Eigenbau Bodenfeuchte-Sensor | Wireless | Batterie | < 20€

[tante ju]

Auf der suche nach einer geeigneten Spannungsversorung für meinen DHT-Funksensor
bin ich auf folgen Möglichkeit gestoßen:
Solarzelle + LiPo-Charger(TP4056) + NCR18650-LiPo
http://forum.wemos.cc/topic/58/li-ion-batteries/48
In Minimal-Version:
http://forum.wemos.cc/uploads/files/1463296315889-htb1s1rfjvxxxxxtxxxxq6xxfxxxy.jpg
Wäre evtl. für Euer Projekt auch Design-technisch interessant?
Jürgen

Grundsätzlich ja. Das ist schon mal ein Anfang. Aber 2*5V/240mA ist ja schon massiv oversized, da hier kein ESP drin ist. Zusätzlich bringt der LiPo ja noch Anforderungen bezüglich Ladeelektronik und Schutzschaltung mit. Ein Supercap hält das alles viel schlanker. Aber ich denke, ich werde Solar auf die "Version 2" Liste setzen. Dazu muß ich noch ein wenig experimentieren.

[juergs]

Mein Vorschlag war eher in Richtung Tausch Batterien gegen
einen 3V7-LiPo-Akkus mit Usb-Lademöglichkeit.
Die 240mA - SolarPanels scheiden aber von der Größe her aus, aber es geht auch kleiner dimensioniert   
Aber die Möglichkeit, den Stromhunger von ESP8266 zu erfüllen ...

Die Forderung < 20€ wird da natürlich nicht erfüllt. 

Mich würde auch der Bilanz-Vergleich/Reichweite z.B. zwischen 433-Sende-Modul und NRF interessieren.

Evtl. auch so mit z.B. BLE:
http://www.cypress.com/products/energy-harvesting-pmics
https://forum.mysensors.org/topic/4045/solar-powered-soil-moisture-sensor

[tante ju]

Mein Vorschlag war eher in Richtung Tausch Batterien gegen
einen 3V7-LiPo-Akkus mit Usb-Lademöglichkeit.
Die 240mA - SolarPanels scheiden aber von der Größe her aus, aber es geht auch kleiner dimensioniert   
Aber die Möglichkeit, den Stromhunger von ESP8266 zu erfüllen ...

Die Forderung < 20€ wird da natürlich nicht erfüllt. 

Mich würde auch der Bilanz-Vergleich/Reichweite z.B. zwischen 433-Sende-Modul und NRF interessieren.

Evtl. auch so:
http://www.cypress.com/products/energy-harvesting-pmics

Ich denke, es soll ein einfacher Bodenfeuchte Sensor bleiben. Es wäre eventuell ein eigenes, wenn auch interessantes, Projekt einen universellen Ansatz für Sensoren mit Energy Harvesting zu entwerfen.

Bei der Betrachtung der Reichweite von verschiedenen Funkfrequenzen muß man beachten, daß ein Bodenfeuchte-Sensor sehr wahrscheinlich in der Nähe des Bodens montiert wird. Und da haben dann hohe Frequenzen ganz klare Vorteile (Stichwort: Erste Fresnelbetrachtung). Typischerweise ist die Bedämpfung des Signals durch die niedrige Montage hinreichend stärker als die frequenzabhängige Freiraumdämpfung.
(Kurz zusammengefasst: Je näher am Boden, desto besser hohe Frequenz)

[tante ju]

So, hier mal die Variante von heute. Einseitige Leiterbahnen, drei Lötbrücken, beidseitig bestückt (SMD auf Unterseite, bedrahtet auf Oberseite).
Die Platine müsste in das G201 passen, allerdings ist laut meiner Eagle-Lib eine 2*AA Batteriehalterung reichlich größer und dürfte nicht passen. Ich bräuchte dazu ein Gehäuse, um das feststellen zu können.

Was drin/drauf ist:
1. 3-Poliger Anschlußstecker für Versorgung. Entweder Quelle < 3,3V (bis runter zu 0,65V), dann geht es über den Step-Up oder Quelle >3,3V, dann geht es über den Linearregler.
Es werden also jeweils nur zwei der 3 Anschlüsse benötigt, abhängig davon, wie es betrieben werden soll. Wer den Step-Up nicht benötigt, braucht D1, IC3, L1, R1 und R2 nicht bestücken, dafür D1 und JP2 brücken.
In jedem Fall sollte der Linearregler bestückt werden, denn die meisten Programmierstecker kommen mit 5V und das könnte den NRF und würde den ATSHA töten. Wenn man allerdings erst programmiert und danach die beiden einbaut und garantiert nichts mehr an der Programmierung ändert oder ein 3,3V ICSP hat, dann kann man den Linearregler und C2,C3,D1 weglassen und D1 drücken und 1 und 3 am Linearregler.

