewünscht" , aber : dieses Problem zwischen Forschung und Verkauf ist eine andere Geschichte ..........




    Deine Skizze vom Flachsensor zwischen Glasplatten inspiriert mich zu folgender Träumerei : Ich stelle mir einen gläsernen Objektträger ( >> Mikroskopiezubehör ) vor , auf dem zwei oder mehr Streifen mit Silber-Leitlack gezogen sind . Abgedeckt sind diese Streifen mit einem zweiten , etwas kürzeren Objektträger , so dass Kontaktflächen frei bleiben . Dann klebe ich gedanklich beide Objektträger aufeinander , mit Isolierbitumen :lol: , Carnaubawachs , Epoxid-Zweikomponentenkleber oder Sekunden-Cyancrylatkleber . Weiterhin träume ich mir den 555er-Wandler (von Kapazität auf Frequenz) als Drahtverhau direkt noch mit auf den Objektträger gebracht . Das müsste sogar klappen , wenn man den 555er mit dem Rücken auf den Objektträger klebt und ihm die 4 externen Bauteile zwischen die Beine lötet....................


    Die nächsten 3 Wochen bin ich weg , lese aber interessiert mit .



    Gruß an Dich und alle Foris........................................Snorrino04


  • Was mich von Anfang an gewundert hat, ist der Ansatz mit Gleichstrom irgendwas in feuchter Umgebung stabil messen zu wollen.


    Als Chemiker kann ich nur sagen, dass dieses einer Elektrolyse entspricht, bei der an den Elektroden Vorgänge ablaufen, die mit stofflichen Veränderungen des Elektrodenmaterials verbunden sind:
    - Zersetzung der Anode (sofern das Material ausreichend unedel ist)
    - Ablagerung von zunächst monoatomarer Schichten diverser Metalle, die sich als Ionen im Erdreich befinden


    Als Chemiker und überhaupt hast du vollkommen Recht und ich sehe das absolut ebenso wie du.
    Deshalb sehe ich die "IoT-Feuchtemesser" auf Adafruid usw., die mit dieser Gabelelektrode in der Erde herumstochern nur kopfschüttelnd: Schnelles 1. Ergebnis "Ah, es zappelt und geht!!!", aber nix nachhaltiges... scheint ein Generationenproblem zu sein...


    ----
    Aber wie kommst du auf das Boot, dass wir irgendwas mit Gleichstrom versuchen zu messen?


    Die Messung erfolgt (sowohl bei mir als auch bei snorrino40) rein kapazitiv: Der Messsensor ist ein im im Medium (hier Erde) versenkter Kondensator, welcher Bestandteil einer Schaltung ist, in der der Kondensator eines der frequenzbestimmenden Bauteile ist.


    Bei snorrino40 ist das eine Schaltung mit dem "Wald- und Wiesen" Timerbaustein N555, bei mir ist das eine Reihenschaltung von Schmid-Trigger-Schaltungen ([font="Arial, sans-serif"]74HC14D)[/font], welche über ein R/C-Glied rückgekoppelt sind. In beiden Fällen beruht die Messung/Auswertung darauf, die sich ändernde Frequenz zu analysieren, wenn sich das Dielektrikum des Messkondensators (und damit seine Kapazität) ändert:

    Da der (Mess-)Kondensator als Bauteil elektrisch isoliert vom Medium ist, kommt es zu keinem Stromfluss durch das Medium - die Messung erfolgt ausschließlich mittels elektrischer Felder.


    Unser Hauptproblem ist allerdings, dass die meisten Materialien, die wir zur Kondensatorisolation getestet habe, nicht absolut hydrophob sind sondern mehr oder weniger durch Diffusion Wasser in ihre Strukturen einlagern. Das hat zur Folge, dass durch die Konzentration von Wassermolekülen in unmittelbarer Nähe des Messkondensators die Messung des eigentlichen Mediums verfälscht wird.
    Das geht dann soweit, dass die Erde austrocknet, aber der Sensor immer noch "feucht genug" anzeigt... Sicherlich würde sich die Diffusion irgendwann umkehren und die Schicht trocknet wieder aus, aber bis dahin sind die Pflanzen Staub :lol:


    Ok, gut, dass wir darüber gesprochen haben. :thumbs1:


    Ich (wir) freuen uns ja über jeden, der sich mit Ideen und Vorschläge einbringen kann/will. Insofern ist mein kurzer Abriss des Funktionsprinzips der Messung vielleicht ganz hilfreich, um das Problem besser zu erfassen.


