Operation Smart Garden – Bodenfeuchtesensor per 1-Wire anschließen

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Jede halbwegs intelligente Regelungsautomatik setzt Sensoren voraus, um situationsbedingt passende Schaltbefehle auslösen zu können. So ist es auch bei der Gartenbewässerung, welche im Idealfall nur dann Wasser über angeschlossene Sprenger bzw. Tropfschläuche versprüht, sofern dies auch tatsächlich notwendig ist.

Da sich Elektrotechnik und Wasser im Allgemeinen nicht sonderlich gut vertragen, stellt es schon eine mittelgroßere Herausforderug dar, einen brauchbaren Sensor zu finden, der nicht gleich korrodiert, gleichzeitig verlässliche Werte liefert und auch noch relativ problemlos anzuschließen ist.

Welcher Feuchtesensor es geworden ist und wie ich diesen letztendlich doch noch per 1-Wire in Betrieb nehmen konnte, um auch mehr als einen Sensor mit nur einer dreiadrigen Busleitung versorgen zu können, ist Inhalt des nachfolgenden Blogpost.

SMT50 Sensor zur Messung der Bodenfeuchte

Um die im Garten eingegrabenen Rasensprenger samt vorgeschalteten Magnetventilen (Blogpost dazu folgt) zu automatisieren, hatte ich schon direkt bei der Gartenplanung nach Sensoren Ausschau gehalten, welche an der vorhandenen 1-Wire-Extension von Loxone betrieben werden können. Denn so lassen sich auch mehrere Sensoren einfach an einer Leitung in Reihe schalten. Nach längerer Recherche jedoch leider —> Fehlanzeige. Also musste erstmal ein analoger Feuchtigkeitssensor her, welcher später mittels zusätzlicher Elektronik 1-Wire-fähig gemacht werden sollte.

Schlussendlich ist es der SMT50 von truebner (externer Link) geworden, welcher einen kapazitiven Sensor besitzt, um die Bodenfeuchtigkeit zu messen. Diese Messtechnik benötigt keine metallischen Elektroden, welche im Erdreich schnell korrodieren würden. Dadurch ist der SMT50 absolut wartungsfrei und sollte hoffentlich mehrere Jahrzehnte seinen Dienst zuverlässig verrichten.

Nach der Lieferung habe ich ihn einmal testweise einige Tagen in ein Wasserglas gepackt. Und wie nicht anders zu erwarten war, gab es keine Anzeichen für Rost oder ähnliche Alterungserscheingungen.

Weitere Informationen zur Messtechnik und zum grundsätzlichen Einbau des SMT50-Sensors sind in der ausführlichen Installationsanleitung des Herstellers (externer Link) zu finden. Ich habe mich übrigens dazu entschieden den Sensor im Rasenbereich in etwa 10cm Tiefe mit senkrechter Ausrichtung zu vergraben. So tief ragen in etwa die Wurzeln in das Erdreich, wodurch eine Messung hier recht sinnvoll ist. Im Pflanzbeet habe ich einen weiteren Sensor in etwa gleich tief platziert, wobei die Wurzeln der verschiedenen Pflanzen hier sicherlich unterschiedlich weit in die Tiefe ragen. Aber denke das ist dennoch ein relativ guter Kompromiss.

Super am SMT50 ist zudem, dass er mit einem breiten Spannungsbereich zwischen 3,3 und 30 Volt (Gleichspannung) betrieben werden kann und so gut wie keinen Strom frisst (laut Hersteller ca. 2,7mA bei 12VDC), wodurch er bspw. auch über einen Arduino betrieben werden kann – oder eben auch easy in einen bestehenden 1-Wire-Bus mit 5V Spannungsquelle ohne zusätzliche Stromquelle integrierbar ist.

Also braune Ader des Sensors an + der Spannungsversorgung, weisse Ader an – (Masse) und über die gelbe Ader bekommt man direkt ein 0-3V Signal in Abhängigkeit der Bodenfeuchte, welche ich erstmal per analogen Input des Loxone Miniservers ausgewertet habe.

