Temperatur und Feuchtigkeits Sensor

  • Nachdem mein IR Projekt abgeschlossen ist und perfekt läuft, kommt nun das nächste Projekt.
    Das Thema ist in diesem Forum sicherlich schon mehrfach vorhanden, aber die Infos die ich brauche finde ich nicht so richtig.

    Die Aufgabe ist "eigentlich" sehr simpel. Ich möchte Räume mit Temperatur und Luftfeuchtigkeit überwachen. Ich möchte das Ganze aber so simpel gestalten wie mit dem IR Sensor.

    Sensoren direkt an die GPIO Pins und Werte auslesen.

    Das Gleiche später dann auch mit Wassermelder die man auf dem Boden anbringt und die dann anschlagen, wenn sie mit Wasser in Verbindung kommen.
    Und nun meine Fragen:

    Welche Sensoren nimmt man hierfür am besten und gibt es auch passende Gehäuse dazu ? Es kommt nicht auf 5 Euro an. Wichtig ist einfaches Handling und Zuverlässigkeit.
    Wie lange dürfen die Kabel der Sensoren sein, damit da Ergebnis nicht zu sehr verfälscht wird ?

    Schön wäre es , wenn es zu den jeweiligen Sensoren noch ein schönes HowTo gibt, wie man es einrichtet.

    Gruß

    Alex

  • Moinsen,

    Auf deine Fragen genauer einzugehen:

    - grundsätzlich sind alle NTC ( Heißleiter ) für Temperaturmessungen am zuverlässigen im Betrieb. Allerdings kommt es auf die Auswertung drauf an. Analoge Leitungen ( Spannungsführend ) sind in der Länge relativ unkritisch, sofern der Kabelquerschnitt passt. Hier muss man je nach gewünschter Auflösung sich grundsätzlich für eine von 2 Varianten entscheiden. Einfach über einen Spannungsteiler zu einem einfachen ADC, oder als Vierpunktmessung zu einen differenziell arbeitenden ADC. Hier der Unterschied in der ADC Auswahl.
    - I²C Kombi Sensoren wie der DHT20/ BME280 usw. aber auch Temperatursensoren wie der MCP980X sind hier nur mit der Kabellänge limitiert. Dabei ist auf auf die Einhaltung der Flankensteilheit, der Pegelspannung wie auch der Störfestigkeit zu achten. Größere Entfernungen über die Standard Spezifikation ( max. 30 cm ) sind nur mit speziell geschirmten Kabeln, und oder mit PortExtendern ( Signalverschärker ) möglich. Was die Kosten sehr steil nach oben treibt.
    - OneWire Sensoren wie der DS18B20 ( Dallas ) oder der DHT11 ( OneWire -ähnliches Protokoll ) sind erst einmal relativ unkritisch in der Kabellänge , haben aber immer mal wieder mit Sensor Blackouts zu kämpfen. Das passiert aus verschiedenen Gründen, aber mit entsprechend freien GPIOs und der Fehlerabfrage während der Sensorabfrage, kann man diesen Punkt relativ einfach umgehen, in dem man über einen schaltenden GPIO kurzzeitig de Spannungsversorgung zu den Sensoren unterbricht, und dann wieder herstellt.

    OneWire wie I²C Sensoren lassen sich entweder über die Adressierung des I²C Sensors selber ( bei OneWire DS18B20 alle ) oder dann bei mehreren I²C Sensoren mit einer festen Adresscodierung dann über einen I²C Multiplexer parallel schalten. NTCs, als analoge Sensoren, benötigt jeder Sensor seinen eigenen ADC - Kanal / -Chip. Wie man dann diese ADCs zusammenschaltet, und an den Controller anbindet ist sowohl vom ADC und dem Bussystem abhängig.

    Franky

  • Hallo,

    für Luftdruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit ist der BME280 ziemlich gängig von passable genau. Den Sensor gibt es in allen möglichen Formen von Breakoutboard bis fertig verbaut auf einem HAT. Dazu findest du sicherlich was bei den gängigen Elektroshops und Shops für Rasp Zubehör.