    LG, das Zen

  • Demnächst (wenn ich wieder mich der Feuchte widmen ?wäre) jage ich da DOCH! -> um den 1kHz.
    Danke.


    Gruß
    Georg

    Sollte ich "Müll- reden" :blush: - bitte mich (?) "auf die Nuss" hauen. :huh:

  • Entschuldigung!

    Damit meine ich;
    wenn ich irgendwann wieder mir einen Feuchtigkeitsgerät basteln werde, würde es den Quatsch mit dem Gleichstrom weglassen, und mit Wechselspannung "arbeiten" - werde versuchen mit 1kHz.

    Sollte ich "Müll- reden" :blush: - bitte mich (?) "auf die Nuss" hauen. :huh:

  • Noch was zum Thema Beschichtung des Sensors mit Lacken:
    Im Mikrocontrollerforum habe ich einiger Zeit mal eine Anfrage gestartet, wie zuverlässig der Sensor bei ihnen funktioniert:
    Nun (erst) trudeln ein paar Antworten ein, die alle quasi die Beobachtungen von snorrino40 und mir bestätigen...


    Siehe hier: (weit unten!) : http://www.mikrocontroller.net…5407?goto=4539997#4539997

  • Hi,


    ich verfolge Eure Experimente schon längere Zeit und hab auch die Diskussionen im mikrocontrollerforum nachverfolgt, selbst jedoch noch keine Versuche bezüglich Bodenfeuchtigkeitsmessung gemacht.


    Soweit ich es verstanden habe dreht es sich bei Eigenbauprojekten um 3 Arten von Feuchtigkeitsmessmethoden:


    1.) Elektroden in die Erde stecken und den Widerstand messen. Diese Methode fällt vor allem aufgrund der Elektrolyse auf lange Sicht flach.



    2.) Messung der Änderung der Permittivität der Erde durch Bewässerung. Die in diesem Thread verfolgte Methode. Hauptproblem hierbei ist, soweit ich es überblicke, die Verfälschung der Messung durch dies Sammlung von Wasser im (Gehäuse des) Sensors.



    3.) Eine Methode die mir bis jetzt nur einmal untergekommen ist, ist die Messung der Bodenfeuchte über die Wärmeleitfähigkeit des Bodens (https://sites.google.com/site/…ssen/bodenfeuchtig-messen). Diese Methode erscheint auf den allerersten Blick nicht ganz abwegig und wäre, wenn es so einfach bleibt wie in dem Beispielfall geschildert, relativ problemlos umzusetzen. Eine kurze Recherche hat auch ergeben, dass die Wärmeleitfähigkeit vor allem von der Bodenfeuchtigkeit abhängt (andere Faktoren: Textur, Porenvolumen, Dichte des Bodens) Hat ein Leser dieses Threads bereits Erfahrungen mit dieser Methode gesammelt bzw. welche Probleme bei der Umsetzung könnten auftreten? Der ursprüngliche Ersteller dieses Threads hat zwar von Problemen durch die Dichteveränderung durchs Giesen gesprochen, aber müsste diese nicht nach einer "Eingiesphase" in einem Topf konstant bleiben bzw. im Freiland von Haus aus konstant bleiben?


    In der naiven Hoffnung evtl. einen Gedankenanstoss geliefert zu haben verbleibe ich derweilen mit freundlichen Grüßen.

    Edited once, last by andi_k ().


  • 2.) Messung der Änderung der Permittivität der Erde durch Bewässerung. Die in diesem Thread verfolgte Methode. Hauptproblem hierbei ist, soweit ich es überblicke, die Verfälschung der Messung durch dies Sammlung von Wasser im (Gehäuse des) Sensors.


    Ja... und Nein:
    "Sammlung von Wasser" ist (mir) zu simple ausgedrückt: Es geht primär um die Diffusion von Wasser in das den Sensor umgebende (Schutz-)Medium (Lack bzw. andere Stoffe).


