Erdfeuchte Messung Kalorische / Temperaturmethode

  • Hallo,


    ich lese schon lange den Thread über Erdfeuchte-Messung mit und habe mich schon mit diversen kapazitiven Sensoren herumgeplagt. Da Zentris damals nicht die kalorische Methode, also Bestimmung der Erdfeuchte über den Wärmeleitwiderstand des Bodens, weiter verfolgt hat, versuche ich mich nun hieran. Dazu habe ich 4 Sonden gebastelt,

    je 2 mit PT1000, und 2 mit DS18B20, davon jeweiles eine im Glasröhrchen und eine in einer Metallhülse.





    Die Sonden sind wie folgt aufgebaut: 4x 10Ohm 0,25W Widerstände in Reihe, dies ergibt bei 5V eine Heizleistung von ca. 0,625W. Dazwischen sitzt der Temperaturfühler, also PT1000 oder DS18B20, das ganze kommt dann in die Metallhülse (Stichwort Tehmpertursensor PT100 Messhülse 6x80mm) oder das Glasröhrchen (Stichwort Globoli) Dann habe ich es mit Epoxidharz vergossen.



    Überlegungen zum Aufbau:

    -Vorteile Edelstahlhülse: Gute Wärmeleitfähigkeit, nur 6mm breit.

    -Nachteile Edelstahlhülse: Sehr eng innen damit schwierige Montage von Sensoren und Füllmaterial, ggf. Abgabe von Chrom, Nickel etc. an das Erdreich aus dem Edelstahl.

    -Vorteile Glas: Man sieht ob alles schön vergossen ist, keine chemische Reaktion mit Erdreich

    -Nachteile Glas: geringere Wärmeleitfähigkeit

    -Füllmaterial Epoxidharz: Vorteil: Härtet unter Sauerstoffabschluss aus, gut zu gießen Nachteil: Wärmeleitfähigkeit eher gering.

    -PT1000: Vorteil: Robust, klein, Nachteil: Extra Bauteile zum Auswerten notwendig

    -DS18B20: Vorteil: einfache Auswertung, Nachteil: Dicker, ggf. nicht so zuverlässig.


    Im Moment läuft ein Test mit dem DS18B20 im Metallhülse seit ca. 2 Wochen. Es zeigt sich, dass der beste Indikator für die Erdfeuchte die Temperaturdifferenz bei Konstanter Aufheizzeit ist. Die Abkühlzeiten scheinen mehr zu rauschen. Es wird im Moment 1 mal pro Stunde gemessen.


    Ergebnisse folgen.

  • Hier mal das Ergebnis von einigen Wochen. Leider sind zwischendurch Daten verloren gegangen beim neu flashen des Wemos D1 mini.

    Es schwankt zwischen Erde total ausgetrocknet und Wasser steht im Topf.

    Es wurde immer zur vollen Stunde gemessen, immer abwechselnd mit 60s und 120s Aufheizzeit.

    Was man hier nun sieht ist die Temperaturdifferenz über die Aufheizzeit. Desto höher die Temperatur am Ende der Heizzeit, desto schlechter die Wärmeleitfähigkeit des Bodens und damit desto trockener.


    Zur Zeit läuft noch ein zweiter Versuch in Sand. Diesmal 2 Glashülsen mit Epoxy mit Aluminiumpulver und einmal die Widerstände in der Spitze konzentriert und einmal oben und unten verteilt wie jetzt auch.

  • Hallo Yorch,


    ich hab mir vor längerer Zeit mal so etwas gebaut.

    Ein Messingrohr und im vorderen Teil ein Widerstand. Von dem habe ich vorn einen Anschluß

    mit Masse verlötet und gleichzeitig damit das Röhrchen verschlossen.

    Nach hinten versetzt und mit ein paar Styroporstückchen isoliert einen DS18B20 mit

    Wärmeleitpaste eingesetzt. Hat sehr zuverlässig funktioniert, die kapazitive Methode

    hat mir überhaupt nicht gefallen.

    Als Anschluß ein USB Kabel und das Kabel mit Schrumpfschlauch abgedichtet.


    Gruß Reinhard

  • Versteh ich das richtig: In dem Röhrchen ist die "Heizung" und mit etwas Abstand der Temperatursensor. Und die umgebende Erde kühlt das Ganze je nach Wassergehalt mehr oder weniger, so dass die Temperatur mehr oder minder schnell ansteigt und die Differenz ist der Temperaturanstieg in 60 bzw. 120 Sekunden? Das hört sich ebenso einfach wie wirkungsvoll an.

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

    Edited 2 times, last by Gnom ().

  • Versteh ich das richtig: In dem Röhrchen ist die "Heizung" und mit etwas Abstand der Temperatursensor. Und die umgebende Erde kühlt das Ganze je nach Wassergehalt mehr oder weniger, so dass die Temperatur mehr oder minder schnell ansteigt und die Differenz ist der Temperaturanstieg in 60 bzw. 120 Sekunden? Das hört sich ebenso einfach wie wirkungsvoll an.

    Ja, Gardena hatte irgendwann auch mal so einen Sensor.


    Hier ist auch noch so eine Sensor:

    https://www.plant-care.ch/produkte/sensoren/

  • Hier ist auch noch so eine Sensor:

    https://www.plant-care.ch/produkte/sensoren/

    Hätte man den nicht etwas dezenter bauen können? Wer will denn eine 20 cm lange Warnbarke im Balkonkasten stecken haben... Den Produktmanager würd ich rauswerfen!



    Wie misst du am PT1000? Ich nehme an, über einen Spannungsteiler mit 1000 Ohm und über einen AD-Wandler? Da müssten die Spannungsänderungen bei 5 Volt im Bereich weniger mV liegen. Lässt sich das genau genug messen?


