Feuchtigkeitssensor

Damit es nicht zu feucht oder trocken im Gewächshaus wird muss die Feuchtigkeit geregelt werden. Um sie zu verringern geben wir sie nach außen ab, um sie zu erhöhen spritzen wir Wasser mit der Pumpe durch eine Düse in den Innenraum des Zuchthauses. Dafür müssen wir aber natürlich die Feuchtigkeit erst einmal bestimmen.

Dafür verwenden wir einen Feuchtigkeitssensor. Bei unseren Recherchen zur Realisierung eines Feuchtigkeitssensors fanden wir nur die Realisierung mit einem kapazitivem Sensor. Das Projekt Ich kann Wetter aus dem SS 2011 hat auch einen solchen verwendet.

Wir benutzen einen kapazitiven Feuchtigkeitssensor, bei dem sich die Kapazität nur um Bruchteile eines pF ändert. Deshalb benutzen wir eine Schaltung um möglichst genau die Kapazitätsänderung in eine Spannung umzuwandeln. Dazu benutzen wir ein Rechtecksignal um dann eine PWM zu erzeugen, wobei der Duty-Cycle proportional zur Kapazität des Sensors ist. Um das Rechtecksignal zu erzeugen benutzen wir einen NE555Timer, wobei der Trigger und Threshold Eingang mit einem Kondensator verschaltet ist. Dadurch entsteht am Ausgang ein Rechatttecksignal mit 50% Dutycycle. Für die PWM benutzen wir noch einen NE555 wobei der Trigger über einen Hochpass mit dem Ausgang des ersten NE555 verbunden ist, was dazu führt das der Ausgang periodisch auf HIGH gesetzt wird. Der Threshhold und Discharge ist mit dem Sensor verbunden, wodurch der Ausgang abhängig von der Zeitkonstante auf Low gesetzt wird. Das erhaltene PWM-Signal schicken wir dann durch einen Tiefpass um es zu einer Gleichspannung umzuwandeln. Danach führen wir eine Kennlinienanpassung mithilfe eines Subtrahierers und eines nichtinvertierenden Verstärkers durch. Diese Schaltung haben wir aufgebaut (ohne Kennlinienanpassung), jedoch haben wir am Ausgang immer die Betriebsspannung erhalten, unabhängig von der Kapazität.

Da, der Rest der Gruppe ihre Schaltung auf eine Platine gebracht hatten und der Platz für den Feuchtigkeitssensor nicht mehr ausreichend war ist dieser auf einer weiteren Platine. Auch diese Platine wurde mit der EAGLE-Software entworfen und uns von der Werkstatt bereitgestellt, sodass wir nur noch Bohren, den Grünspan entfernen, den Korrosionsschutz auftragen und anschließend die Bauteile einlöten mussten. Das Testen der fertiggestellten Platine ist soweit fertig, dass hinter dem Tiefpass eine Gleichspannung, die nicht der Versorgungsspannung entspricht, anliegt, was ja ein Fehler in dem Testaufbau auf dem Steckbrett war. Der Plan sieht vor, dass nun noch die Kennlinie angepasst wird. Das ist uns aber vor Abgabe dieses Abschlussberichts nicht mehr möglich, wird aber am 14.07.18 stattfinden, sodass der Sensor (vorraussichtlich) zum Zeitpunkt der Präsentation am 17.07.18 funktionsfähig sein wird.

Bauteilliste:

• ICs
  • 2x NE555
  • LM324
• Potentiometer
  • 3x 10 kΩ
  • 50 kΩ
• Kondensatoren
  • 1x 1 µF
  • 2x 1 nF
  • 4x 100 nF Keramikkondensatoren
• Widerstände
  • 1x 10 MΩ
  • 1x 22 kΩ
  • 1x 120 kΩ
  • 1x 1 kΩ
  • 5x 10 kΩ