2. Ein Crypt-Chip ATSHA204a ist vorgesehen (dauert noch einige Zeit, bevor ich das testen kann)

3. Der Prozessor läuft zwar mit 3,3V in dieser Variante, was den internen Takt von 8MHz erlauben würde, aber immer noch ohne Quarz und damit is CapSense für den benötigten Anwendungsfall nicht verwendbar. Grund dafür ist der Stromverbrauch. Der Step-Up braucht einen Ruhestrom von ca. 4 uA und der Prozessor von 3uA, was in Summe 7 uA gibt. Nicht glorreich, aber schon gut.

4. Ein DS1820 ist vorgesehen (bedrahtet), einfach weil noch Platz und Leitungen freie waren.

5. Zwei LEDs sind vorgesehen für Statusanzeige beim Start und Fehlermeldungen, wenn was mit dem Funk nicht stimmt. Dies aus der Erfahrung, daß es doof ist, den Sensor draußen zu verbauen und dann erstmal am Laptop zu schauen, ob er denn überhaupt startet oder eine Funkverbindung hat. Deswegen die LEDs. Im Normalbetrieb sollen die nicht verwendet werden. Habe SMD LEDs genommen, aber die sollen bei der späteren, doppelseitigen Platine, auf die Vorderseite oder ich muß bedrahtete nehmen. So sieht man die ja nicht

6. Der NE555 ist als astabiler Multivibrator geschaltet. In diesem Modus erzeugt er ein Rechtecksignal an OUT (welches an IRQ0 vom ATMega geht), dessen Frequenz durch R4, R5 und Cx bestimmt wird. Cx ist die Kapazität am Feuchtesensor und Abhängig von Kupferoberfläche, Abstand und dem Dielektrikum. Oberfläche und Abstand sind fest, aber das Dielektrikum ist der Boden und dessen Werte hängen von der Feuchtigkeit im Boden ab. Da der Sensor nicht aus zwei gegenüberliegenden Kupferflächen besteht, ist die Berechnung nur über Integrale zu lösen, was ich hier erspare.
Die Formel zur Berechnung der Frequenz ist f= 1/(0,69 * Cx * (R4 + R5)). Also, je größer Cx, desto kleiner die Frequenz. R4 zu R5 gibt das Tastverhältnis an, aber das ist hier ja irrelevant.

7. Das Loch im Schaltplan auf der rechten Seite kommt vom fehlenden Flash-Speicher. Den konnte ich beim besten Willen nicht mehr auf einer einseitigen Platine routen. Der wird eventuell dann in der späteren, richtigen, Platine kommen und ist für Over-The-Air-Update.

8. Es ist eine bunte Mischung bedrahteter und SMD Bauteile. Der Hauptgrund dafür: Das, was ich da habe Der zweite Grund: Einseitige Platine. Und der dritte Grund: R1 und R2 sind sehr spezielle Werte, die in keiner E-Reihe sind. Die sind leichter so zu beschaffen und zu lagern.

Update
Habe die Anhänge entfernt, da ich im Layout ein Problem beseitigen muß und auch im Schaltplan ein paar Bauteile austauschen.
Darüber hinaus ist die Schaltung gefährlich für Akkus, da sie keinen Tiefentladeschutz hat. Das ist zwar gewollt für normale Batterien, aber für Akkus muß ich mir noch was einfallen laßen, damit die nicht zerstört werden.

[Tobias]

leider kan ich deine Dateien nicht lesen Kannst du ein Screenshot des schematics hier anhängen?

Ist nicht ein panstamp (18€) plus China Bodenfeuchtesensor (1€) billiger und vor allem einfacher? Vor allem, es funktioniert und man muss nicht ewig rumtesten

[oli82]

Das wäre einen Versuch wert.
Könnte gerade eben mit dem Batteriehalter passen. Was willst Du für ein Gehäuse haben?

Kann ich dir so schicken. Werden uns dann bei der Platine sicher einig

[tante ju]

leider kan ich deine Dateien nicht lesen Kannst du ein Screenshot des schematics hier anhängen?

