Die folgende Schaltung könnte für Bewässerung von Blumen und anderen Pflanzen z.B. in Urlaubszeit genutzt werden. Die
Ausführung basiert auf einem Komparator, der das Signal eines Feuchtigkeitssensors überwacht und dem Timer NE555, der bei Freigabe das Wasser
in festgelegten Zeitabständen „tröpfchenweise“ den Blumen spendet. Als Spender fungiert in der Schaltung eine kleine Wasserpumpe, die für eine
Betriebsspannung von 5V ausgelegt ist.
Pumpe und der Feuchtigkeitssensor (5V)
LM311
Als Signal-Vergleicher wird in der Schaltung der Komparator LM311 eingesetzt. Seine wichtigsten Pins sind die Nummer 2 und 3. Hier
werden zwei Signale angelegt, die verglichen werden müssen. An den Pin 2 kommt das Signal von dem Feuchtigkeitssensor. Feuchtigkeitssensor
entscheidet, wie viel Wasser der Blume gespendet werden soll. Das Signal von dem hier eingesetzten Sensor kann einen Wert zwischen 1,3 V (Sensor voll im Wasser)
und 2,8 V (Sensor trocken) erreichen. Die Werte bei diesen einfachen (und kostengünstigen) Sensoren schwanken ziemlich stark. Am Pin 3 schließen
wir einen Spannungsteiler an. Der Spannungsteiler besteht aus zwei Widerständen (R1 und R2) und einem Potenziometer (P1). Die Werte dieser drei
Komponenten müssen so ausgewählt werden, dass ein zwischen 1,3 und 2,8 V liegendes Signal einstellbar ist.
In diesem Fall kann man ein Spannungspotenzial zwischen (Potenziometer auf Min) ca. 1,5 V und (Potenziometer auf Max) 2,5 V einstellen.
Mit dem Potenziometer wird auf diese Weise die gewünschte Feuchtigkeit im Blumentopf eingestellt.
Sobald das am Pin 2 des Komparators eingestellte Signal überschritten wird (= Feuchtigkeit sinkt), schaltet der Komparator durch
und aktiviert den Timer NE555. Dabei wird der Pin Nr. 7 des Komparators über den Pin 4 mit Masse verbunden.
Bei der Beschaltung des Timers NE555 spielt der Kondensator C1 die entscheidende Rolle. Sobald die Schaltung aktiviert wird, beginnt
der Kondensator über den Widerstand R4 und Potenziometer P2 sich aufzuladen. In der Zeit geschieht sonst nichts. Mit dem Potenziometer P2
kann die Ladezeit des Kondensators beeinflusst werden. Mit der Einstellung wird die Schalthäufigkeit der Wasserpumpe eingestellt. Ist der Kondensator
ausreichend aufgeladen (2/3 der Betriebsspannung) schaltet der Timer intern um und verbindet seinen Ausgang Pin 3 mit Masse. Das Relais
zieht an und die Pumpe fordert das Wasser. Gleichzeitig entlädt sich der Kondensator über den Widerstand R5 und Potenziometer P3. Die
Entladezeit kann hier mit dem Potenziometer P3 beeinflusst werden. Fällt die Spannung ausreichend (1/3 der Betriebsspannung) ab, schaltet
der Timer wieder um und der Vorgang wiederholt sich. Mit dem Potenziometer P3 wird also die Wassermenge pro Schaltvorgang bestimmt.
Sind die Zeiten in dem Beispiel nicht zufriedenstellend, können Sie z.B. durch die Wahl eines anderen Kondensators geändert
werden.
Bei Schalten von Relais und anderen Lasten muss man stets die Stromaufnahme (Leistung) dieser Geräte im Auge behalten. In diesem Fall kann das
Relais ohne weitere Maßnahmen direkt geschaltet werden. Die Stromaufnahme des Relais beträgt ca. 40 mA. Für den Timer NE555 kein Problem. Er
kann Endabnehmer bis zu 200 mA vertragen. Bei dem Komparator LM311 stoßen wir langsam auf die Belastungsgrenze des Bausteins. Seinen Ausgang
soll man mit mehr als 50 mA nicht belasten. Möchte man Relais mit größerer Stromaufnahme mit dieser Schaltung bedienen, muss z.B. ein
Leistungstransistor dazwischen geschaltet werden.
Um die Funktionalität der Schaltung zu testen, wird sie, um die echten Bedingungen besser nachzustellen, um weitere
Komponenten erweitert. Die Pumpe, die da Wasser in den Blumentopf fordert, positionieren wir in einem Wasser-Vorratsbehälter, der mit genügend
Wasser gefüllt ist. Ein zweiter Behälter wird einen Blumentopf symbolisieren. Auch hier wird zu Testzwecken eine Pumpe eingetaucht, um das
„Blume Trinkt“ besser zu veranschaulichen. Mit dieser Pumpe, die mit unserer Schaltung nicht zu tun hat und manuell zugeschaltet wird, wird
das Wasser aus dem Blumentopf abgepumpt und in den dritten Behälter gefordert. Zwei Leuchtdioden sollen die aktuellen Zustände besser
darstellen:
Rote LED an (LD1) – Feuchtigkeitssollwert unterschritten = Wasser muss nachgefordert werden.
Blaue LED an (LD2) – Pumpe fordert das Wasser in den Blumentopf.
Wasserbehaelter. In der Mitte „der Blumentopf“ mit Feuchtigkeitssensor und der „Blume trinkt“-Pumpe.
