Analoge Widerstandsmessung für Materialfeuchtesonden

Heute ist Stammtischzeit:
Jeden Donnerstag 20:30 Uhr hier im Chat.
Wer Lust hat, kann sich gerne beteiligen. ;)
  • Hallo,
    Ich bin ganz neu hier, gerade erst registriert, und möchte erst mal alle grüssen :)

    Habe noch absolut keine Erfahrungen mit Raspberry und bin darauf gestossen auf der Suche nach einem flexiblen und vom Preis her erschwinglichem System zum realisieren eines Messytem und Datenlogger.

    Ziel ist es das Messen von Temperaturen, Raumfeuchte und Materialfeuchte.
    Ein Interessanter Sensor (DHT22) habe ich bereits gefunden der für die Messung der Raumtemperatur sowie Raumfeuchte theoretisch geeignet sein sollte.....
    Bei der Messung der Materialfeuchte komme ich aber leider nicht weiter und wollte mal hier nach Ideen / Lösungen fragen und bitten.
    Die Messung wird mittels Metallsonden (V2A) die mehr oder weniger tief in diversen Materialien eingetaucht (eingeschlagen oder eingedreht) durchgeführt. Als Messwert liegt dann ein elektrischer Widerstand vor, zum Teil im MOhm Bereich.

    Wie könnte ich das mit einem Raspberry lösen? Gibt es vielleicht irgendwelche Erweiterungsmodulen für den Raspberry für solche Messungen oder Sensoren die sowas ermöglichen?

    Dann noch eine allgemeine Frage zum Messen mit dem Raspberry.
    Wenn ich bis jetzt richtig gelesen kann, ist auch eine Mehrkanal Lösung realisierbar.....?
    Also dass mehrere Sensoren angeschlossen werden und in einem definierten Zeitabstand abgefragt werden.
    Wäre es dann möglich z.B. 10 oder mehr DHT22 Sensoren an einem Raspberry anzuschliessen und zu loggen?
    Wie geschieht das in der Praxis? Haben die Sensoren Adressen und werden darüber angesprochen...??
    Leider konnte ich bis jetzt noch keine Informationen darüber finden, liegt aber auch daran dass ich erst gerade auf diese interessante Technik gestossen bin und mir wohl noch nicht die Flut an Infos darüber reinziehen konnte :D
    Ungeduldig bin ich aber sehr :bravo2: :bravo2:
    Vielen Dank für die Hilfe beim Einstieg in diese sehr interessante Technik und hoffentlich kann ich damit mein Vorhaben realisieren.
    Gruss

  • Analoge Widerstandsmessung für Materialfeuchtesonden? Schau mal ob du hier fündig wirst!

  • Hallo KEIKOO,

    du kannst zwar mehrere DHT22 Sensoren an den Raspberry Pi anschließen, aber immer nur einen pro GPIO Pin. Die Adressierung der einzelnen Sensoren erfolgt also über den GPIO Pin.

    Wenn du mehr Feuchtesensoren benötigst als GPIO Pins zur Verfügung stehen, kannst du entweder über 1-Wire oder I2C entsprechende Sensoren anbinden. In beiden Fällen erfolgt die Adressierung dann über die Adresse des Sensors/AD-Wandlers.

    Als AD-Wandler am 1-Wire Bus kannst du zum Beispiel den DS2438 einsetzen. Damit solltest du die analogen Werte der Materialfeuchtesensoren und analoge Luftfeuchtesensoren wie z.B die HIHxxxx Sensoren abfragen könne. Für die Temperaturmessung bieten sich die DS18B20/DS18S20 1-Wire Sensoren an.

    Gruß Georg

    Einmal editiert, zuletzt von boandlkramer (5. Januar 2017 um 23:48)

  • Hallo Georg,
    Vielen Dank für diese Erklärungen, jetzt blicke ich schon etwas weiter durch :)

    Mit einem RPI dürfte es dann bei 26 Sensoren über GPIO schluss sein...!?
    1-Wire scheint da eine gute Alternative zu sein, habe mal ein wenig darüber gelesen.
    Wie schaut es da mit der BUS Kabellänge in der Praxis aus? Ich denke übliche Längen in einem Einfamilienhaus dürften kein Problem darstellen, bei etwas sorgfältiger Verlegung...?

