Einsatz Feuchtigkeitssensor und SteuerungWasserpumpe mit Arduino am Beispiel:Einsatz Feuchtigkeitssensor und SteuerungWasserpumpe mit Arduino am Beispiel:

Automatische GießanlageAutomatische Gießanlage

Aus dem ProjektPflanzengießanlage

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wir bauen aus wenigen Teilen eine voll-automatische Bewässerungsanlage. Von moorig bis staubtrocken, jede Pflanze bekommt genau so viel Wasser wie sie braucht… auch im Urlaub.Das Projekt ist für Programmiereinsteiger geeignet.Die Schüler der 6. Klasse der Ballhaus-schule haben für den Aufbau 2 x 3 Stunden gebraucht, auch die, die noch gar keine Vorkenntnisse hatten.Für Deinen Bau benutzt Du eine kleine Wasserpumpe, die über einen Arduino ge-steuert wird, der Informationen über die Bodenfeuchte von einem Sensor erhält. Je nach zuvor eingestelltem Feuchtigkeits-richtwert gelangt neues Wasser in den Blumentopf.Beim Bau dieser Gießanlage lernst Du etwas über Programmieren und Elektronikgrund-lagen. Du kannst Dir auch Gedanken dazu machen, was Deine Anlage mit Wetter und

1. Einleitung S.022. Materialliste S.033. Technik S.044. Programmieren S.075. Ergebnis S. 106. Impressum S. 11

InhaltInhalt dem Wasserkreislauf, mit elektrischer Leit-fähigkeit oder der Nährstoffversorgung von Pflanzen zu tun hat.Ob für Balkon oder Wohnzimmer, die Gießanlage passt nach drinnen und draußen. Designtalente können sich zusätzlich mit der Verpackung der elektrischen Bauteile in schöne Hüllen beschäftigen.

→ Klassenstufe: 6. Klasse→ Dauer: 6 Stunden→ Programmerfahrung: keine notwendig→ Bastelaufwand: mittel→ Kurzinfo: Pflanzen automatisch bewässern; Bodenfeuchtigkeit mit Sensor messen Wasserpumpe mit Feuchtigkeitssensor steuern.

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2. Materialliste2. Materialliste

1x Arduino Uno

1x Arduino Kabel

1x PC oder Laptop mit Ardublock Software (Download auf der Coding Klassenfahrt Webseite unter diesem LINK zu finden

1x Steckbrett

1x Mosfet, der den Strom für die Pumpe verstärkt (wir haben hier den DFR0457 Gravity MOSFET Power Controller eingebaut)

1x Sensor, der über die Veränderung der Leitfähigkeit in der Blumenerde die Feuchtigkeit messen kann.

3x Jumperkabel (weiblich/männlich)1x Wasserpumpe, die zur

Spannungsversorgung 5-9Volt braucht

1x Cuttermesserund 1x Schere

2x 9 Volt Batterie oder Powerbank

1x Schachtel oder Tetrapack

5x Jumperkabel (männlich/männlich)

2x 9 Volt Batterieclip

1x buntes Gewebeklebeband

Wasserschlauch mit demsel-ben Durchmesser, den der Pumpenausgang hat

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A: Arduino mit dem Steckbrett verbindenDer Arduino hat zu wenige Steckplätze, darum brauchen wir ein Steckbrett, das wie eine Verteilersteckdose funktioniert.Wie im Bild verbinden wir mit einem roten Kabel den 5V Pin am Arduino mit der roten Leiste am Steckbrett. Dadurch werden alle Pins entlang der roten Linie zu 5VPins.Den GND Pin am Arduino verbinden wir mit der blauen Leiste am Steckbrett.Die Kabelfarben sind nur Vorschläge. Die Funktion ist nicht abhängig von der Farbe.

B: Feuchtigkeitssensor anschließenDer Feuchtigkeitssensor hat 3 Anschlüsse: Signal, 5V und GND.Zum Verkabeln brauchen wir 3 Jumperkabel „weiblich/männlich“. Der GND Anschluss wird mit der blauen Leiste am Steckbrett verbunden. Der 5V Anschluss bekommt eine Verbindung mit der roten Leiste am Steckbrett. Der Signalausgang vom Sensor steckt im analogen Arduino-Pin A2.

3. Technik3. Technik

A

B

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Feuchtigkeitstest

Der Sensor misst die Leitfähigkeit im Blu-mentopf, die von der Konzentration der Wassermoleküle im Topf abhängig ist. Mit dem Arduino können wir uns die gemes-senen Werte anzeigen lassen. Bei diesem Schritt wollen wir herausfinden, welche Zahlenwerte unser Blumentopfsensor bei trockener und welche er bei feuchter Erde anzeigt.

Den Download für Arduino und Ardublock findest Du hier [1].Im Kapitel Coding Klassenfahrt findest Du die Blöcke, die wie auf dem Bild zusammen-gepuzzelt werden müssen.

Der Block ganz rechts muss hier sein, weil das Sensorsignal bei uns an diesem Arduino Pin ankommt. Lade das Programm auf den Arduino.

C: So stecken wir den Sensor zum Testen in einen trockenen Blumentopf. Jetzt öffne das Fenster „serieller Monitor“, welches Du ganz oben in der Arduino Programmleiste unter „Werkzeuge“ findest.Schalte ihn durch Doppelklicken ein und beobachte, wie sich die dort angezeigten Werte entwickeln, wenn Du langsam Wasser in den Topf gibst. Notiere Dir den Wert bei trockener Erde und den Wert, bei dem Du denkst, dass es der Pflanze am besten geht.