Bei 0V Spannung ist die Bodenfeuchte 0 Prozent. Bei 3V Spannung dann bei 50%, wobei dieser Wert das Maximum darstellt, den der Sensor sinnvollerweise messen kann – ist ja auch kein Swimmingpool-Sensor. Entsprechend werden dann die Korrekturwerte des Sensors in Loxone gesetzt, sodass die Skalierung linear erfolgt.

Und schon lassen sich die Messwerte einsehen und auswerten. Hier die Entwicklung der Bodenfeuchtigkeit direkt nach dem Bewässern:

SMT50 per DS2438-Chip an den 1-Wire-Bus bringen

Eine gefühlte Ewigkeit habe ich dann nach einer einfachen Möglichkeit gesucht den Bodenfeuchtensor an den bestehenden 1-Wire-Bus anzuschließen, um eben mehr als nur einen Feuchtesensor an einer Leitung betreiben zu können. Erst wollte ich es über einen Arduino mit selbst gestrickter Software lösen, was mir dann aber doch zu aufwändig war. Außerdem braucht so ein Arduino schon etwas mehr Strom und ich wollte keine separate 5V Spannungsversorgung nutzen. Denn die 1-Wire-Extension von Loxone liefert die Spannung ja bereits von Haus aus mit – wenn auch nicht viel.

Dann habe ich mir nochmal intensiver die unterstützten Geräte der Loxone-Extension angeschaut – Inbetriebnhame 1-Wire-Extension (exterener Link) – und bin am DS2438 (Affiliate-Link) hängen geblieben, welcher eigentlich ein „Smart Battery Monitor“ ist. Praktischerweise lässt sich der analoge VAD-Eingang dazu nutzen ein 0-10V Signal in den 1-Wire-Bus einzuschleusen. Tada!

Der SMT50 Feuchtesensor liefert zwar nur Werte zwischen 0-3V, aber das ist ja im Grunde völlig egal, da die Auflösegenauigkeit später im einstelligen Prozentbereich immer noch mehr als ausreichend ist. Zusammen mit einem 4,7k Ohm Pullup-Widerstand sieht die Schaltung dann wir folgt aus:

Damit man alles verdrahten kann, muss der DS2438-Chip vorher noch auf eine passende Platine aufgelöstet werden. Eine fertige Lösung habe ich nicht gefunden, deshalb musste ich selbst Hand mit meiner Lötstation (Affiliate-Link) anlegen. Das benötigte Platinen-Layout nennt sich anscheinend SOP8 (hat aber wohl auch viele andere Namen) und ist mega günstig, z.B. im 50er Pack, für wenige Euro zu haben -> SODIAL(R) 50 Stueck SOP8 SSOP8 TSSOP8 SMD zu DIP8 Adapter 0.65/1.27 mm PCB Tafel (Affiliate-Link)

Etwas unzureichend fand ich die Dokumentation hinsichtlich Ausrichtung des Chips auf der Platine, auch konnte ich keinerlei Bilder des fertigen Moduls finden. Habe es dann aber doch noch herausgefunden:

Mit einer feinen Lötspitze war die Anbringung in wenigen Augenblicken inkl. der Pin-Header (Affiliate-Link) zur weiteren Befestigung der Jumperkabel (Affiliate-Link) auch schon erledigt.

An die Loxone 1-Wire-Extension wurde das fertige Modul dann in Reihe zu den bestehenden knapp 20 Estrichsensoren angeschlossen und direkt in der Loxone Config als DS2438-Device erkannt. Wenn es doch immer so einfach gehen würde…

Und so sieht es im Beta-Teststadium in einer spritzwasserfesten Installationsdose mit Wago Klemmverbindern (Affiliate-Link) nun aus:

Mal sehen, ob sich Feuchtigkeit darin bildet. Falls ja, wird das Gehäuse direkt mit Alpa-Gel (Affiliate-Link) ausgefüllt.

Aus meinem täglichen Leben

Nachdem ich das Sensor-Richtig-Anschließen-Problem jetzt nach über zwei Jahren endlich lösen konnte, fehlt mir nur noch ein weiterer DS2438-Chip inkl. SOP8-Platine, um auch noch meinen zweiten SMT50-Feuchtesensor für den Rasenbereich anschließen zu können. Denn dieser schlummert auch schon seit letztem Frühjahr unter der Erdoberfläche.