    Der BME280 kann I2C und SPI, die Kabellänge kann also das sein, was das Protokoll bzw. die Schnittstelle erlaubt.

    Ein Raspi ist für so eine Messung aber drastisch überdimensioniert, da reicht ein simpler Microcontroller. Wenn du z.B. einen Pi 2040 W nimmst kann der Messen und dann die Messergebnisse via WLAN z.B. an einen Raspi übertragen.

    Gruß, noisefloor

  • Oh je, viel technisches Bahnhof für mich. Aber wenn so ein Sensor auf einem HAT Board ist, dann misst der doch eher die Gehäusetemperatur von Raspi selber, oder ? Der Sensor sollte ja schon für sich alleine sein.

    Meine Idealvorstellung wäre halt nichts zu löten. Würd einfach nur gerne den Sensor mit den Kabeln entsprechend am Raspi verbinden.
    Und wenn die max. Länge der Kabel 30cm nicht überschreiten sollen, würde das für mich auch noch passen.

  • Hallo,

    Quote

    Aber wenn so ein Sensor auf einem HAT Board ist, dann misst der doch eher die Gehäusetemperatur von Raspi selber, oder ?

    Nee bzw. eigentlich nicht. Wenn du Umweltbedingungen messen willst darfst du sowieso kein geschlossenes Gehäuse haben - weil sonst misst du im Gehäuse und nicht die Umgebung.

    Sagen wir mal du hast ein oben offenes Gehäuse und einen HAT, dann sitzt der Sensor oben, also auf der dem Raspi abgewandten Seite. Klar bekommst das Board Wärmestrahlung von unten - nur wenn du die CPU des Raspi nicht dauerhaft glühen lässt, weil du alle Kerne auf 100% auslastest, ist ein möglicher Messfehler vernachlässigbar klein.

    Außerdem reicht für das, was du vorhast und es kein Microcontroller sein soll locker ein Raspi Zero WH. Der hat eh' nicht so viel CPU Power zur Wärmeerzeugung ;)

    Wenn du eine fertige Lösung zu Stecken willst kannst du z.B. mal nach "pimoroni breakout garden" mit einer Suchmaschine deiner Wahl suchen.

    Gruß, noisefloor

  • Moinsen,

    Das ganze kommt zu einem darauf an wie viele dieser Senoren du an das PI hängen willst ?

    Mit Pro Raum einen RasPi und einem Sensor ist das wohl mehr als mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

    Hier wäre noisefloor Vorschlag einen Sub Controller zu verwenden ein Beitrag, die Kosten massiv zu reduzieren. Mit den supporteden 100 kHz ist die Anforderung an die Leitung natürlich noch sehr gering. Hier kann man durchaus versuchen die 30 cm zu überschreiten.
    Wenn beabsichtigst an einem einem PI mehrere dieser BME280 zu verwenden, kannst du auch noch einen PCA9548A basierten Multiplexer dazwischen zu schalten. Das kann man notfalls alles Steckern, aber was nicht wirklich Dauerbetriebsfest ist. Hier sollte man dann schon selbstsichernde Steckverbindungen mit entsprechenden Verrieglungssystemen nutzen. Bzw. an die Sensorplatine einen besseren Kontakt als diese einfache Stiftleiste anlöten.

    Franky

  • Die Kosten spielen keine Rolle, da die Raspis ( 4b ) da sind und noch paar andere Sachen machen. Es kommen auch keine weiteren Sensoren dazu. Ich brauche nur Temp und Luftfeuchtigkeit.

    Wie gesagt, wenn mir jemand sagen könnte: Nimm den Sensor ( Link ) in der Ausführung. Da sind die Kabel oder Stecker schon dran und verbinde die Gegenseite mit den PINs am Raspi. Das ganze mit guter Anleitung welcher PIN vom Sensor an welchen vom Raspi.
    Und dann noch eine Doku zur Installation und Abfrage der Werte. Dann wäre ich Happy.

