Bewässerung ohne Microcontroller

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17.03.2019, 18:42
SuterB

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Bewässerung ohne Microcontroller

Hallo Zusammen

um Geld und Platz zu sparren, möchte ich eine Pflanzenbewässerung ohne Microcontroller machen (brauche ca 20 Stück). Ich habe mir das so vorgestellt (siehe Plan):

Anhang 34055 Anhang 34056

Als Sensor verwende ich zwei Nägel die ich in die Erde stecke. Um den genauen Widerstand, an dem die Bewässerung einsetzen soll, zu bestimmen, habe ich ein Poti zur Feinjustiereung. Wird der Wert überschritten, schaltet der Transistor und das Magnetventil öffnet.

Da ich keine Ahnung von Wiederständen und Transistoren haben, die Frage an euch. Funktioniert das so?

Für eure Antwort danke ich euch.

Gruss SuterB
17.03.2019, 20:19
Gnom67

Hm, theoretisch könnte das gehen. Aber praktisch hab ich da meine Zweifel.
Durch Temperaturabhängigkeiten der Komponenten könnte es zu Schwankungen kommen. Zwei Nägel halte ich auch für keine gute Idee - die Oberflächen oxidieren und verändern mit der Zeit ihre Leitfähigkeit. Zudem hast du dauerhaft einen kleinen Strom durch die Elektroden, was zu Ionenwanderungen und Veränderungen im Erdreich führt. Das Ganze klingt nicht sehr zuverlässig.
Gute Sensoren arbeiten kapazitiv (schau mal hier). Wenn du solche nicht verwenden willst, solltest du wenigstens welche aus Edelmetallen verwenden.
10 Stück Attiny13 kosten in China unter 5 € - ich glaube, da gibt es nicht viel zu sparen...
17.03.2019, 21:50
SuterB

Hallo Gnome67

Danke für deine Antwort. Wen möglich will ich die Schaltung ohne Arduino & Co bauen. Der von Dir gezeigte Sensor muss mit demArduino ausgelesen werden. Oder kann ich den auch anderst verwenden?
Vielleicht kann ich einen einfachen kapazitiven Sensor auch selber machen. Hat jemand eine Anleitung?

Gruss SuterB
17.03.2019, 21:58
Gnom67

Also, wenn du eine Analoge Schaltung bauen willst, wird das so eher nicht klappen. Die Schaltschwelle wird wahrscheinlich zu unpräzise. Wenn, dann müsstest du mit einer Referenzspannung arbeiten und mit einem Operationsverstärker den Schwellenwert triggern. Dann brauchst du noch ne Hysterese. Außerdem ist die Frage, wie lange die Pumpe nachläuft und ob das System abschaltet bevor die Pflanze restlos ertrinkt oder vielleicht schon, nachdem nur ein paar gramm Erde in Sensornähe nass sind. Du kannst die Mengen nicht steuern und auch keine Sicherheitsschwellen einbauen.
Angesichts von 50 Ct pro µC verstehe ich nicht, warum du das analog machen willst. Wahrscheinlich wird das nicht mal billiger, weil du ja für die analoge Schaltung auch Bauteile brauchst.
Meine Empfehlung ist ganz klar: Investiere die 10 € für die 20 Tinys, statt dir mit analogem Gefrickel die Ohren zu brechen.
18.03.2019, 05:23
PICture

Hallo SuterB !

Zitat:

Zitat von Gnom67

Meine Empfehlung ist ganz klar: Investiere die 10 € für die 20 Tinys, statt dir mit analogem Gefrickel die Ohren zu brechen.

Ich denke, daß man ausser Geld noch mehrere Stunden fürs Lernen "investieren" muß. Es sei denn, daß du schon im Kindergarten Programleren von µC gelernt hast (Meinung von Politiker).:confused:
18.03.2019, 06:35
Ceos

Wenn deine Messung zu galvanischen Nebeneffekten führt (DC Messung durch einen Boden voller Salze über leicht rostende Metalle) hast du nur ein paar Tage Spaß damit.

Wie Gnom67 schon anmerkte werden dir deine Elektroden rosten und dein Stellpunkt sich ständig verschieben!

Eine lösung um das rosten zu verringern wäre schon allein dass du mit AC misst, aber AC aus einer DC Versorgung ist problematisch.

