Anne und Sebastians Wiki

Gardena 1188-20 Bodenfeuchtesensor

Aufbau

Die Kontrolleinheit hat auf der Bedienseite drei LEDs, einen Druckknopf, und einen Drehknopf mit fünf Schleifern.
Auf der Oberseite der Platine befinden sich zudem ein zylindrischer Quarz (eventuell ein 32kHz-Uhrenquarz?) und ein bistabiles 3V-Relais (FRT5-L1).
Auf der Unterseite ragen die Kabel zu Batterie und Sensor, die Anschlußbuchse, ein grösserer und zwei kleinere Elkos, wohl eine Spule, und zwei ICs aus der Vergussmasse heraus. Der eine IC ist ein PIC16F690 Mikrocontroller im SOIC-Format, der andere ist ein AC244 Achtfach-Treiber (je 24mA) von Onsemi.

Pinout

Pins (männlich, Sicht auf den Stecker) gegen den Uhrzeigersinn: Pin1 links, Pin2 unten, Pin3 rechts
Aderfarben im Verlängerungskabel: Pin1 = braun, Pin2 = gelb, Pin3 = blau
Pin1 führt das Feuchtesignal gegen Pin3. Pin3 ist wohl Batterie-Minus.
Pin2 ist beim 1188-20 wohl unbelegt

Messwerte Pin1

Gemessen mit UT61E, Pin1 an roter Buchse, Pin3 an Schwarz COM
Feucht: Pin1 - 0.4Ω - Pin3
Trocken, bzw. zwischen Stromversorgung und erster Messung: Pin1- 10kΩ - Pin3
Ohne Batterien: Der Zustand bleibt eine Weile erhalten, und wechselt dann auf 1.6MΩ (tbc).

Messvorgang

https://help.gardena.com/hc/de/articles/4450454390684-Wie-ist-die-Funktionsweise-des-Bodenfeuchtesensors-
Beim Anlegen einer Spannungsversorgung von 3V3 über 1R1 steigt der Strom in 3us auf 700mA und dann in weiteren 8us noch auf 800mA an, und fällt dann langsam wieder ab auf 150mA 900us nach dem Einschalten. Insgesamt werden in dieser Zeit des Ladens der G1188-Elkos ca. 460uC benötigt, davon 230uC über 150mA hinaus während der 890us mit höherem Verbrauch als 150mA (angenommen einen 150mA 3V3-Spannungsregler).
281ms nach Beginn der Stromversorgung startet der Prozessor. Zunächst werden für 20ms 50mA verbraucht. Dann wird während 1.4s das Relais testweise geschaltet („trocken“, „feucht“, „trocken“, „feucht“, „trocken“). Der Sensor scheint dabei kurz mit 350mA und dann in 1ms abfallend auf durchschnittlich 85mA beheizt zu werden; der Strom fluktuiert sägezahnartig mit einem Hub von 50mA und einer Frequenz von 40kHz. Das Relais wird dabei jeweils für 100ms angesteuert (mit einem zusätzlichen Strom von 55mA) und dann für 200ms in Ruhe gelassen. Es findet jedoch keine echte Messung statt. Die erste wirkliche Messung beginnt dann 650 Sekunden danach.
Eine Messung beginnt mit einer Initialisierungssequenz von 200ms. Danach wird die Sensorspitze bei 85mA für 7.8 Sekunden erwärmt. Dabei fluktuiert der Strom sägezahnartig zwischen 25mA und 135mA mit einer Frequenz von 26kHz und einer Austastung von 24%, er wird also anscheinend über PWM geregelt. Die Heizphase endet mit einer Finalisierung von 100ms mit einem Stromverbrauch von 40mA.
Die Wartezeit auf die Sensorabkühlung kann über 100 Sekunden betragen. Während des Wartens auf die Abkühlung werden 0.6mA verbraucht.
Zum Schluß der Messung wird das Relais für 100ms und einem Strom von 55mA auf das Ergebnis geschaltet. Auch hier wird der Strom per PWM geregelt, allerdings mit einem alle 200us wiederholten Muster aus drei Stromstößen von 6us, 8us und 9us Dauer, zwei stromlosen Perioden von 28us und 32us dazwischen, und einer kleinen Pause danach.
Ein Meßslot ist jeweils alle 652 Sekunden nach dem Ende der letzten Messung.
Die Stromaufnahme zwischen den Messungen beträgt 24μA. Dies korreliert mit den 18uA bei 3V des PIC im 32kHz LP oscillator mode.
Wird die Messtaste gedrückt, so wird für 60 Sekunden das Ergebnis der letzten Messung über die LEDs „trocken“ und „feucht“ angezeigt. In dieser Zeit kann der Drehknopf verstellt werden, um die genaue Stelle des Umschaltens zwischen „trocken“ und „feucht“ zu finden und so den gemessenen Feuchtegrad zu ermitteln. Am Ende der 60 Sekunden wird zudem ein neuer Messvorgang ausgelöst.
Wird die Messtaste vor Beginn der Stromversorgung gedrückt und dann weiter gedrückt gehalten, so findet nach den 60 Sekunden Statusanzeige keine korrekte Messung statt.