  • Moinsen

    BME280 Temperatur Sensor Luftdruck Feuchtigkeit I2C 5V Barometer Arduino Digital – MAKERSHOP.DE

    VIN Sensor an Pin 2 oder 4 des RasPi ( 5 Volt )
    SDA Sensor an Pin 3 des RasPI
    SCL Sensor an Pin 5 des RasPi
    GND da kannst du dir eine freien GND Pin auf dem PI-Board aussuchen.

    Allerdings solltest du den Sensor auch befestigen vor allem den Sensor nicht zubauen. Eine stehende Montage ist zu bevorzugen.

    Franky

  • Moinsen,

    Die gibt es auch für 3,3 Volt für 2 €:

    Dein Preisvorschlag mag ja einiges Gutes haben, aber mit deiner Aussage für 3,3 Volt verweise ich mal das Datenblatt ! Wenn man zudem das Layout betrachtet, gibt jedes BME280 Modul immer einen 3,3 Volt kompatiblen Pegel aus. Das Bedarf keiner besonderen Erwähnung. Zudem sind alle Platinen mit einem LDO ausgestattet was den problemlosen Betrieb auch an 5 Volt Systemen ( z.B. Arduino Klassik ) ermöglicht. Mit dem Wissen, das im 5 Volt Pegelbereich bereits 2,8 Volt ausreichend sind um als HIGH erkannt zu werden, können diese Sensoren sowohl mit Vc 3,3 Volt wie auch mit 5,0 Volt betrieben werden! Aber die Signalausspannung SDA bleibt bei 3,3 Volt. Dieser Verweis bei AliExpress bezieht sich nur auf die Pegelausgangsspannung und nicht auf die reine Vc. Weil alle BME280 Platinen, egal von welchem Konfektionierer immer angeben und mit einem LDO ausgestattet sind bleibt der Ausgangspegel bei 3,3 Volt.

    Franky

  • Ich finde die Lösung mit dem BME280 gut. Da gibt es ja auch welche die quasi schon fertig mit Stecker sind.

    Aber eine Frage habe ich noch. Ich brauche noch einen Wassermelder. Also einen Sensor der quasi auf dem Boden liegt und durch den Wasserkontakt einen Kurschluss meldet. Da müsste man dann allerdings ein längeres Kabel dranmachen dürfen.

  • Moinsen

    Aber eine Frage habe ich noch. Ich brauche noch einen Wassermelder. Also einen Sensor der quasi auf dem Boden liegt und durch den Wasserkontakt einen Kurschluss meldet. Da müsste man dann allerdings ein längeres Kabel dranmachen dürfen.

    Tja was willst du "Wasser-melden" lassen ?
    Wenn die Brühe schon vollflächig im Raum steht, in einem gewissen Bereich, welche Wasser-Auslaufmenge soll detektiert werden ?

    Du kannst zu einem Bodenfeuchte-Sensoren verwenden, die mit einem ADC über einen Schwellwert auswerten, du kannst Regensensoren verwenden, die aber mit Schmutzbestandteilen im Wasser auf Dauer ein Problem bekommen, oder du machst einfach eine 2 Drahtlösung. Dazu brauchst du nur 2 leitende Drähte einen OPV als Comparator, positionierst diese in einem gewissen räumlichen Abstand mind. 5 mm voneinander. Wenn dann Wasser an dieser Stelle sich beginnt zu einem "See" zu entwickeln, und beide Drähte kurzschließt, gibt der variable einstellbare Comparator ein digitales Schaltsignal aus.

    Franky

  • Da gibt es ja auch welche die quasi schon fertig mit Stecker sind.

    Ich würde, wo immer es geht, löten bevorzugen. Diese Jumperkabel sind eine ziemlich wackelige Sache.

    Ich hatte schon mehrfach Wackelkontakte an den Pfostensteckern, das ist dann nervig, wenn man glaubt, das Zeug sei kaputt.

  • Moinsen

    Tja was willst du "Wasser-melden" lassen ?
    Wenn die Brühe schon vollflächig im Raum steht, in einem gewissen Bereich, welche Wasser-Auslaufmenge soll detektiert werden ?