    Schön ist dass pro Messstelle so gleich die Raumfeuchte sowie Raumtemperatur mittels einem Sensorbausatz (Platine mit AD-Wandler DS2438 & Feuchtesensor HIH5030) gemessen werden kann, denn der AD-Wandler hat einen eigenen Temperatursensor....! :thumbs1:
    Müsste jetzt mal prüfen wie gut dieser Sensor ist, ansonsten bleibt sogar noch die Möglichkeit einen DS18B20 am DA-Wandler zu betreiben.

    Bis jetzt sieht das ganze super aus, mal sehen was für Kosten aufkommen bei ca. 15 Messtellen :shy:

    Du schreibst mit dieser Lösung könnte ich auch den analogen Wert des Materialfeuchtesensors auswerten...., da blicke ich aber leider noch nicht ganz durch.
    Da ich dafür keine richtige Sensoren benutze die einen Wert ausgeben, sondern bis jetzt lediglich soweit bin dass ich 2 Messsonden aus Edelstahl in das Material "versenke", bleibt noch zu klären wie ich dort einen Widerstandswert messen kann?
    Wenn ich das auch noch auf die eine mini Platine mit drauf bekommen würde, wäre es PERFEKT.

    Nochmals vielen Dank

  • Du schreibst mit dieser Lösung könnte ich auch den analogen Wert des Materialfeuchtesensors auswerten....,

    Hallo,

    wie du schreibst, sind diese Materialfeuchtsensoren Widerstände.
    Du misst den Spannungsabfall über diesem Sensor. Mit diesem analogen Wert kann der PI erstmal nichts anfangen.

    Mit einem A/D Wandler werden diese analogen Werte zur digitalen Ausgabe.
    Denen ordnest du später in irgendeiner Ausgabelösung (z.B.php-Webseite) den definierten Feuchtigkeitswert zu.

    zu diesen Themen findest du jede Menge Infos im Forum a.a.O. oder im Netz (Spannung messen mit Raspberry)

    Einmal editiert, zuletzt von radioshack (6. Januar 2017 um 07:52)

  • Hallo KEIKOO,

    Zitat

    Mit einem RPI dürfte es dann bei 26 Sensoren über GPIO schluss sein...!?

    Ja, wenn du nur DHT22 Sensoren anschließen willst, ist spätestens bei 26 Sensoren Schluss.

    Zitat

    Wie schaut es da mit der BUS Kabellänge in der Praxis aus?
    Ich denke übliche Längen in einem Einfamilienhaus dürften kein Problem darstellen, bei etwas sorgfältiger Verlegung...?

    Also ich verwende die DS18B20 Sensoren für die Temperaturmessung in meinem Haus. Kabellängen bis 15m sind da kein Problem.

    Zitat

    Schön ist dass pro Messstelle so gleich die Raumfeuchte sowie Raumtemperatur mittels einem Sensorbausatz (Platine mit AD-Wandler DS2438 & Feuchtesensor HIH5030) gemessen werden kann, denn der AD-Wandler hat einen eigenen Temperatursensor....!
    Müsste jetzt mal prüfen wie gut dieser Sensor ist, ansonsten bleibt sogar noch die Möglichkeit einen DS18B20 am DA-Wandler zu betreiben.

    Den internen Temperatursensor vom DS2438 solltest du dir erst genauer anschauen. Ich denke der wird durch die Eigenerwährmung eventuell zu ungenau sein. Aber wie du schon schreibst kannst du einen DS18B20 Sensor auf die gleiche Platine packen - an den DA-Wandler muss der aber nicht angeschlossen werden.

    Zitat

    Bis jetzt sieht das ganze super aus, mal sehen was für Kosten aufkommen bei ca. 15 Messtellen

    Wenn du Geld sparen willst, kannst du die Teile bei eBay bei einem chinesischen Händler kaufen.

