Wie bereits im letzten Beitrag zum CO2-Sensor erwähnt, habe ich auch Sensoren für die Bodenfeuchtigkeit meiner Zimmerpflanzen angeschlossen.
Ich habe, wie auch beim CO2-Sensor versucht mich im Voraus zu erkundigen, welche Sensoren hier sinnvoll und empfehlenswert sind. Dabei war sehr schnell klar, es muss ein kapazitiver Feuchtigkeitssensor werden welche meist unter der Bezeichnung Capacitive Soil Moisture Sensor v1.2 angeboten werden. Bei Sensoren, welche die elektrische Leitfähigkeit des Bodens messen löst sich über die Zeit eine der Elektroden durch Elektrolyse auf. Dadurch hat nicht nur der Sensor eine beschränkte Haltbarkeit, das gelöste Metall wandert in die Erde und wird von der Pflanze aufgenommen. Außerdem hängt die Höhe des Messwerts in dem Fall nicht nur von der Wassermenge sondern auch maßgeblich vom Salzgehalt ab.
Leider habe ich auch hier trotzdem erst im Nachhinein erfahren, worauf man genau bei den angebotenen kapazitiven Feuchtigkeitssensoren achten muss und das v1.2 nicht genau eine Bauweise bezeichnet. Damit ihr darauf nicht reinfallt, hier ein Link zu einem Video, in dem die Unterschiede erklärt werden. Interessanterweise habe ich wohl die schlechteste Variante erhalten, glücklicherweise funktioniert sie trotzdem.
Im Internet findet man auch jede Menge Hinweise, dass man die Kanten der kapazitiven Feuchtigkeitssensoren noch mit einem Lack versiegeln soll um zu verhindern, dass dort Feuchtigkeit eindringt und auf Dauer doch den Sensor zerstört. Da ich dies zuerst mit Acryl-Lack versucht habe, habe ich eine nützliche kleine Entdeckung gemacht.
Zuerst: Nutzt Nagellack oder ähnliches für die Kanten, Acryl-Lack ist zwar wasserfest, aber nicht wasserdicht. Er saugt sich im Laufe der Zeit voll und würde dementsprechend nicht richtig abdichten.
Nützlich ist Acryl-Lack trotzdem: Trägt man eine dünne Schicht auf die Oberfläche des Sensors auf, so wird die Feuchtigkeitsmessung unabhängiger von der Bodenbeschaffenheit. Die gemessene Bodenfeuchte nähert sich damit den Werten eines Tensiometers an und kann eher als verfügbares Wasser für die Pflanzen interpretiert werden statt als reiner Wassergehalt. Als Nachteil erhält man eine deutlich langsamere Sprungantwort. Da man jedoch normalerweise eine sprunghafte Änderung der Wassermenge nur beim Wässern erhält, nicht jedoch beim Austrocknen des Bodens und mich natürlich der letztere Fall deutlich mehr interessiert, sehe ich das nicht als großen Nachteil an.
Bei den Sensoren habe ich die Buchse entfernt und ein Kabel direkt angelötet. Um die Elektronik zu schützen habe ich ein kleines Gehäuse entworfen, mit PLA gedruckt und mit einem Dichtkleber verschlossen.
Die Spannung, welche die Sensoren liefern werden bei mir von einem ADS1115 ausgewertet und über I²C-Bus an einen WeMos D1 Mini (ESP8266) gesendet auf dem ESPHome läuft und die Daten per WLAN an meinen ioBroker sendet.
Die Sensoren sind an dem gleichen Controller wie der CO2-Sensor angeschlossen. Das YAML zur Ansteuerung mit ESPHome auf dem WeMos D1 Mini ist dafür um folgende Zeilen ergänzt:
i2c:
sda: GPIO14
scl: GPIO12
scan: true
id: i2c_bus
ads1115:
- address: 0x48
sensor:
- platform: ads1115
multiplexer: 'A0_GND'
gain: 6.144
name: "Soil1"
unit_of_measurement: "%"
filters:
- calibrate_linear:
- 3.83475 -> 0.0
- 2.25 -> 100.0
- median:
window_size: 5
send_every: 1
send_first_at: 1
- platform: ads1115
multiplexer: 'A1_GND'
gain: 6.144
name: "Soil2"
unit_of_measurement: "%"
filters:
- calibrate_linear:
- 3.8325 -> 0.0
- 2.2125 -> 100.0
- median:
window_size: 5
send_every: 1
send_first_at: 1
Über die Filter habe ich die gemessene Spannung in einen Prozentwert übersetzt. Wobei ich jeden Sensor separat kalibriert habe indem ich in einmal trocknen ließ und einmal in ein Wasserglas gestellt habe. Aufgrund der Acryllack-Schicht musste ich jeweils einige Zeit warten bis die Werte stabil waren. Die so gemessenen Spannungen können dann sehr einfach über calibrate_linear in Prozentwerte übersetzt werden.
Außerdem habe ich noch einen Median-Filter hinzugefügt, da die Werte bei mir leicht zappelten, was vermutlich an meinen eher schlechten Sensoren liegt.
Jetzt fehlen nur noch Pumpen, damit die Pflanzen auch automatisch bewässert werden können.
Nachtrag:
Inzwischen sind zwei der Sensoren bei mir fast ein halbes Jahr im Einsatz. Vor einigen Wochen hatte einer der Sensoren angefangen falsche Werte zu liefern. Trotz nasser Erde wurde eine Bodenfeuchte von 30% gemessen. Meine Annahme war, dass das Gehäuse nicht richtig dicht war und Feuchtigkeit an die Elektronik gekommen ist.
Also: Sensor rausholen und nachgucken.
Zu meiner Überraschung war die Elektronik durch das Gehäuse und den Dichtkleber hervorragend geschützt, aber anscheinend wurde die Lackschicht angekratzt als ich den Sensor in die Erde steckte. Im inneren Bereich der Sensorfläche wurde fast das gesamte Kupfer zersetzt. Bei dem nächsten Sensor werde ich also nicht nur die Kanten mit Nagellack behandeln sondern auch die gesamte Vorderseite, damit der Sensor besser geschützt ist.
Hier ein Bild des defekten Sensors. Ich habe die Oberfläche leicht abgeschmirgelt um sie von Erde und losen Lackstücken zu befreien. Man kann deutlich sehen, dass der Lack in großen Bereichen abgelöst war. An den Stellen, an denen der Lack gehalten hat, ist er auch noch über dem Kupfer. Die äußere Elektrode ist einfach nur blank, bei der inneren Elektrode hat es das Kupfer durch Elektrolyse zersetzt. Das ist jetzt leider in der Erde. Ich hoffe, die Pflanze wird es überleben.