    Du kannst zu einem Bodenfeuchte-Sensoren verwenden, die mit einem ADC über einen Schwellwert auswerten, du kannst Regensensoren verwenden, die aber mit Schmutzbestandteilen im Wasser auf Dauer ein Problem bekommen, oder du machst einfach eine 2 Drahtlösung. Dazu brauchst du nur 2 leitende Drähte einen OPV als Comparator, positionierst diese in einem gewissen räumlichen Abstand mind. 5 mm voneinander. Wenn dann Wasser an dieser Stelle sich beginnt zu einem "See" zu entwickeln, und beide Drähte kurzschließt, gibt der variable einstellbare Comparator ein digitales Schaltsignal aus.

    Der Boden ist normal trocken. Also ein Sensor der schon anschlägt, wenn Wasser an die Kontakte kommt. Die Menge spielt keine Rolle, denn wenn es nass im Raum wird, läuft schon was schief.

  • Moinsen,

    Dann sind die nächsten Fragen die man sich stellen muss, wie groß ist der Raum, und gibt es eine bevorzugte Stelle wo das Wasser auslaufen könnte ? Oder muss der gesamte Raum ( Fußbodenfläche ) als Segmente überwacht werden ?

    Franky

  • Moinsen,

    So etwas für keine Bereiche gibts als fertiges Döschen, welcher Alarm gibt, wenn Wasser unter diese Dose läuft. Allerdings, muss das Wasser erst dieses Döschen erreichen.
    Du kannst es mit einem kapazitiven Bodenfeuchtesensor versuchen. Allerdings musst du verhindern, das die Elektronik auf der Platine mit Wasser direkt in Kontakt kommt.
    Oder die anpaßbare DIY Lösung, in dem du einen vernickelten Widerstandsdraht von der Rolle nimmst, diesen als parallel geführte Leitung auch über größere Bodenabschnitte verlegen kannst. So dass diese beiden Drähte sich immer dann kurzschließen, wenn sich Wasser dazwischen befindet. Diese kannst du etwas erhöhte ( Beinchen ) mittels eines einfachen OPVs und Trimmers / oder Festwiderstände, dann als Comparator beschalten, und zu dem PI führen. Der Anstand zwischen den Bodenverlegten Sensordrähten, dieser Comparatorschaltung, und dann zum RasPI ist relativ egal. Hier kann es sich um mehrere Meter handeln. Ebenso kannst du die Bodensensordrähte sehr lang gestalten, um größere Flächen Schleifenförmig zu überbrücken.



    Sobald an den Sensorleitungsanschlüssen ein Spannung größer dem eingestellten Schwellwert anliegt schaltet der Ausgang des OPV auf HIGH, und bliebt auf diesem Pegel bis diese Spannung wieder unter den eingestellten Sollwert sinkt. Die Schaltung setzt sich somit automatisch zurück, wenn der "Stausee" getrocknet ist, oder beseitigt wurde. Kosten ohne korrosionsfesten Widerstandsdraht ca. 80 Cent. Der Rest ( ZD3,6 & BAS 85 ) dient ausschließlich einer Schutzbeschaltung.

    Franky

  • Da hier mein technisches Verständnis nicht ausreicht, bringt mich das leider nicht weiter.

    Ich habe gehofft, es gibt käuflich ein fertiges Teil was ich auf den Boden lege, und die Kabel daran gehen direkt an den Raspi.
    Und man es nur noch programmieren muss.

    Aber trotzdem vielen Dank für Deine Hilfe.

  • Noch eine Verständnis Frage: Wenn man einfach 2 Kabel nimmt und zwischen einem der Kabel ist ein entsprechender Widerstand und diese 2 Kabel ins Wasser legt, dann wird doch mit Sicherheit ein Wert 0 auf 1 geändert.

    Falls das stimmen sollte ( laienhafter Gedanke ) , müsste ich doch nur wissen, welches der 2 Kabel an welchen PIN des Raspis muss und auf welchen Zustand ich den entsprechenden GPIO in der config.txt setzen muss ?

    Falls ja ? Könnte mir dann bitte jemand sagen welches Kabel der 2 an welchen Pin muss und was für einen Widerstand man nimmt, ohne den Raspi kaputt zu machen ?

    Vielleicht liege ich total daneben, aber es klingt so schön einfach

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