Leider ist die Lieferzeit der Komponenten aktuell etwas ungünstig und deshalb muss ich wohl noch einige Tage mehr warten, um das Projekt endlich abschließen zu können.

Da nun aber ein ganzer Schwung Chips geordert ist, überlege ich sogar, ob es nicht sinnvoll ist noch ein oder zwei Feuchtesensoren an anderer Stelle im Garten zu platzieren. Die 1-Wire-Busleitung habe ich jedenfalls an allen zentralen Punkten verlegt, sodass eigentlich „nur“ noch jeweils lokal ein kleines Loch für den Sensor selbst gegraben werden müsste. Wären die SMT50-Sensoren nur nicht so teuer…

Apropos teuer: Ich bin mal gespannt, wieviel Wasser sich durch den Einsatz der Sensoren und einer passgenaueren Bewässerung einsparen lässt. Denn alleine für unsere 200qm große Rasenfläche geht bei einem „Sprengerdurchgang“ von knapp 45 Minuten insgesamt knapp 3.000l Wasser drauf, was sich bei einem Kubikmeterpreis von mehreren Euro schnell summiert – denn selbst die 10.500l Zisterne hält im Sommer bei diesen Mengen und wenig Niederschlag nicht lange durch…

Achso, wie ich mich der Problemstellung der vollautomatischen Bewässerungssteuerung angenähert habe und welche Erkenntnisse ich generell in Sachen Bewässerung in den letzten Jahren sammeln konnte, folgt in einem der kommenden Beiträge zum Themenbereich Operation Smart Garden. Dranbleiben lohnt sich also!

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Jörg

hat meintechblog.de ins Leben gerufen, um seine Technikbegeisterung und Erkenntnisse zu teilen. Er veröffentlicht regelmäßig Howtos in den Bereichen Smart Home und Home Entertainment. Mehr Infos

38 Gedanken zu „Operation Smart Garden – Bodenfeuchtesensor per 1-Wire anschließen“

  1. Hallo,
    wieder mal ein sehr interessanter Beitrag!
    Ich wollte fragen ob es auch möglich ist so einen Sensor per App zu steuern, wenn man nicht über all die Smarthome Funktionen verfügt. So dass die App mir mitteilt wann ich meinen Rasen wässern sollte oder wo ich nachschaue und selbst entscheiden kann wann ich das mache? Irgendein Tipp?

    1. Hi Fetzke,
      danke für dein Lob!

      Ohne das Smart-Home-Graffel außen herum würde ich wohl sowas wie den Mijia Pflanzensensor (Affiliate-Link) nehmen. Der verbindet sich per Bluetooth mit dem Handy.

      Inwieweit man damit automatische Notifications erhält bzw. wie zuverlässig das funktioniert, ist mir aber nicht bekannt.

      Viele Grüße
      Jörg

    1. Hi Bernd,
      danke für den Link! Habe mal testweise zwei Sensoren bei Reichelt bestellt.

      Rein technisch sollte die Einbindung funktionieren. Die Frage ist nur, wie man die Elektronik am Ende des Sensors dauerhaft wasserfest bekommt.

      Evtl. hat ja jemand eine Idee…

      Viele Grüße
      Jörg

  2. Hallo Jörg,
    mit Silikon vom Baumarkt in ein kleines Gehäuse eingießen?
    Oder 2-Komponentenkleber….
    Habe aber keine Frost- oder unter-der-Erde-Erfahrung.
    VG
    Bernd

    1. Hi Bernd,
      sowas hier? -> 2-Komponenten-Epoxidharzkleber (Affiliate-Link)

      Wird doch mal Zeit, dass ich mich endlich mit 3D-Druck auseinandersetze. Könnte man perfekt nen „Kombigehäuse“ für Sensor und 1-Wire-Chip drucken und dann passend mit Kleber ausgießen… Wenn ich so recht überlege – fürs Hochbeet könnte ich echt noch nen Sensor gebrauchen. :D