    Zitat

    Du schreibst mit dieser Lösung könnte ich auch den analogen Wert des Materialfeuchtesensors auswerten...., da blicke ich aber leider noch nicht ganz durch.
    Da ich dafür keine richtige Sensoren benutze die einen Wert ausgeben, sondern bis jetzt lediglich soweit bin dass ich 2 Messsonden aus Edelstahl in das Material "versenke", bleibt noch zu klären wie ich dort einen Widerstandswert messen kann?

    Wie radioshack schon beschrieben hat, misst du den Spannungsabfall an deinem Sensor.

    Zitat

    Wenn ich das auch noch auf die eine mini Platine mit drauf bekommen würde, wäre es PERFEKT.

    Du hast also ca. 15 Messstellen bei denen Temperatur, Luftfeuchte und Materialfeuchte gemessen werden sollen. Wie groß darf die Platine denn werden?

    Gruß Georg

  • @ Radioshack
    Hallo, danke für die Erklärung.
    Betreffend der Hardware komme ich jetzt klar und werde es dann so mittels Spannungsteiler realisieren.

    Die grösste Hürde wird dann noch die Programmierung sein um die entsprechende Werte richtig auszugeben. PHP Webseite.... usw.... ohjee, hoffe ich finde da genügend detaillierte Beiträge und Hilfe um das hin zu bekommen.

    Da dies ja auch mittels A/D Wandler zu realisieren ist, gäbe es dafür vielleicht eine kombinierte Lösung, also einen anderen A/D Wandler der die 2 Feuchtemessungen übernehmen könnte? Oder muss ich da mit 2 Wandler arbeiten?
    Ein 4 Kanal Wandler (DS2450) soll angeblich Übertragungsprobleme haben und laut einem online shop abgekündigt worden sein!
    Ein 2 Kanal Chip wäre ideal, konnte aber keinen finden !?

    georg
    Hallo,
    15 meter, das wäre recht wenig in meinem Fall....
    Sogar wenn ich die Installation irgendwie optimieren würde, käme ich eher auf eine Gesamt Buslänge von 50meter.
    Die 1-Wire Spezifikation (wiki) sagt 100m mit max 150 Geräten mit einem passiven Pull-Up Widerstand. Und durch eine Slew Rate Kontrolle durch aktivem Pull-Up Widerstand sogar bis 300m und 500 Geräte.....
    Das ist aber schon mal eine Nummer :D
    Anscheinend hängt das aber auch sehr von der Bus Topologie ab.
    Habe gelesen dass diese Werte nur für saubere Linien Topologien zählen und bei Stern z.B. die Gesamtlänge sich etwa halbiert und die max Geräteanzahl 10-20 sei.

    Kann jemand diese Werte aus der Praxis bestätigen?

    Beim Temperatursensor hast du vermutlich recht bezüglich der Ungenauigkeit und Eigenerwärmung! Ein zusätzlicher Sensor soll auf die gleiche Platine und nicht an den Wandler. So war es gemeint :danke_ATDE: Und dieser Sensor kosten auch recht wenig :)

    Du schreibst ein China Händler auf Ebay wäre günstiger.
    Hast du damit schon persönlische Erfahrungen gemacht? Stimmt da die Qualität und sind es originale Bauteile?
    Die TempSensoren und vor allem A/D Wandler sind auf Ebay recht günstig :)
    jedoch nicht die Honeywell Sensoren.
    Die habe ich bis jetzt bei Mouser.de am günstigsten gefunden.

    Ja ich habe so viele Messtellen, sogar vielleicht eher 20 mit jeweils 3 Messungen.
    Die müssen aber nicht alle auf eine Platine sondern eine pro Messtelle.
    Also jeweils eine Platine mit :
    - Feuchtesensor HIH5030
    - TempSensor DS18B20
    - notwendigen A/D Wandler (2 Stück wenn es kein 2 Kanal Wandler gibt) für den HIH5030 und die Widerstandsmessung über Spannungsabfall

    Freue mich jetzt schon auf die Umsetzung :)
    Danke
    Gruss


  • Oder muss ich da mit 2 Wandler arbeiten?

    Freue mich jetzt schon auf die Umsetzung :)

    Es kann hier im Forum kaum geleistet werden von 0 auf 100 alles darzustellen.
    boandlkramer hat dir schon viele Hinweise gegeben...fang einfach mal an!