C

[1] http://codingklassenfahrt.de/lehrmaterialien/ardublock_codingklassenfahrt.exe

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Verstärker einbauen

D: Der Mosfet, den wir als nächstes ver-bauen, sorgt durch seine Verstärkung dafür, dass unsere Wasserpumpe genug Strom be-kommt. Er hat 3 Kabel (rot, schwarz, grün), die wir mit 3 Kabeln (männlich/männlich) verlängern. Das grüne Kabel wird im Foto mit dem Pin D0 verbunden. Der Mosfet wird über dieses Kabel an und ausgeschaltet. Rot braucht eine Verbindung mit der 5V Leiste auf dem Steckbrett. Schwarz braucht eine Verbindung mit der blauen GND Leiste auf dem Steckbrett.

E: Die Pumpe hat ein Anschlusskabel, aus dessen Ende ein blaues und ein braunes Kabel heraushängen.Mit einem Schrauben-zieher lockern wir die silbernen Schrauben am Mosfet, schieben die Kabelenden unter die Schrauben und drehen diese so fest, dass die Kabel nicht mehr herausrutschen können. Das blaue Kabel wird mit der GND Schraube verbunden und das braune Kabel mit der Vout Schraube.

F: Jetzt fehlt nur noch, den Batterieclip wie oben auf dem Bild zu verkabeln und der Mosfet ist einsatzbereit.

An der Pumpe fixieren wir einen Schlauch mit Kabelbinder.

ACHTUNG: Du kaufst Dir am besten zuerst die Pumpe und nimmst sie mit in den Bau-markt, um den richtigen Schlauchdurchmes-ser zu finden. Die Pumpenbaureihen unter-scheiden sich manchmal.

F

E

D

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4. Programmieren4. Programmieren

Das Programm, das wir für den Sensortest benutzt haben, erweitern wir im nächsten Schritt. Aus dem Kapitel Steuerung brauchen wir einen falls/sonst Block, der an der Seite mit teste, dann, sonst verbunden ist.Aus dem Kapitel Tests nehmen wir uns noch einen Block mit > Zeichen und puzzeln es an die Stelle, an der teste steht.

Der unterstrichene Text bezieht sich auf Blöcke die unter diesen Namen in den jeweiligen Kapiteln (links an der Seite der Ardublock Software) zu finden sind

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Auf die linke Seite von > puzzeln wir die Blöcke Analoger Pin und A2 hinein.Auf der rechten Seite steht der Sensor-zahlenwert, den Du Dir für Pflanze fühlt sich am wohlsten notiert hast. Die 300 ist hier nur unsere Beispielzahl. Damit realisierst Du die logische Abfrage: Sensorwert > 300?An die dann Stelle schreibst Du, was pas-sieren soll, wenn die Abfrage: Sensorwert > 300 eine wahre Aussage ist, also der Feuch-tigkeitswert am Sensor größer als 300 ist.

Das bedeutet, dass genügend Feuchtigkeit vorhanden ist und die Pumpe ausgeschaltet bleibt.Neben dem Wort sonst steht, was passieren soll, wenn die Aussage Sensorwert > 300 falsch ist, was bedeutet, dass Feuchtigkeit zugeführt werden muss. Sensorwert > 300 falsch sorgt dafür, dass Strom fließt und die Pumpe pumpt.

Achtung:Der Mosfet steckt bei uns am Pin D0. Versuche mal, den Pin D0 bei Ardublock auszuwählen. Wenn es bei Dir nicht geht, ist unser Vorschlag, den Mosfet aus dem Arduino Pin D0 einfach in D2 zu stecken.

Jetzt kannst Du Dein Programm auf den Arduino hochladen.

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SchaltplanHier noch zur Kontrolle der fertige Schaltplan

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5. Ergebnis5. Ergebnis

Hier siehst Du ein Beispiel für die fertige Gießanlage!Zur Stromversorgung steckst Du eine 9V Batterie an den Batterieclip und an den Arduino USB-Port am besten eine Power-bank. Noch eine 9V Batterie oder USB Netzteil funktionieren aber auch.

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HerausgeberTechnologiestiftung Berlin 2018

Grunewaldstraße 61-62 · 10825 BerlinTelefon +49 30 209 69 99-0

info@technologiestiftung-berlin.detechnologiestiftung-berlin.de

DokumentationTechnologiestiftung Berlin 2018

Sara Reichert, Bastian Brabec, Marie-Luise Schade

RedaktionDieter Müller und Carolin Clausnitzer

Grafik und LayoutJohanna Marie Hoffmann

FotografienMarie-Luise Schade

6. Impressum6. ImpressumDas Projekt Coding Klassenfahrt wurde von der Technologiestiftung Berlin im Rahmen ihres wirtschaftlichen Geschäftsbetriebes in Kooperation mit der Samsung Electronics GmbH durchgeführt.

Textinhalte, Tabellen und Abbildungen dieses Werkes können genutzt und geteilt werden unter einer Creative Commons – Lizenz Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 Inter-national (CC BY-SA 4.0)Als Namensnennung ist anzugeben: Technologiestiftung Berlin, 2018.Der Sourcecode der Fritzing-Grafiksoftware ist unter einer GNU GPL v3 Lizenz veröffentlicht, die Dokumentation und die Breadboard View - Grafiken unter einer Creative Commons – Lizenz Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 International (CC BY-SA 3.0)