      Viele Grüße
      Jörg

    1. Hi Bernd,
      danke für den Link! Wusste gar nicht, dass es sowas gibt. Macht dann vermutlich mehr Sinn als der Epoxidharz…

      Viele Grüße
      Jörg

  3. Hallo Jörg,
    kommt immer auf den backlog drauf an. Eher SW oder HW (dann auch 3D Drucker).
    Ich bin noch unentschlossen (zu große backlogs)…..
    VG
    Bernd

  4. Hallo Jörg,
    du hast doch auch Erfahrungen mit FHEM. Wie könnte ich den Sensor mit FHEM „auslesen“ bzw. den Sensor über FHEM abfragen?
    VG
    Volker

    1. Hallo Volker,
      in FHEM nutze ich den 1wire nach USB Adpater und den owsever….

      define sysOWserver OWServer localhost:4304

      VG
      Bernd

    2. Servus Jörg,
      Konntest du den Sensor von reichelt schon testen?

      Grüße und danke für den super Blog

  5. @Bernd: OK – hast du da a bisserl mehr Informationen für mich? Welcher Adapter genau? Gibt es einen Artikel der das Einbinden des Adapters und in Folge das Auslesen des Adapters mit FHEM beschreibt?
    Gruß
    Volker

  6. Hallo Jörg,
    toller Artikel mal wieder – werde ich bestimmt nächstes Jahr gut gebrauchen können, da ist bei mir der Garten und die Bewässerung dran. Bin gespannt auf deinen Artikel zur Gartenbewässerung.
    Viele Grüße
    Markus

    1. Hi Markus,
      im Frühjahr kommt dann spätestens etwas zu meiner Gartenbewässerung. Da sollte dann paar brauchbare Infos für dich dabei sein. :)

      Viele Grüße
      Jörg

  7. Hi Jörg, ist ein super Artikel, vielen Dank dafür.
    Haben bei uns zwei Vegetronix Bodenfeuchtigkeitsensoren via analog Eingänge an Loxone angeschlossen. Mein Problem ist jedoch die Kabellänge von Technikraum bis zum Sensor. Ich bräuchte über 40/50 Meter und musste feststellen dass bei 30 Meter langsam Schluss mit sinnvoller Übertragung ist. Habe deshalb auch überlegt Xiaomi BT Sensoren via loxberry einzubinden.
    Wie hast Du das Thema Kabellänge bei Dir gelöst? Hast Du noch andere Lösungsansätze (LoRa? wifi?).

    Vg
    Daniel

    1. Hi Daniel,
      bei OneWire ist das Thema Entfernung überhaupt kein Problem. Die Kabellänge meiner Außenlinie ist sicherlich 50-70m. Selbst der OneWire-Sensore ganz am Ende liefert 4,98V Busspannung zurück und damit so gut wie kein Spannungsverlust.

      Viele Grüße
      Jörg

      PS: Funklösungen sind immer nur die zweitbeste Möglichkeit – insbesondere für einen langfristig reibungslosen Betrieb.

  8. Hallo Jörg,

    Wir sind momentan ebenso bei der Planung für den Garten und wollten in ca 1-2 monaten loslegen. Nun stecke ich beim Thema Gartebewässerung und feuchtefühler fest.

    Wir haben 2 größere Rasenflächen. Da macht es sinn die bodenfeuchte zu ermitteln. Nun die frage ob es ebenso sinn macht bei den hecken oder beim hochbeet? Ich denke eher nicht? Oder wie ist da deine Meinung.

    Zum anderen stehe ich vor der Problematik ob SMT50 oder VH400. Wenn ich nun 2 SMT50 hätte und diese wie du oben beschrieben hast in einem Bus zusammenschließe (1wire). Wie sieht da die verdrahtung genau aus? Also 1wire extension und dann wie beim Profibus einfach durchschleifen?

    Liebe Grüße

    1. Habe neben dem Feuchtefühler im Rasenbereich auch einen auf der Nordseite des Hauses (schattig) im Blumenbeet. Das ist überaus praktisch, da ich dann genau weiss, ob es sinnvoll ist die Tropfschläuche zu aktivieren. Denn dort verhält es sich feuchtetechnisch komplett anders als beim Rasen, der zudem volle Sonne abbekommt.