    Zum A/D Wandler: Klar ist das mit einem zu machen...hier nur beispielhaft der MCP3008 mit 7 channels, die du alle
    mit dem entsprechenden script abfragen kannst.

  • Hallo zusammen,

    Zitat von KEIKOO

    15 meter, das wäre recht wenig in meinem Fall....
    Sogar wenn ich die Installation irgendwie optimieren würde, käme ich eher auf eine Gesamt Buslänge von 50meter.
    Die 1-Wire Spezifikation (wiki) sagt 100m mit max 150 Geräten mit einem passiven Pull-Up Widerstand. Und durch eine Slew Rate Kontrolle durch aktivem Pull-Up Widerstand sogar bis 300m und 500 Geräte.....
    Das ist aber schon mal eine Nummer Icon_biggrin2
    Anscheinend hängt das aber auch sehr von der Bus Topologie ab.
    Habe gelesen dass diese Werte nur für saubere Linien Topologien zählen und bei Stern z.B. die Gesamtlänge sich etwa halbiert und die max Geräteanzahl 10-20 sei.

    Also 50 Meter denke ich sollte machbar sein mit einem Pull-Up Widerstand. Ich verwende 1-Wire in der Bus Topologie mit Stichleitungen von maximal 2 Metern um meine Heizungstemperturen abzufragen. Für die Messung meiner Raumtemperaturen setze ich den DS2480-800 ein um eine Art Sterntopologie zu realisieren.

    Zitat von KEIKOO

    Du schreibst ein China Händler auf Ebay wäre günstiger.
    Hast du damit schon persönlische Erfahrungen gemacht? Stimmt da die Qualität und sind es originale Bauteile?
    Die TempSensoren und vor allem A/D Wandler sind auf Ebay recht günstig Icon_smile
    jedoch nicht die Honeywell Sensoren.
    Die habe ich bis jetzt bei Mouser.de am günstigsten gefunden.

    Da die Preise von diesen Bauteilen bei deutschen Händlern recht hoch sind, bestelle ich diese wenn möglich über eBay bei asiatischen Händlern. Da muss man zwar zwischen 3 und 6 Wochen auf die Ware warten, spart sich aber einiges. Bis jetzt habe ich noch keine schlechten Erfahrungen gemacht und die Bauteile waren immer in Ordnung. Solange du unter knapp 20,- € bleibst, geht die Bestellung auch zollfrei durch.

    Zitat von radioshack

    Zum A/D Wandler: Klar ist das mit einem zu machen...hier nur beispielhaft der MCP3008 mit 7 channels, die du alle
    mit dem entsprechenden script abfragen kannst.

    Der MCP3008 hat 8 A/D-Channels. Wird aber über SPI angebunden und da schätze ich wird es bei 50 Metern wohl Probleme geben. Da es dann auch bedeuten würde dass man eventuell zwei Bussysteme (SPI und 1-Wire) parallel betreibt, muss man mindestens zwei zusätzliche Adern einplanen. Auch die Adressierung des jeweiligen MCP3008 Bausteins über Chip Select muss dann noch gelöst werden.

    Ich persönlich würde zwei DS2438 für Luftfeuchte und Materialfeuchte einplanen. Eventuell sollten auch zwei Messverstärker für die analogen Signale in Betracht gezogen werden.

    Für die Kollektortemperatur meiner Solaranlage habe ich auch einen DS2438 mit einem Messverstärker für den PT1000 Fühler eingeplant. Die Hardware habe ich bereits zusammengebaut und müsste mich nur mal um die Programmierung kümmern. Der ursprünglich vorgesehene DS1820 hat schnell zu Problemen geführt als die Temperatur über die 125°C gestiegen ist - im Sommer leider nicht ausgeschlossen.

