Günstiger Raspberry Pi Bodenfeuchtesensor für smarte Bewässerung

Hintergrund

In den USA verbraucht die Landwirtschaft 80–90 % des gesamten Süßwassers. Die Installation eines Bodenfeuchtesensors ist eine der einfachsten Methoden, um Bewässerungsbedarf zu reduzieren und Wasserressourcen zu schonen.

Im Folgenden stellen wir einen kosteneffizienten kapazitiven Bodenfeuchtesensor vor, der einen Raspberry Pi und einen koplanaren Kondensator aus dem Zero Characters Left Blog nutzt. Das gesamte System lässt sich für unter 25 $ (exkl. Pi) zusammenbauen.

Folgen Sie dieser Anleitung, um den Sensor zu bauen und an ein externes Bewässerungsventil anzuschließen, sodass Ihr Garten nur dann Wasser erhält, wenn der Boden es wirklich braucht.

Schritt 1: Materialien

Raspberry Pi
Das Tutorial setzt einen vollständig konfigurierten Pi mit Standard-GPIO-Bibliotheken und GPIO-zu-Breadboard-Kabel voraus. Für Remote-Betrieb empfehlen wir Wireless-Zugriff und SSH zu aktivieren.

Alternative Mikrocontroller wie Arduino funktionieren ebenfalls gut, falls Sie eine andere Plattform bevorzugen.

1 MΩ Widerstand
Dieser Wert lieferte in unserem Testaufbau die stabilsten Messwerte. Sie können jedoch mit anderen Widerstandswerten experimentieren, um den Sensor für Ihre spezifischen Bodenbedingungen feinabzustimmen.

Koplanarer Kondensator
Die beiden EAGLE-Dateien (Schaltplan und Board) vom Zero Characters Left Blog herunterladen und an OSHPark übermitteln. Ein 3er-Set kostet ca. 10 $.

22-AWG Massiv- oder Litzenleiter
Litzenleiter wird bevorzugt, da er besser leitet und weniger bruchanfällig ist.

Breadboard, Jumperkabel und GPIO-zu-Breadboard-Adapter
Dies sind die Mindestanforderungen für das Prototyping. Nach Validierung der Schaltung können Sie die Elektronik in Epoxidharz einbetten oder auf eine PCB mit Molex-Steckern migrieren für eine robustere Outdoor-Installation.

Schritt 2: Werkzeuge

Lötkit (Kolben, Lötzinn, Entlötlitze)
Ein Lötkolben ist essenziell für das Anlöten der Drahtanschlüsse am Kondensator. Basiskit kostet 20–30 $, oder Sie nutzen einen lokalen Makerspace.

Abisolierzange

Epoxidharz (optional)
Beschichtung der Schaltung mit Epoxidharz schützt vor Feuchtigkeit für Outdoor-Einsatz.

Multimeter (empfohlen)
Zum Prüfen der Durchgängigkeit und Debugging des RC-Glieds während des Aufbaus.

Schritt 3: Sensor- & Schaltungsdesign

Wir nutzen eine einfache RC-Zeitkonstanten-Messung, um Änderungen im Bodenwassergehalt in ein digitals Signal zu übersetzen. Der Kondensatorwert steigt, je feuchter der Boden wird, was die RC-Zeitkonstante verlängert. Der Pi liest diese Zeitkonstante an GPIO Pin 14, indem er misst, wie lange der Kondensator zum Laden braucht.

Für tieferen Einblick in Schaltung und Code siehe unsere detaillierte Raspberry Pi Bodenfeuchtesensor Seite.