      Egal welcher Sensor: Ab damit ab den 1-Wire-Bus, wobei die Komponenten dann einfach in Reihe geschaltet werden (durchschleifen). An einer Seite dann eben die 1-Wire-Extension und fertig.

      Viele Grüße
      Jörg

  9. Hallo Jörg,
    habe einen wasserdichten, kapazitiven 1-Wire Bodenfeuchte- und Bodentemperatursensor entwickelt und würde mich freuen, wenn du Zeit und Lust hast ihn mal zu testen.
    Meiner sieht ähnlich aus wie der SMT50, hat aber 1-Wire schon an Board, ist wasserdicht vergossen und hat eine extra Schutzschicht gegen Korrosion.
    Somit kann man sich das Gefummel mit dem Adapter und der Gelbox, wie auch das Geld dafür sparen!
    Habe ich dein Interesse geweckt?
    LG, Marcus

  10. Hallo Jörg,

    Deine Beiträge lese ich immer sehr gerne. Ich habe mir Bodenfeuchtefühler bei AliExpress bestellt und entsprechend zusammen gebaut und vergossen. Bin damit allerding noch nicht so ganz zufrieden…
    Du hast geschrieben, dass Du einen Bericht über Deine Gartenbewässerung schreiben wolltest. Kommt das noch ?

    Viele Grüße und weiter so, Jens

  11. Hallo Jörg,

    Ich bin eher durch Zufall auf deinen Blog gestoßen. Sehr interessantes Thema, das mit dem SMT50. Ich wollte dies nun mit einem shelly uni realisieren. Leider bekomme ich den Sensor aber nicht zum Laufen. Habe ihn an 24 V DC angeschlossen und versucht, über das gelbe Kabel ein Signal abzugreifen. Leider kommt da nur 0,2 V… egal, was ich mit dem Sensor mache. Hast du eine Idee, wo ich den Denkfehler habe?
    Vielen Dank für Grüße
    Thomas

    1. Hi Thomas,
      klingt mir fast danach, dass du die beiden GND (Spannungsversorgung GND und Auswertespannung GND) nicht miteinander verbunden hast…

      Viele Grüße
      Jörg

  12. Hallo Jörg.
    Danke für die Antwort.
    Wie meinst du das? Der Sensor hat doch nur 4 Kabel (+,-,Feuchtigkeit und Temperatur). Ich dachte nun, dass ich beim Anschluss von + und – an eine Spannungsquelle ich dann bei der Messung per Multimeter zwischen – und Feuchtigkeit eine Spannung bis 3V messen kann…in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit am Sensor.
    Oder muss ich das anders machen?
    Grüße

    1. Da hast du schon Recht. Wenn du dann per Analogsensor die Spannung auslesen möchtest, musst die „Sensoreinheit“ eben auch per Ground (der Spannungsversorgung) angeschlossen werden.

  13. Hallo Jörg.
    Ich bin echt am verzweifeln.
    Habe nun einen neuen smt50 bekommen. Den habe ich wieder gemäß der Beschreibung angeschlossen…also plus (24 V) an braun, minus an weiß. Dann bin ich mit dem Multimeter hingegangen und habe zwischen minus der Spannungsquelle und dem gelben Kabel des Sensors gemessen. 0,2 V. Der Wert ändert sich nicht selbst wenn der Sensor im Wasser schwimmt. Wo liegt mein Fehler? Gibt es bei der Spannungsquelle etwas zu beachten? Zwei defekte Sensoren schließe ich mal aus.
    Grüße
    Thomas

    1. Wow, sind schon wieder 2,5 Jahre her seit dem Verfassen dieses Blogposts. Also bisher alles bestens! Messwerte sind valide und passen wie am ersten Tag…

      Viele Grüße
      Jörg

  14. Hi Jörg,
    vorab, tolle inspirierende Seite und sehr aufschlussreich.
    Konntest du die Variante von Macus schon testen?
    Gruß Patrick

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