    An dieser Stelle kann ich inzwischen sagen, dass es bisher offenbar 3 Stoffe/Technologien gibt, die Hoffnung geben:

    • Polyethylen (PE):
      billig zu bekommen, "störrisch" in der Bearbeitung, da es sich kaum dauerhaft mit Klebstoffen kleben lässt, die thermischen Klebung (Schweißung) anspruchsvoll ist (Hitze+Druck+Breite der Schweißung).
      Am besten wäre vermutlich ein Eingießen in PE, aber dazu müsste man das Zeug extrudieren oder irgenwie anders einschmelzen... mit diesem Weg habe ich mich nicht weiter beschäftigt.



    • Einschmelzen der Elektroden in Glas:
      Ideal: Wasserdicht, so gut wie keine Diffusion, Umweltfreundlich usw... aber:
      Nach einigen Gesprächen mit Leuten aus dem Glasapparatebau hier in Berlin hab ich diesen Weg verworfen: Es ist wohl sehr anspruchsvoll, Metall in Glas einzuschmelzen: Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und den meisten Metallen führen zu Spannungen beim Abkühlen, so dass es dann zu Rissen kommen kann. Brauchbares Metall wäre z.B. Wolfram und Titan, was mit aber viel zu teuer ist. Als besonders geeignet wird sog. Bleiglas zum Einschmelzen angesehen (Die Stiftdurchführungen von Elektronenröhren sind wohl damit ausgeführt), Bleiglas ist jedoch "weich" und nicht sehr korrosionsfest (ungeeignet für den dauerhaften Einsatz in Wasser).



    • Einhausen mit Glas:
      Ähnlich wie der Punkt zuvor, aber anders :-)
      Beim Einhausen geht es darum, das Glas in geeigneter Weise um die Elektroden herum zu verkleben. Dazu habe ich aus Bilderrahmen passende Glasplättchen geschnitten und diese mit Elektrodenmaterial versehen. Die Klebung der Glasplatten erfolgt mit derzeit 2 verschiedenen Klebern, die aktuell ihre Stabilität unter Beweis stellen müssen - leider dauern solche Messreihen etwas ...


    Das Einbringen von Elektroden in ein Glasröhrchen (Reagenzglas) war ein Irrweg meinerseits... hab ich weiter vorn schon beschrieben...




    3.) Eine Methode die mir bis jetzt nur einmal untergekommen ist, ist die Messung der Bodenfeuchte über die Wärmeleitfähigkeit des Bodens ...


    Interessanter Ansatz, ein anderer Forumsschreiber hatte das ebenfalls mal erwähnt.
    Ich "tue" mich etwas schwer damit: Da die Pflanzen ja im Freien stehen und der Boden natürlich einen (Sonne/Wetterabhängigen) Temperaturgang hat, kann man also nur über eine Deltamessung rangehen. Nun darf der Sensor aber auch nicht übermäßig warm werden, Bodensetzung (hast du erwähnt), unterschiedliche Bodendichte und -Zusammensetzung dürften dazu führen, dass man quasi jeden Sensor sorgfältig anlernen muss... 'ne Herausforderung...
    Da ja inzwischen "KI" in aller Munde ist, wäre das vielleicht ein weiteres Anwendungsgebiet für solche selbstlernenden Systeme?


    Ich denke, in 1-2 Wochen ist die aktuelle Versuchsreihe durch, werde dann was dazu schreiben.


    LG, das Zen


  • 3.) Eine Methode die mir bis jetzt nur einmal untergekommen ist, ist die Messung der Bodenfeuchte über die Wärmeleitfähigkeit des Bodens.


    An dieser Idee bin ich auch dran, hatte mir einfach ein Ü-Ei genommen als Gehäuse und da dann einfach ds18b20 und 4 (81ohm) Widerstände reingesteckt. Kurzer Test war einfach mit Blumenerde die wir auf dem Balkon stehen hatten (recht trocken) und um 10°? (22° auf 32°) zu steigen hatte er knapp 4,5 Minuten gebraucht.
    Ich mein neben baukosten (ist ja wirklich gering) dauert ein Ergebnis natürlich entsprechend lange.