    Warum hast du so viele Kabel an den Dingern? Müssten nicht drei Stück reichen? 5V, GND und Messleitung für den PT1000 bzw Datenleitung für den DS18B20?

    Oh, man kann hier unliebsame Nutzer blockieren. Wie praktisch!

  • Hört sich auch gut an.

    Wie ist das mit Korrosion bei dem Messingrohr?


    Die nächste Version hat bei mir auch eine mehradrige Leitung. USB Kabel ist auch keine schlechte Idee, hatte auch schon gedacht einfach den USB Stecker zu nehmen um es dann an den Mikrocontroller anzuschließen...aber hier ist wieder die Verwechselungsgefahr groß.

  • Wie misst du am PT1000? Ich nehme an, über einen Spannungsteiler mit 1000 Ohm und über einen AD-Wandler? Da müssten die Spannungsänderungen bei 5 Volt im Bereich weniger mV liegen. Lässt sich das genau genug messen?


    Warum hast du so viele Kabel an den Dingern? Müssten nicht drei Stück reichen? 5V, GND und Messleitung für den PT1000 bzw Datenleitung für den DS18B20?

    Für die PT1000 habe ich ein MAX31865 breakout Board verwendet, das per I2C ausgelesen wird.

    In letzter Zeit habe ich aber eigentlich nur noch den DS18B20 verwendet, bisher funktionieren alle 4 in Epoxid vergossenen zuverlässig.


    Kabel bei der DS18B20 Version: für den DS18B20: +3,3V, GND, SIgnal, dann +5V für den Widerstand und geschaltete GND für den Widerstand, also 5 Litzen.


    Kabel bei der PT1000 Version: 2x Anschlüsse vom MAX31865 für den PT1000, 2x Heizwiderstand.

  • Versteh ich das richtig: In dem Röhrchen ist die "Heizung" und mit etwas Abstand der Temperatursensor. Und die umgebende Erde kühlt das Ganze je nach Wassergehalt mehr oder weniger, so dass die Temperatur mehr oder minder schnell ansteigt und die Differenz ist der Temperaturanstieg in 60 bzw. 120 Sekunden? Das hört sich ebenso einfach wie wirkungsvoll an.

    Ja richtig.


    Eigentlich braucht es gar keinen Abstand zwischen Heizwiderstand und Sensor. Man könnte theoretisch auch einen PTC nehmen, der Sensor und Heizung in einem ist. Da habe ich aber das Gefühl, dass das zu ungenau ist, bzw. die PTCs sind ja meist so Scheiben, die schlecht in das Röhrchen passen.

  • Hört sich auch gut an.

    Wie ist das mit Korrosion bei dem Messingrohr?

    Am Rohr war kaum was zu sehen, eher am Lötzinn mit dem ich es unten verschlossen habe.

    Das war wohl die sogenannte Opferanode.

    Das Problem ist aber kein echtes Problem, etwas Farbe sollte helfen. Kann man ja nicht mit

    der Beschichtung von kapazitiven Fühlern vergleichen.


    Die nächste Version hat bei mir auch eine mehradrige Leitung. USB Kabel ist auch keine schlechte Idee, hatte auch schon gedacht einfach den USB Stecker zu nehmen um es dann an den Mikrocontroller anzuschließen...aber hier ist wieder die Verwechslungsgefahr groß.

    Ich benutze sie oft, die Betriebspannung lege ich so an, wie sie halt bei USB anliegt. Das verringert auf jeden

    Fall die Wahrscheinlichkeit das was kaputt geht, wenn jemand eine Maus ranstöpselt.

    Der Durchmesser passt auch gut zum Messingrohr, etwas Schrumpfschlauch und das Ganze ist dicht und hält

    mechanisch.


    Eigentlich braucht es gar keinen Abstand zwischen Heizwiderstand und Sensor. Man könnte theoretisch auch einen PTC nehmen, der Sensor und Heizung in einem ist. Da habe ich aber das Gefühl, dass das zu ungenau ist, bzw. die PTCs sind ja meist so Scheiben, die schlecht in das Röhrchen passen.

    Eine räumliche Trennung kann sicher nicht schaden, meiner Meinung nach wird es dadurch empfindlicher.

    Ansonsten brauchst du einen wirklich guten thermischen Kontakt zur Erde und da sind ja auch mal Hohlräume. Ich

    würde auf jeden Fall Metall bevorzugen.


    Gruß Reinhard

  • Hätte man den nicht etwas dezenter bauen können? Wer will denn eine 20 cm lange Warnbarke im Balkonkasten stecken haben... Den Produktmanager würd ich rauswerfen!

    Ich schätze mal wenn du 30 von den Teilen in einen Feld aussetzt und die kurz vor der Ernte einsammeln darfst wirst dich freuen das es so strahlt.

    Die nächste Version hat bei mir auch eine mehradrige Leitung. USB Kabel ist auch keine schlechte Idee, hatte auch schon gedacht einfach den USB Stecker zu nehmen um es dann an den Mikrocontroller anzuschließen...aber hier ist wieder die Verwechselungsgefahr groß.

    https://de.wikipedia.org/wiki/…_Modularstecker-Bauformen

    @Yorch

    Auch du bist eingeladen deine Beiträge zu editieren!


    Ich finde die idee super! Habt Ihr schon geschaut ob es solche Sensor Module fertig beim Chinesen gibt?

    Wenn alles klappt würde Ich gerne nächstes Jahr mit meiner kleinen Pflanzen zucht beginnen. Leider habe Ich schon viele von den Ikea Gewächs teile die Ich endlich verwenden mag. Leider sind die Pflanzen immer eingegangen entweder von zu viel oder zu wenig Wasser.