Die oben beschrieben eLösung mit Kapazititven Sensoren ist die wohl langlebigste! Auf dem unteren Streifen der im Boden steckt sind zwei große isolierte Kupferflächen, die durch den Boden hindurch einen winzigen Kondenastor bilden, dessen Kpaazität durch die Dielktrizitätszahl, welche sich mit Wassergehalt ändert, beeinflusst.

Um diesen Kapazitätsunterschied zu messen wird der Kondensator ständig auf- und entladen und dabei die Spannung gemessen. Wird die Kapazität größer, fällt der Spanunngsunterschied zwischen den Zuständen "geladen" und "entladen", denn bei gleicher Ladung und größerer Kapazität fällt die Spannung und umgekehrt.

Das habe ich versucht mit einem 555 Timer aufzubauen und dann zentral zu messen, aber der Messhub ist so winzig, dass man es direkt am "Kondensator" messen muss oder man verliert das Signal über die Kabellänge.

Solche fertigen Messfühler udn dann sogar für nur 1€ das Stück tun nciht weh und lassen sich digital auslesen, so vermeidet man Messfehler und man kann jederzeit neue Sensoren anschließen, je nachdem wie sie angesteuert werden (I2C geht ganz gut, vor allem wenn man die Streifen einzeln adressieren kann).
18.03.2019, 07:40
Klebwax

Zitat:

Zitat von SuterB

Als Sensor verwende ich zwei Nägel die ich in die Erde stecke. Um den genauen Widerstand, an dem die Bewässerung einsetzen soll, zu bestimmen, habe ich ein Poti zur Feinjustiereung.

Das geht grundsätzlich so nicht. Die Leitung in Flüssigkeiten ist Ionenleitung. Und es ist das Wasser in der Erde mit seinen gelösten Salzen das den Strom leitet. Die Ionen können aber nicht durch den Leiter, den Nagel, den Rest des Stromkreises fließen. Sie stauen sich also je nach ihrer Ladung an den jeweiligen Elektroden. Dabei bauen sie ein der jeweiligen Elektrode entgegengesetztes Potential auf bis der Strom zum erliegen kommt. Das kann ein paar Sekunden oder Minuten dauern, je nach dem wie groß die Beweglichkeit der Ionen ist. Ab dann fließt nur noch ein geringer Reststrom. Das hat mit elektrochemischen Vorgängen wie der Elektrolyse erst mal nichts zu tun, Elektroden aus Edelmetall helfen also nicht.

Wenn man den Widerstand einer Flüssigkeit mit Ionenleitung bestimmen will, muß man mit Wechselstrom messen.

MfG Klebwax
18.03.2019, 07:57
Gnom67

Zitat:

Zitat von PICture

Hallo SuterB !
Ich denke, daß man ausser Geld noch mehrere Stunden fürs Lernen "investieren" muß. Es sei denn, daß du schon im Kindergarten Programleren von µC gelernt hast (Meinung von Politiker).:confused:

Ja, sicher, mehrere Stunden. Vielleicht auch ein paar Tage. Aber SuterB schrieb, dass er Geld und Platz sparen will (von Zeit steht da nichts). Beides wird er mit der Analogschaltung nicht wirklich erreichen.
Wer es für sinnvoll hält, sofort eine nicht funktionierende Lösung zu bekommen, statt in ein paar Stunden oder Tagen eine funktionierende, der kann das ja analog bauen.
Deshalb habe ich meinen Rat wörtlich als "Empfehlung" formuliert. Ob SuterB, oder PICture oder der wohlmeinende Politiker oder sonstwer das dann so machen, ist ja deren Entscheidung.
18.03.2019, 08:49
HaWe

Zitat:

Zitat von SuterB

Hallo Zusammen

um Geld und Platz zu sparren, möchte ich eine Pflanzenbewässerung ohne Microcontroller machen (brauche ca 20 Stück). Ich habe mir das so vorgestellt (siehe Plan):

Anhang 34055 Anhang 34056

Als Sensor verwende ich zwei Nägel die ich in die Erde stecke. Um den genauen Widerstand, an dem die Bewässerung einsetzen soll, zu bestimmen, habe ich ein Poti zur Feinjustiereung. Wird der Wert überschritten, schaltet der Transistor und das Magnetventil öffnet.

Da ich keine Ahnung von Wiederständen und Transistoren haben, die Frage an euch. Funktioniert das so?

Für eure Antwort danke ich euch.