    Gruß Georg

  • radioshack
    ja klar, verstehe ich.....
    es ist aber nicht als würde ich nocht bereits etwas machen!
    Raspery, Breadboard und paar Bauteile sind bestellt und in der zwischenzeit versuche ich Informationen zu sammeln und über das Platinendesign mache ich mir auch schon gedanken und erste Entwürfe sind durch.

    georg
    Das mit dem MCP3008 sehe ich auch so, hatte mittlerweile ein wenig darüber gelesen und die lösung über 1-Wire gefällt mir besser. Werde es dann mit jeweils 2 DS2438 umsetzen.
    Bezüglich Topologie werde ich eine reine Linie planen um so möglichst Probleme vorzubeugen. Das Schleppen der Busleitung macht bei diesem Projekt auch Sinn.

    Danke für den Typ bei Ebay und die 20€ Grenze.
    Werde ggfls dann die Bestellung aufteilen :)

    Die Notwendigkeit und Vorteile von zusätzlichen Messverstärker verstehe ich jetzt leider nicht?
    Du schreibst es hätte bei dir Probleme bei hohen Temperaturen gegeben...., bei mir handelt sich ca um einen max Temperaturbereich von -10 bis +40 grad!
    Wie soll ich das jetzt auf mein Projekt hin bezogen bewerten?
    Würde es mir wirklich etwas bringen oder evtl doch eher die ganze Schaltung komplizierter und teuerer gestalten?
    Der Kostenpunkt wird schon eine Rolle spielen da es sich um eine grössere Anzahl von Messpunkte handelt.

    Bin auch auf das Thema der Betriebsspannung gestossen....., wie schaut es damit aus und vor allem bei diesen Sensoren und grösserer Anzahl..... Genügt da die BUSspannung oder muss / sollte eine zusätzliche Spannungsquelle vorgesehen werden?

    Ich danke für jede weitere Hilfe und bitte um Verständnis für die vielen Fragen.
    beste Grüsse

  • Hallo KEIKOO,

    Zitat

    Die Notwendigkeit und Vorteile von zusätzlichen Messverstärker verstehe ich jetzt leider nicht?

    Wenn du die 5V als Versorgungsspannung für deinen Spannungsteiler verwendest, dann fällt ein Teil der Versorgungsspannung am Vorwiderstand ab. Somit misst der A/D-Wandler beim höchsten Widerstandswert des Sensors nicht 5V sondern eine geringere Spannung. Damit der Spannungsbereich am A/D-Wandler über die vollen 5V geht, verwendet man einen Messverstärker. Mit dem kannst du dann auch eine Abstimmung des Sensors/Spannungsteilers vornehmen.

    Zitat

    Du schreibst es hätte bei dir Probleme bei hohen Temperaturen gegeben...., bei mir handelt sich ca um einen max Temperaturbereich von -10 bis +40 grad!
    Wie soll ich das jetzt auf mein Projekt hin bezogen bewerten?

    Bei dem Temperaturbereich liegst du innerhalb des Messbereichs vom DS1820. Also kein Problem in deinem Fall.

    Zitat

    Bin auch auf das Thema der Betriebsspannung gestossen....., wie schaut es damit aus und vor allem bei diesen Sensoren und grösserer Anzahl..... Genügt da die BUSspannung oder muss / sollte eine zusätzliche Spannungsquelle vorgesehen werden?

    Ich persönlich würde ein entsprechend dimensioniertes Netzteil verwenden und die 5V für die Sensoren direkt vom Netzteil abgreifen. Damit wird der Raspberry Pi von der gleichen Stromversogung gespeist aber nicht durch die Sensoren belastet.

    Gruß Georg

  • Georg, :thumbs1:
    So macht es Spass sich da rein zu knien.
    Das Thema Messverstärker muss ich aber mal vertiefen, mal nach weiteren Infos und Beispiele (Schaltpläne) suchen. Denke dann werde ich auch da durchblicken :)

    Zu Betriebsspannung.
    Wenn ich die Pinbelegeng der Raspberry richtig gedeutet habe, müsste bei entsprechend dimensioniertem Netzeil des Rechners, am Pin 2 die 5V mit voller Netzteil zur Verfügung stehen...?
    Stimmt das so..., dann brauche ich am Netzteil nicht separat abzugreifen?
    Oder wird auf dem Board die Leistung an Pin 2 begrentzt?

    :danke_ATDE:

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