Der 3 in 1 Sensor

Seit heute, Dienstag den 25.02.2014 sind 3 neue Sensoren online. Es handelt sich dabei um 2 Bodensensoren und einen Luftsensor (10cm über Boden). Diese Sensoren sind Marke Eigenbau. Verwendet wurden 3 analoge Kabelsensoren, sowie ein Atmega8 und ein HFS 301 Sendemodul. Da ich bisher extreme Probleme hatte die genauen Sendezeiten einzuhalten, in denen die WS2500-Display ihr Empfangsmodul für kurze Zeit zum Sensorempfang aktiviert, gab es entsprechend immer wieder Rückschläge, welche auch hier auf der Homepage fast immer, live mitzuverfolgen waren. Da gingen die Messwerte plötzlich wieder hoch auf Zimmertemperatur oder verharrten bei 25°C, weil ich mir den Sensor wieder und wieder in die Wohnung zum nachjustieren geholt hatte. Nachdem ich dann gestern Nachmittag die Idee hatte, den Timer2 nicht mehr nur 8 mal pro Sekunde auslösen zu lassen, sondern 16 mal, funktioniert die Schaltung nun. Die Sendevorgänge laufen rund 20 Millisekunden früher ab, was offenbar noch im Empfangsraster der WS2500-Display liegt. Gestern Abend, die Nacht über und auch heute Morgen und Vormittag gab es erfreulicher Weise keine relevanten Empfangsausfälle des "3 in 1 - Eigenbausensors" mehr.

 

Funktionsweise:

Der Atmega8 besitzt einen internen und einen externen Quarz. Der interne läuft mit 1 MHz und der Externe mit 32,768kHz. Timer2 läuft asynchron mit dem externen Quarz. Dadurch ist es möglich den restlichen Atmega in der Zeit, wo er nichts zu tun hat, schlafen zu schicken. Der Stromverbrauch sinkt dann von 3mA im aktiven Modus, auf 0,01mA (10 Mikroampere) und ermöglicht somit einen Batteriebetrieb, welcher aber bei mir durch ein Solarmodul unterstützt wird. Timer2 läuft im 1/16 Sekundentakt. Heißt, es werden 16 Interruptrountinen pro Sekunde ausgelöst und Variablen hoch gezählt. Wird der erste Zielwert erreicht, werden alle 3 analogen Eingänge gemessen und zum Senden vorbereitet. Erreichen die anderen 3 Variablen Ihre Zielwerte (Sendezeiten erreicht), dann werden nur noch die bereits fertigen Sensordaten abgeschickt.

Hier eine Schematische Skizze des Aufbau's:

Oben sind die veränderlichen Widerstände (Temperatursensoren) zu sehen. Im Gegensatz dazu besitzen die unteren Widerstände einen festen Widerstandswert. Dadurch ändert sich der Widerstand und damit auch die Spannung an ADC0-2 in Abhängigkeit zur gemessenen Temperatur. Mittels Referenzsensor wurde eine Berechnungsroutine entwickelt um aus den Spannungen die Temperatur in °C zu errechnen. Hierbei hat sich eine Differenz von etwa +- 0,5°C gezeigt.

Von diesen 3 Sensoren wurden 2 in ein Kunststoffrohr geklebt, während der dritte Sensor 10cm über dem Erdboden aus dem schützenden Kabelkanal (vor einigen Jahren hatte sich ein Marder an frei verlegten Sensorkabeln betätig) heraus ragt. Das Kunststoffrohr wurde soweit in den Erdboden eingebracht, dass der tiefste Sensor, sich 30cm im Boden befindet, der Sensor darüber, befindet sich noch 10cm im Boden.

 

 

Hier ist die Sensorplatine bereits fertig im ELV-Gehäuse unter gebracht. In diesem Gehäuse befanden sich früher die Originalsensoren von ELV, welche mit der Zeit aber selbst im Sommer extrem tiefe Werte, meist deutlich im Minus zeigten. Aus diesem Grund, wurden sie damals außer Betrieb gesetzt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Heute Morgen machte ich die Feststellung das insbesondere der +10cm Sensor sehr genau zu gehen scheint. Denn genau zu der Zeit, als der Reif auf unserem Gartenbeet verschwand, stiegen die Messerwerte des Sensors über 0°C. Da beim Testbetrieb innerhalb der Wohnung alle 3 Sensoren sehr ähnliche Werte (+-0,2°C) aufwiesen, ist davon auszugehen, dass auch die beiden Erdbodensensoren entsprechend genau messen.

< In diesem 2m-Sensorhäuschen befinden sich die Sensoren. Im rechten Bild ist ganz oben noch der 2m-Sensor zu sehen, welcher Temperatur und Luftfeuchtigkeit in 2 Meter Höhe misst. In den 2 Gehäusen mit der Aufschrift "S2001 IA" verbirgt sich in dem linken die selbstgebaute Elektronik für die 3 analogen Kabelsensoren (Diese kommen aus einem Kabelkanal, welcher am Sensormast befestigt ist) und in dem rechten Gehäuse befindet sich eine Ladereglerautomatik, sowie 3 NiMh Zellen in Reihenschaltung. Von oben kommend, ist das Solarladekabel zu sehen, welches von den 2 in Reihe geschalteten Solarmodulen kommt. Auch der 2m Sensor wurde an die Solar-Akku-Schaltung angebunden und ist damit nun zumindest von der Stromversorgung her, ausfallsicher.