    :shy: Legastheniker :shy:


    wer fehler findet darf nachsicht haben


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  • An dieser Idee bin ich auch dran, hatte mir einfach ein Ü-Ei genommen als Gehäuse und da dann einfach ds18b20 und 4 (81ohm) Widerstände reingesteckt. Kurzer Test war einfach mit Blumenerde die wir auf dem Balkon stehen hatten (recht trocken) und um 10°? (22° auf 32°) zu steigen hatte er knapp 4,5 Minuten gebraucht.
    Ich mein neben baukosten (ist ja wirklich gering) dauert ein Ergebnis natürlich entsprechend lange.


    Hast du in das Ü-Ei noch was reingemacht (Gips oder so) ?
    Wie hat sich die Zeit verändert wenn die Erde feuchter wurde?
    Ist so eine Messung reproduzierbar?


    Die Erdfeuchtemessung über die Erwärmungsmessung birgt eine Gefahr: Durch die lokale Erwärmung der Erde (naja, hier ist natürlich nur der Blumentopf gemeint :lol: ) trocknet die Erde in der Umgebung des "Mess-Sensors" verstärkt aus. Das kann im Extremfall (zu häufiges messen) dazu führen, dass der Sensor "trocken" meldet, aber der Rest des Topfes noch feucht genug ist und die Erde dann zu nass wird...
    Was ich damit sagen will: Diese Art der Messung ist bei weitem nicht rückwirkungsfrei....


    Die Messzeit spielt bei der Erdfeuchtebestimmung ja eigentlich keine Rolle, eine Messung alle 3-6h reicht ja vollkommen, wenn man noch ein Forcast einbaut und Zimmerpflanzen misst, reichen 12-24h total...


    das Zen

  • Ich hatte in meinem Fall nur Widerstände und den Sensor drin sonst nichts. Bisher nicht weiter getestet aber versuche nachher weiter zu testen.
    Richtig man sollte nicht 20x am tag messen(bedenke das ein messversuch schon um die 5-10 Minuten braucht und dann erst die Erde wieder ihre Normale Temperatur erreichen muss) aber SO viel Wasser brauchen Pflanzen ja nun nicht da reicht wirklich wenn man maximal 4x am tag misst und entsprechend gießt oder eine pumpe laufen lässt. Man müsste halt einige Messergebnisse haben um zu wissen wann trocken und wann nass/zunass. Laut dem link weiter oben ist ja ein unterschied von etwa 100 Sekunden glaub ich zwischen optimal und nass.

    :shy: Legastheniker :shy:


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  • Leute, warum so kompliziert?


    Warum nehmt ihr nicht für die Elektroden was, was schon fertig isoliert ist? Im Wassertank funktioniert eine Bandleitung (240ohm Antennenkabel) oder ein isolierter Draht in einem Metallrohr. Damit der Draht nicht im Wasser endet, wird er U-förmig eingezogen.


    Nun bringt ein Draht im Metallrohr in Erde nichts. Nehmen wir also zwei isolierte Drähte und biegen sie U-förmig um eine Pertinaxplatte oder stabilen Kunststoff.


    Kapazität reicht noch nicht, also biegen wir die Drähte wie eine bifilar gewickelte Spule mehrfach um die Trägerplatte.


    Alternativ ein Flachbandkabel U-förmig um die Platte gelegt, die Drähte abwechselnd verbunden ergibt eine kammartige Elektrodenstruktur. Die grauen Flachbandkabel mit PVC-Isolierung dürften bei Erdfeuchte ausreichend lange halten.


  • Leute, warum so kompliziert?
    .....Die grauen Flachbandkabel mit PVC-Isolierung dürften.......


    du sagst es ja DÜRFTEN


    weil es noch keiner probiert hat? Langzeitstabilität.


    PVC versprödet. In feuchter Erde kann man nix sagen wie die Weichmacher reagieren, denn die "normale" Verlegung dürfte trocken sein.

    lasst die PIs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr


  • Lies dir bitte zunächst den Thread durch, besonders die Teile, wo ich was zu Diffusion und Osmose geschrieben habe.


