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Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?
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Author: mff [ 30. Apr 2014 09:08 ]
Post subject: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Ich bin auf der Suche nach einer geeigneten Methode um eine Bodenfeuchtemessung zur Bewässerungssteuerung durchzuführen.
Dabei gibt es viele Messverfahren die entweder kaum aussagkräftig und/oder wartungsfrei sind.
Nach einiger Recherche schließe ich deshalb alle Widerstandsmessungen egal welcher Art im Boden schon einmal aus.
Vernünftig und gleichzeitig halbwegs bezahlbar erscheinen mir die Messverfahren wie sie von WATERMARK 200SS (irrometer.com) also über die Saugspannung und von PlantCare (plant-care.ch) durch eine Temperaturdifferenzmessung eingesetzt werden.

Dabei hat der Watermark-Sensor den Vorteil, dass er gut dokumentiert ist und offenbar zuverlässig funktioniert. Der Nachteil ist, dass eine Kompensation über einen zusätzlichen Temperaturfühler im Boden notwendig ist. Möglicherweise wäre aber ein Ansatz mit einer modifizierten Kombisensor-Software diese Auswertung zu realisieren.

Bei der PlantCare-Messmethode wird der Sensorkopf im Boden vor der Messung kurz angewärmt und über die Abkühldauer die Bodenfeuchte bestimmt.
Interessanterweise hat Gardena diese Messmethode für seinen Sensor 1188-20 (Bodenfeuchtesensor) lizensiert.
Details Gardena-Sensor

Leider wird bei der Messung nur feucht oder trocken signalisiert bzw. ausgewertet.
Interessant wäre ob der dritte, undokumentierte Anschluss weitere Daten zur Auswertung liefert.
Soweit meine Messungen ergeben haben ist dieser dritte Anschluss zumindest elektrisch verdrahtet. Lt. Gardena gibt es aber nur das Fuecht/Trocken-Signal zur Auswertung :? .

Die Sensorbelegung sieht nach den Mesungen wie folgt aus:
Pin 1 -> GND (elektrisch verbunden mit Batterie Minus)
Pin 2 -> * undokumentierter Anschluss *
Pin 3 -> 10K / 0K in Bezug auf GND (Schaltausgang)

Am undokumentierten Anschluss liegt in keiner Konstellation eine nennenswerte Spannung an.
Der Widerstand zu den beiden anderen Anschlüssen beträgt bei Betrieb(!) ~100K Ohm bzw. ~110K Ohm (ohne angeschlossene Stromversorgung >40M Ohm), unabhängig vom Feuchte-Zustand.
Da die eigentliche Elektronik vergossen ist und nur die Platinen-Rückseite einsehbar gestalten sich weitere Untersuchungen schwierig. Erkennbar ist, dass für den Schaltausgang ein Mini-Relais verbaut ist und der Einsteller für die Feuchtigkeit 5 Schleifkontakte mit verschiedenen Längen hat.
Weiterhin sind ein PIC16F690 und ein 74AC244 verbaut (aus der Vergussmasse sichtbar).

Nun stellen sich mir folgende Fragen:
-> welche verwertbaren Signale könnten an Pin 2 anliegen?
-> könnte es sich um ein bestimmtes Kommunikationsprotokoll handeln?
-> warum hat der Schaltausgang im "offenen" Zustand 10k Ohm?
-> kann es sein, dass hier wirklich nichts Auswertbares ankommt?
-> wie könnte man weiter vorgehen?

Wäre für jeden Hinweis dankbar :)

Author: oldcoolman [ 30. Apr 2014 16:58 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

GND, Schaltausgang, NC..... Von was lebt der Sensor eigentlich so?

lg
Andreas

Author: mff [ 30. Apr 2014 22:35 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Das Teil wird normalerweise über 2x C (Baby) Zellen (Nicht-Akku) also 3V versorgt.
Die drei o.g. Anschlüsse sind der Sensor-Ausgang. Ich bräuchte irgendeinen Ansatz zum Reverse Engineering.

Author: oldcoolman [ 1. May 2014 08:40 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Sind die 10k eventuell wie bei Alarmanlagen zu handhaben?
Woran wird denn der Sensor normalerweise angeschlossen? Gardena Wasserventil?
Der unbekannte Anschluß könnte ja auch eine Spannung erwarten, eventuell zum
Kalaibrieren. Es könnte aber auch ein onewire kommunikationsanschluß zum PIC sein.
Wie ist das mit den 5 Schleifern gemeint, erklär das bitte noch mal.
Sollte keine Information herauszubekommen sein, würde ja nur ein automatisches Verstellen bis Ausgang= 1 nutzen bringen.

Author: Elektron [ 1. May 2014 10:09 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Hallo zusammen,

Das der Ausgang im offenen Zustand 10k hat bietet den Vorteil, dass man erkennen kann ok ein Sensor angeschlossen ist. Bzw. man bemerkt den Drahtbruch. Wird so klassisch bei allen "analogen" oder potentialfreien Meldungen gemacht die sicherheitskritisch sind...