Ist nicht ein panstamp (18€) plus China Bodenfeuchtesensor (1€) billiger und vor allem einfacher? Vor allem, es funktioniert und man muss nicht ewig rumtesten

Also in der Bastelecke erwarte ich Basteleien

Natürlich kann man auch Panstamp nehmen. Wenn denn die Infrastruktur passt. Wenn Du MySensor mit den NRF hast, dann hilft Dir das nicht viel. Darüber hinaus ist PanStamp mit der Option einer AA Batterie bei 40 EUR und ich weiß jetzt nicht, was für einen China-Bodenfeuchtesensor Du im Auge hast. Wenn der kapazitiv ist, dann wäre ich dran interessiert. 1EUR ist günstiger als Platine mit einschrumpfen.

[Netty]

Kann man nicht einfach diesen hier an einen ESP anbinden?
https://www.mikrocontroller.net/topic/335407

Der gibt ja ein Rechtecksignal in Abhängigkeit der Kapazität aus.
So wie die erwähnte NE555 Schaltung.

[tante ju]

Kann man nicht einfach diesen hier an einen ESP anbinden?
https://www.mikrocontroller.net/topic/335407

Der gibt ja ein Rechtecksignal in Abhängigkeit der Kapazität aus.
So wie die erwähnte NE555 Schaltung.

Ja, geht auch.
Allerdings braucht der ESP ein wenig mehr Energie als so ein ATMega mit NRF Funkmodul. Ist alles eine Frage der Batterielaufzeit.

[tante ju]

leider kan ich deine Dateien nicht lesen Kannst du ein Screenshot des schematics hier anhängen?

Ups, hatte ich vergessen. Hier das Bild.

Habe heute mal eine Handvoll Platinen gemacht. Ich hoffe, daß eine davon gut ist. Hatte mit 10mil/6mil die Latte ziemlich hoch gelegt
Wenn am WE wie vorhergesagt schlechtes Wetter ist, werde ich mal bestücken.

[tante ju]

Hier nun eine aktualisierte Schaltung.

Der NRF frisst mehr Strom in Spitzen als gedacht (ich hätte es wissen müssen und können, hatte es aber verdrängt), deswegen musste der StepUp mit mehr Flächen und größerer Spule versorgt werden, sowie eine Reihe X5K, X7K Kondensatoren. Die Anzahl kommt durch den Formfaktor

Mit einem StepUp macht natürlich die interne Spannungsmessung des Mega keinen Sinn mehr, also musste da noch eine Leitung her.

Die Steuerleitungen des NRF CSN und CE musste ich auf andere Pins legen, da es ein Softwareproblem in der MySensors 2.0.0 gibt. Ist mir beim Aufbau der anderen Platine an den LEDs aufgefallen.

Das ganze Board ist an den Formfaktor des Gehäuses, das mir oli82 geschickt hat, angepasst. Da auch noch eine 1*AA reinpassen sollte, mußte ich da ein wenig im Luftraum aufpassen. Zumindest theoretisch sollte das so passen.

Es ist immer noch ein einseitiger Platinenentwurf, dafür aber jetzt mit 10 Brücken. Das gefällt mir nicht so wirklich, aber für den nächsten Testlauf muß das reichen.

Der StepUp hat keine Schutzschaltung. Deswegen sollte die Schaltung auf keinen Fall mit Akkus eingesetzt werden. Die Schaltung würde den Akku gnadenlos bis in die Tiefentladung entladen und dann ist der Schrott. Dafür ist halt die Forderung nach "leerfutschen" alter Batterien erfüllt. Beides auf einmal geht halt nicht.

Ich habe auch die Brücke entfernt für die Option mit einem anderen Versorgungsanschluß. Dafür ist in dem Gehäuse einfach kein Platz.

Wie stehen denn die Meinungen dazu? Lieber kleines Gehäuse, einfache AA oder ein größerer Gehäuse und mehr Optionen auf der Platine?

[limats]

Sorry für meine "gefällt mir nicht" oben. War ein Versehen und ich habe keine Möglichkeit gefunden, die Bewertung zu löschen oder korrigieren.
Finde es total klasse, was ihr hier auf die Beine stellt und bin auf jeden Fall an ein paar Platinen interessiert, wenn die Schaltung steht.
Mir persönlich würde die "einfache Variante" mit AA Batterie reichen.

Viele Grüße
Leo 

[ext23]

Passiert, ich habe den Daumen mal hoch gemacht als Ausgleich Auch wenn ich diese Funktion mehr als dämlich finde, aber gut irgend jemand scheint ja in dem Forum geil auf so ein Käse zu sein.

[PeMue]

siehe Anhang 

[limats]

Da fehlt mir wohl ein Recht. Den Button gibt es bei mir nicht.