    Hier irgend was reinwerfen, was du a) nicht selbst getestet hast und b) (wie jar schon schrieb) bzgl. Langzeitstabilität aus den schon beschriebenen Gründen nicht funktionieren wird, ist nicht hilfreich.


    Vor allem PVC ist im Boden ja sowas von daneben: Das Zeug verrottet, weil da Wasser reindiffundiert. Für 'ne Kompostbox mag die Stabilität ausreichend sein, für Messaufgaben nicht.


    Wenn du einen Kabeltyp findest, welcher mit Polyethylen isoliert ist, wäre ich interessiert - dann könnte man das mal testen - Problem ist ggf. die bereitzustellende Kapazität von mindestens 10-20pF (mehr ist besser).

  • Hier irgend was reinwerfen, was du a) nicht selbst getestet hast und b) (wie jar schon schrieb) bzgl. Langzeitstabilität aus den schon beschriebenen Gründen nicht funktionieren wird, ist nicht hilfreich.


    Vor allem PVC ist im Boden ja sowas von daneben: Das Zeug verrottet, weil da Wasser reindiffundiert.


    Ja, das ist aber auch ärgerlich, daß die PVC-Kabel in den Zisternen nicht funktionieren. Oh, tun sie doch, jahrelang.


    Und daß man PVC nicht als Isolierung für Erdkabel verwenden kann, weil es im Boden verrottet. Oh, tut man doch, na sowas.


    Nur weil Du nicht selbst drauf gekommen bist, muß Du hier nicht rumblöcken. Es gibt auch noch
    - silikonisolierte Drähte
    - PTFE-isolierte Drähte
    - PUR-isolierte Drähte


    Das ist alles deutlich besser als mit Epoxy rumzumachen oder in Glasröhrchen stecken. Bei Glasröhrchen ist die verbleibende Kapazität wie schon festgestellt wurde sehr reduziert. Glasplatten (Objektträger) könnte man mit einem UV-härtenden Epoxy kleben, Mindestabstand der Elektroden zu den Kanten 3-5mm. Aber Glasplatten würde ich ungern in meinen Gewächshausboden stecken.


    Ich hab vor Jahren im Studium Untersuchungen zu Epoxydharzklebern gemacht. Nahezu jeder der verwendeten Industriekleber nimmt Wasser auf und quillt dabei auf. Eindringtiefe so 0.5 bis 1mm.


    Eher geeignet wären vielleicht PU-Kleber, aber das Zeug ist nicht ganz ohne und eine ziemliche Schweinerei.


    "Messen" ist eh optimistisch. Der Leitwert (resistiv) und die Dielektrizitätskonstante (kapazitiv) hängen nicht nur wie schon festgestellt von der Temperatur ab, sondern auch von der Ionenkonzentration.


    Übrigens kann man durchaus resistiv messen, mit einer Vierleiteranordnung und Wechselstrom bei 500Hz bis 5kHz, Platinelektroden wären ideal, Graphit tuts auch, ist halt brüchig. Allerdings ist die kapazitive Messung für die Auswertung mit dem µC oder Raspi natürlich schöner, man kann gleich die Frequenz erfassen und auswerten.


  • Nur weil Du nicht selbst drauf gekommen bist, muß Du hier nicht rumblöcken. Es gibt auch noch


    Da du mich jetzt schon zum 2. Mal innerhalb weniger Tage so dumm und arrogant anmachst:
    Wir haben hier im Forum gewisse Regeln, auch bzgl. der Höflichkeit/Respekt untereinander.
    Wir sind hier nicht bei FB, heise.de oder G+... sachliche Diskussionen gern, arrogantes Rumgeschwafel - ohne mich - stell dich vor den Spiegel...


    Ich hatte alle Leser dieses Threads um Tipps, Erfahrungen und (weitere) Hinweise gebeten (und das gilt weiterhin).


    Auf derartige Flames kann ich jedoch verzichten.

  • Servus Zen,
    würdest Du mal so was wie eine kurze Zusammenfassung schreiben?
    Der Thread wird immer länger, und wenn ich das so nebenbei mitlese, steig' ich da nur noch bedingt durch.
    Ich hab' diese Problematik demnächst auch ... wäre interessant, welche Lösung sich da als die beste herauskristallisiert.


    danke und bis dann,
    -ds-