Wenn du Pflanzen in deinem Garten oder Haus pflegst, weißt du sicherlich, wie wichtig die richtige Menge an Wasser für ihr Wachstum ist. Eine Methode, um sicherzustellen, dass deine Pflanzen stets die optimale Feuchtigkeit haben, ist die Verwendung eines Arduino-basierten Bodenfeuchtigkeitssensors. In diesem Blogbeitrag erfährst du alles Wichtige über die verschiedenen Sensoren, deren Funktionsweise und warum Kalibrierung essentiell ist. Es können übrigens auch andere Mikrocontroller verwendet werden, der Code ist der gleiche, nur die Pin Bezeichnung muss ggf. angepasst werden.

Unterschied zwischen kapazitiven und resistiven Bodenfeuchtigkeitssensoren

Zunächst einmal gibt es zwei Haupttypen von Bodenfeuchtigkeitssensoren: kapazitive und resistive Sensoren. Beide haben ihre Vor- und Nachteile.

Resistive Sensoren: Resistive Sensoren messen die Bodenfeuchtigkeit, indem sie den elektrischen Widerstand des Bodens erfassen. Wasser leitet Elektrizität besser als trockener Boden, sodass ein niedrigerer Widerstand auf eine höhere Feuchtigkeit hinweist. Diese Sensoren sind in der Regel günstiger, aber sie haben einige Nachteile:

• Korrosion: Die Elektroden können im Laufe der Zeit korrodieren, was die Genauigkeit und Lebensdauer des Sensors beeinträchtigt.
• Genauigkeit: Sie sind anfälliger für Ungenauigkeiten durch Salze und andere Verunreinigungen im Boden.

Kapazitive Sensoren: Kapazitive Sensoren messen die Bodenfeuchtigkeit, indem sie die Änderung der Kapazität eines Kondensators erfassen, der durch die dielektrischen Eigenschaften des umgebenden Bodens beeinflusst wird. Hier sind einige Vorteile:

• Langlebigkeit: Da sie keine direkten elektrischen Kontakte mit dem Boden haben, sind sie weniger anfällig für Korrosion.
• Stabilität: Sie liefern stabilere und genauere Messwerte, da sie weniger empfindlich auf Verunreinigungen im Boden reagieren.

Warum ist eine Kalibrierung notwendig?

Unabhängig davon, welchen Sensortyp du verwendest, ist eine Kalibrierung unerlässlich. Jeder Boden ist unterschiedlich und enthält verschiedene Mengen an Mineralien, organischen Stoffen und Wasser. Durch die Kalibrierung des Sensors stellst du sicher, dass die Messwerte exakt sind und die spezifischen Eigenschaften deines Bodens berücksichtigen. Eine korrekte Kalibrierung kann dir helfen, präzisere Entscheidungen über die Bewässerung deiner Pflanzen zu treffen.

Funktionsweise des Sensors

Der Sensor wird in den Boden gesteckt und misst die Bodenfeuchtigkeit in regelmäßigen Abständen. Dabei wird ein analoges Signal erzeugt, das in Form einer Spannung an den Arduino übermittelt wird. Dieses Signal variiert je nach Feuchtigkeitsgehalt des Bodens. Ein trockener Boden erzeugt ein höheres Spannungsniveau bei einem resistiven Sensor und ein niedrigeres bei einem kapazitiven Sensor. Der Arduino kann diese Spannungsänderungen erfassen und entsprechend verarbeiten.

Verwendung anderer Mikrocontroller

Neben dem Arduino kannst du auch andere Mikrocontroller wie den ESP32 verwenden, um Bodenfeuchtigkeitssensoren anzusteuern. Der ESP32 bietet zusätzliche Vorteile wie eingebaute Wi-Fi- und Bluetooth-Konnektivität, was dir ermöglicht, die Sensordaten drahtlos zu überwachen und zu steuern. Die grundlegende Funktionsweise bleibt dabei gleich, du musst lediglich die Pinbelegung und eventuell die Bibliotheken anpassen.

Mit dieser Anleitung solltest du in der Lage sein, die Bodenfeuchtigkeit deiner Pflanzen effizient zu überwachen und somit für optimale Wachstumsbedingungen zu sorgen. Viel Erfolg!

Warum analoge Signale?

Bodenfeuchtigkeitssensoren geben analoge Signale aus, weil sie die kontinuierlichen Änderungen der Feuchtigkeit messen. Ein analoges Signal ist in der Lage, diese stufenlosen Übergänge präzise zu erfassen, während ein digitales Signal nur zwei Zustände kennt: an oder aus. Durch die Verwendung von analogen Signalen kann der Arduino die genaue Feuchtigkeit im Boden erfassen und entsprechend handeln, z.B. eine Pumpe einschalten oder eine Warnung ausgeben, wenn der Boden zu trocken ist.

Schritt-für-Schritt Anleitung zur Umsetzung

1. Materialien besorgen: (Amazon Affiliate)
   • Arduino (z.B. Arduino Uno)
   • Bodenfeuchtigkeitssensor (kapazitiv oder resistiv)
   • Jumper-Kabel
   • Steckbrett
   • Optional: Display zur Anzeige der Feuchtigkeitswerte
2. Schaltung aufbauen:
   • Verbinde den Bodenfeuchtigkeitssensor mit dem Arduino. Bei einem kapazitiven Sensor werden VCC und GND an den entsprechenden Pins des Arduino angeschlossen und das analoge Signal an einen analogen Pin (z.B. A0).
   • Bei einem resistiven Sensor erfolgt die Verbindung ähnlich, aber achte auf die korrekte Polarität der Elektroden.
3. Code schreiben:

int sensorPin = A0;  // Pin, an den der Sensor angeschlossen ist
int sensorValue = 0; // Variable zum Speichern des Sensorwertes

void setup() {
    Serial.begin(9600); // Serielle Kommunikation starten
}

void loop() {
    sensorValue = analogRead(sensorPin); // Sensorwert lesen
    Serial.print("Bodenfeuchtigkeit: ");
    Serial.println(sensorValue); // Wert ausgeben
    delay(1000); // 1 Sekunde warten
}

1. Lade den Code auf deinen Arduino hoch. Der Sensorwert wird nun alle Sekunden im seriellen Monitor angezeigt.
2. Kalibrierung:
   • Messe die Sensorwerte in trockenem und vollständig gesättigtem Boden.
   • Passe den Code entsprechend an, um die Kalibrierungswerte zu berücksichtigen und genaue Feuchtigkeitsprozentwerte zu erhalten.

Bodenfeuchtigkeitssensor automatisch Kalibrieren und in Homeassistant integrieren

Das oben genannte Skript bildet die Grundlage, um Daten von Ihrem Bodenfeuchtigkeitssensor auszulesen. Wenn du die Bodenfeuchtigkeitswerte automatisch Kalibrieren oder sogar in Home Assistant aufzeichnen möchtest, ist dieser Beitrag genau das Richtige für dich