Hast Du ein Oszilloskop? Sonnst könntest du mal sehen ob Du Bits / Impulse an dem NC-Pin zu erkennen sind. (Mit Pullup oder Pulldown Widerstand)
Mit der reinen Widerstandsmessung kannst sowas ja schlecht erkennen bzw. Siehst nur den Mittelwert...

Viele Grüße
Michael

Author: macke384 [ 1. May 2014 10:25 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Hallo zusammen,
habe ich über ein bischen googeln gefunden.....
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Der Bodenfeuchtesensor arbeitet nach einem elektrothermischen Messprinzip.
Das
Gerät führt ca. alle 10 Minuten eine Messung durch. Das Messergebnis trocken oder feucht wird dem Bewässerungscomputer über eine Widerstandsänderung mitgeteilt.

Zunächst wird ein elektrischer Widerstand in der Sensorspitze ca. 7 Sek.
lang
auf ca. 4 - 5°C über Umgebungstemperatur aufgeheizt. Nach dem Aufheizen wird die Abkühlzeit gemessen.
Lange Abkühlzeit = trocken (Widerstand 10 k-Ohm) Kurze Abkühlzeit = feucht (Widerstand 0 Ohm) In Abhängigkeit der Abkühlzeit wird Trockenheit oder Feuchtigkeit gemeldet und die Bewässerung freigegeben bzw. blockiert / gestoppt. Diese Signale werden

über eine Widerstandsänderung erzeugt, d.h. ein Relais wird geschaltet. Der

Widerstand kann mit einem Multimeter an den beiden waagerechten Kontakten der Kabelanschlussbuchse gemessen werden.

Diese Widerstandsänderung muss mit einer geeigneten Elektronik ausgewertet werden. Zum Lieferumfang des Bodenfeuchtesensors gehört ein 5 m langes, 3-adriges Anschlusskabel mit angeschweißten Steckern. Wie bereits erwähnt sind nur die beiden waagerechten Kontakte relevant. Der 3. Kontakt ist für zukünftige Erweiterungen gedacht.

Zum Anschluss an andere Steuerungen kann der Ausgang mit max. 12 V belastet

werden, wobei der Strom durch den Sensorkontakt im Bereich von 10mA liegen sollte.
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Gruß
Michael

Author: mff [ 1. May 2014 12:45 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

@macke384
Hatte ich im ersten Post schon verlinkt ;) .

@oldcoolman
Das Gerät hat ja an der Oberseite einen Dreher, mit dem die gewünschte Bodenfeuchte eingestellt werden kann bzw. ab welcher Feuchte bewässert wird, also der Ausgang schaltet. Unter der transparenten Abdeckung sind auf der Platine fünf Schleifkontakte zu erkennen die in unterschiedlichen Positionen aktiv werden.

Wenn der dritte Anschluss ein 1wire oder ähnlicher Ausgang wäre, dann wäre das natürlich ideal.
Ich habe schon diverse Tests (auch am Oszi) gemacht, auch über längere Zeit. Von sich aus sendet der Sensor nichts.
Es scheint aber trotzdem so als wäre der Anschluss irgendwie beschaltet, wegen der Widerstandswerte (s.o.).
Die Frage ist nun wie müsste ich den vermeintlichen Ausgang beschalten um irgendwas herauszukitzeln, bzw. welche Arten Kommunikation (außer 1wire) kommen noch in Frage. Serielle fallen ja wohl weg, da nur GND und Pin X für eine Kommunikation zur Verfügung stehen.

Author: oldcoolman [ 3. May 2014 10:54 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Hallo Mff,
ich denke seriell fällt nicht weg, man kann rx und tx auf einem pin fahren. half duplex.
ich denke dass der Sensor erst mal eine Anforderung braucht, ich kann mir aber nicht vorstellen, dass man da so schnell Erfolg hat. Es sind einfach zu viele Unbekannte.
Das Verstellen ist also digital gemacht. Heisst: du könntest die schleiferstufen vorgaukeln und dann messen ob das relaise gezogen hat. Sehr rudimentäre Analogerfassung :-D

Author: mff [ 3. May 2014 23:24 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Hier mal ein paar Bilder von dem Teil.
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Author: mff [ 3. May 2014 23:59 ]
Post subject: Re: Bodenfeuchte messen - Bewässerung - Gardena 1188-20?

Wenn ich wüßte dass es weiterhilft dem "geheimen Protokoll" auf die Spur zu kommen wäre ich auch bereit die Vergussmasse zu entfernen. Allerdings ist vermutlich die Gefahr sehr hoch dabei Bauteile zu beschädigen... da wohl nur eine mechanische Entfernung möglich ist.
Die elegantere Methode wäre also auf jeden Fall die nicht destruktive ;) .

Welche Art von Kommunikation außer 1wire wäre im Außenbereich noch vorstellbar/sinnvoll?
Den sichtbaren Elkos und der Versorgungsspannung nach zu urteilen dürfte sich alles im Bereich von 3,3 bis 5V abspielen.
Die Messschaltung im Sensor ist so ausgelegt, dass nur alle paar Minuten gemessen wird um Batterie zu sparen. Es macht also nur ein Protokoll Sinn, das in ausreichend großen Zeitabständen Werte vom Sensor abfragt und sonst keine oder kaum Energie verbraucht.

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