Feuchtevorwahl per Drehknopf

Der Drehknopf scheint acht Segmente zu überspannen. Die Segmente sind an den Positionen 1.0 Tropfen, 1.3 Tropfen, 1.7 Tropfen, 2.0 Tropfen, 2.3 Tropfen, 2.7 Tropfen, und 3.0 Tropfen geteilt:
- Abkühlzeiten von 65.2s und darüber gelten immer als trocken, selbst auf Minimalposition 0.7 Tropfen
- Abkühlzeiten zwischen 46.2s - 52.7s wechseln an Position 1.0 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 42.9s - 43.9s wechseln an Position 1.3 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 37.0s - 37.8s wechseln an Position 1.7 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 30.1s - 34.7s wechseln an Position 2.0 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 26.1s - 29.9s wechseln an Position 2.3 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 21.9s - 23.9s wechseln an Position 2.7 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten zwischen 15.0s - 16.1s wechseln an Position 3.0 Tropfen von feucht zu trocken
- Abkühlzeiten von 14.7s und darunter gelten immer als feucht, selbst auf Maximalposition 3.3 Tropfen

Stromsparen durch Auslassen von Messungen bei Feuchte

Wenn der Sensor definitiv als feucht gilt ist werden Meßslots übersprungen.
- So wird bei Einstellung 3.3 Tropfen (bei der 14.7s noch als feucht und 15.0s dann als trocken gelten) und Messungen von 11.9s oder länger danach kein Meßslot übersprungen, bei Messungen zwischen 11.1s und 11.8s werden danach zwei Meßslots übersprungen, bei Messungen zwischen 10.2s und 10.6s werden 5 Meßslots übersprungen, und bei Messungen von 9.7s oder weniger werden 11 Meßslots übersprungen.
- Anders bei Einstellung 2.0 Tropfen, dabei werden schon bei Messungen von 19.8s und darunter 11 Meßslots übersprungen.
- Es scheint also, dass nach Messwerten, die 3.0s-3.9s unter dem eingestellten Schwellwert liegen, zwei Meßslots übersprungen werden, bei Messwerten 4.0s-4.9s unter dem Schwellwert 5 Meßslots, und bei Messungen 5.0s unter dem Schwellwert und darunter 11 Meßslots übersprungen werden.
Die genauen Schwellwerte und Bereiche müssen erst noch weitere Messungen zeigen.

Korrelation zwischen G1188 und G1867

G1188 und G1867 unterscheiden sich in den Abkühlzeiten deutlich. Wo der G1188 (in 30cm Entfernung vom G1867) in 9s abkühlt misst der G1867 16s; bei G1188 16s misst G1867 gut 30s.
Standardmäßig (also an naiven Gardena-Bewässerungssteuerungen) schaltet der G1867 ab 27.4s auf trocken. Der G1188 misst dabei Werte um 14s und signalisiert feucht, also nicht bewässern, selbst auf höchster Bewässerungsstufe.
Bei Mittelstellung des Drehknopfes benutzt der G1188 Schwellwerte von ca. 35s bzw. 30s. Bei solchen Trockenheitswerten liefert der G1867 schon seine Maximaltrockenheit von 40s bzw. nur knapp darunter (tbc).
Die Messungen variieren sowohl bei G1188 als auch bei G1867 nur leicht, im trockenen Bereich stärker als im Feuchten (die zwei Ausreißer beim G1867 entstehen durch eine zu schnelle Wiederholung der Messung nach einem Reboot der Sensorbox).
Die obigen Beobachtungen wurden mit einem älteren G1188 mit schon stark verdrecktem Filz gemacht. Eine neue Filzspitze wurde am 11.10.2023 um 14:10 LT eingebaut. Allerdings sagt die Bedienungsanleitung, dass ein eventueller Lufteinschluß an der Sensorspitze dazu führt, dass trocken gemeldet wird obwohl der Boden feucht ist, eventuell muss also der G1867 noch einen besseren Bodenschluß bekommen.
Der G1188 zeigt im Gegensatz zum G1867 im Verlauf einige Unstetigkeiten in den Messwerten. Eventuell spielen hier diskrete Temperaturschwellwerte für die Beendigung des Abkühlvorgangs eine Rolle?