Gruss SuterB

ein Arduino (Nano etc.) kostet keine 3 EUR und hat alles für Messung und Steuerung, was du brauchst,
er hat 6 analoge Eingänge für variable Widerstandseingänge für 6 Mess-Quellen
und 12 digitale für Pumpensteuerung etc. ( da brauchst du ggf. Relais mit Schutzdiode oder einen MOSFET Motortreiber).

Für 20 Messquellen demnach 4 davon.

Lohnt sich da eine großartige analoge Schaltungsentwicklung?

https://www.ebay.de/itm/1xMini-USB-N...kAAOSwXXxZULKE
18.03.2019, 08:53
SuterB

Hallo Zusammen
Ich danke euch für eure Antworten. Leider sind eure Antworten so wie ich es befürchtet habe 😕. Somit ist auch der letzte Funke Hoffnung auf eine analoge Schaltung erlochen.
Grüsse SuterB
18.03.2019, 09:03
HaWe

https://michaelsarduino.blogspot.com...ber-bauen.html

https://forum.arduino.cc/index.php?P...917#msg3596917
(unteres Bild: ) MOSFET: IRLZ34N oder IRLZ44N oder auch größere/stärker n-MOS

- - - Aktualisiert - - -

es gibt von Fischertechnik analoge Flipflops mit Schaltrelais für kleine Verbraucher und regelbaren Eingangspegeln, die sind sehr einfach zu handhaben aber recht teuer, also höchstens als Idee...

https://www.google.com/search?q=Fisc...iBGKtRG581agM:
18.03.2019, 09:06
Gnom67

...und wo siehst du da das Problem? Dann bau's doch mit einem µC. Die Programmierung kannst du lernen - für die paar Zeilen Code wird das machbar sein. Hilfe bekommst du hier sicher.
(Oder hast du ein Analog-Gelübde abgelegt?)
21.03.2019, 09:18
schorsch_76

Also ich denke, das eine analoge Lösung durchaus möglich ist. Es gab schon Leben vor µC ;)

Mit einem OPV könntest du einen Sinus Generator machen der AC für die Kapazitätsmessung erzeugt. Da du dann den Strom misst, nimmst du einen Messwiderstand in Reihe und einen Messverstärker/Instrumentenverstärker (Abbildung 8 ) [2][4] um die kleine Spannung zu verstärken. Diese Spannung dann gleichrichten und Integrieren (Integrierer) [3] und du hast eine proportionale Spannung zur Kapazität. Mit einem Komparator [2] kann man dann Ventil Ein/Aus schalten.

Sicher gibt es hier noch ein paar Stolperfallen ;)

[1] http://www.ti.com/lit/wp/snoa839/snoa839.pdf
[2] https://rn-wissen.de/wiki/index.php/...erst%c3%a4rker
[3] http://www.mikrocontroller.net/artic...undschaltungen
[4] https://www.reichelt.de/instrumenten...?&trstct=pos_0
21.03.2019, 09:46
HaWe

Zitat:

Zitat von schorsch_76

Also ich denke, das eine analoge Lösung durchaus möglich ist. Es gab schon Leben vor µC

ich glaube, dass es geht, hat keiner bezweifelt, die Frage ist alleine, ob sich im Vergleich zum Arduino der Aufwand lohnt.
21.03.2019, 10:08
Ceos

hatte je auch schon geschrieben dass cih es mit einem 555 aufbauen wollte, aber am Ende mehr Strom für die Koponenten drauf ging und der Messhub zu klein und das Signal zu Fehleranfällig ist (auch mit einem Verstärker kannst du nur wenig gegen Luftfeuchte und Temperatur machen, welche einen erheblichen Störeinfluss auf den eh schon geringen Messhub haben und oben drauf kommen dann noch Übertragungsverluste)

Eine Lösung mit dediziertem Controller pro "Messeinheit" ist praktisch schon fast notwendig um wiederholbare Ergebnisse zu bekommen (Der Controller kann dann auch die Temperatur messen und damit Verzerrungen durch den Wärmegang der Widerstände im Messsystem ausgleichen)

Einen Stufenweisen Aufbau um sich heran zu tasten ist natürlich absolut okay, aber die Messung über die Kapazität oder eine Umkehr des Stromfluss durch die Messsonden unbedingt notwendig und damit mehr unnötige peripherie die man sich am Ende (auch Standby Strom mäßig betrachtet) effektiver mit einem ATTiny oder vergleichbar kleinem Controller realisieren, wodurch man den Messwert auch gleich digital aufbereiten und übertragen kann.