Sensor für Bodenfeuchtigkeit III.

Die meisten Bodenfeuchtigkeits-Sensoren haben einen Nachteil: sie korrodieren an der Stelle, an der sie mit der feuchten Erde in Berührung kommen, da sie meist aus zwei offenen Metall-Elektroden (Kupfer, Messing o.ä.) bestehen. Der folgende Sensor weist keinerlei offene Metallverbindungen auf und somit kann auch keine Korrosion stattfinden.

Funktionsweise

Das Sensor-Modul beinhaltet einen NE555-Timer, welcher in einer astabilen Kippstufe konfiguriert ist. Damit arbeitet er als Oszillator und gibt ein periodisches Rechtecks-Signal ab, welches in eine der Sensor-Elektroden führt. Die andere Sensor-Elektrode ist mit Ground verbunden und bildet zusammen mit der anderen einen Kondensator. In Anwesenheit von Wasser wird die Kapazität dieses Kondensators nun verändert und kann gemessen werden.
Ein kleiner Nachtteil hat dieses Sensor-Modul dennoch. Der Hersteller verwendet für das Modul normales Platinenmaterial, damit ist die Kante nicht versiegelt und Wasser kann hier eindringen. Aber mit Hilfe von Lack, die die Spitze des Sensors abdichtet, kann dem leicht Abhilfe geschafft werden.

Verwendete Bauteile

Aufbau der Schaltung

Video: Live-Demonstration des kapazitativen Bodenfeuchtesensors

Sketch

#define PIN_SENSOR A0

#define PIN_LED_GREEN   8
#define PIN_LED_YELLOW  9
#define PIN_LED_RED    10

unsigned int sensorValue = 0;
byte currentLed = 0, previousLed = 0;

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    pinMode(PIN_LED_GREEN,  OUTPUT);
    pinMode(PIN_LED_YELLOW, OUTPUT);
    pinMode(PIN_LED_RED,    OUTPUT);
}

void loop()
{
    sensorValue = analogRead(PIN_SENSOR);
    Serial.println(sensorValue);

    if (sensorValue < 400) {
        if (currentLed != PIN_LED_GREEN) {
            currentLed = PIN_LED_GREEN;
        }
    } else if (sensorValue < 540) {
        if (currentLed != PIN_LED_YELLOW) {
            currentLed = PIN_LED_YELLOW;
        }
    } else {
        if (currentLed != PIN_LED_RED) {
            currentLed = PIN_LED_RED;
        }
    }

    if (previousLed != currentLed) {
        previousLed = currentLed;
        digitalWrite(PIN_LED_GREEN, LOW);
        digitalWrite(PIN_LED_YELLOW, LOW);
        digitalWrite(PIN_LED_RED, LOW);
        digitalWrite(currentLed, HIGH);
    }

    delay(1000);
}

Sensor v2.0

Seit einiger Zeit (Stand: 01.05.2021) scheint es eine neue Version des Sensors zu geben, die v2.0.

Abb.: Vergleich der Versionen der Bodenfeuchtigkeits-Sensoren. Die elektronischen Komponenten und deren Aufteilung scheint identisch außer einigen Kondensatoren, die evtl. andere Werte besitzen können (farbliche Unterschiede). Der NE555 ist zwar ein anderer Hersteller, hat aber vermutlich dieselben Spezifikationen

Unterschied auf v2.0 — Abb.: Offensichtlicher Unterschied in der v2.0 des Sensors ist ein Metallpunkt auf der unteren Spitze des Sensors, dessen Funktion mit jedoch nicht klar ist. Außerdem könnte hier wieder die Korrosion ansetzen...🤔

Versiegelung

Im realen Einsatz des Feuchtigkeits-Sensors sollte die Elektronik gegenüber Umwelteinflüssen (Wasser, Staub, Schmutz) geshützt werden. Dies kann man mit Hilfe von Kunstharz (z.B. Epoxy) mit einer Umhüllung von Schrumpfschlauch bewerkstelligen.

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