Die Erfindung betrifft eine Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung mit mindestens einer Bodensonde.

Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtungen werden eingesetzt, um den Feuchtigkeitsgehalt im Erdreich zu ermitteln. Beispielsweise wird in Abhängigkeit des ermittelten Feuchtigkeitsgehalts eine Bewässerung des entsprechenden Bodens gesteuert.

Der Boden, dessen Feuchtigkeitsgehalt gemessen wird, ist beispielsweise ein Gartenboden, ein landwirtschaftlicher Nutzboden oder ein Boden in einem Blumentopf.

Aus der DE 167 30 46 ist eine Vorrichtung zur Messung der Bodenfeuchte bekannt, bei der die Feuchte des Messbodens aus eine Kapazitätsmessung bestimmbar ist, wobei ein Dielektrikum bekannter Porosität und Porengröße im elektrischen Feld zwischen Elektroden eines Messkondensators angeordnet und mit dem Messboden in Berührung gebracht ist.

Aus der WO 2010/097689 AI ist ein System zur Ermittlung des Zustands und/oder von Änderungen des Zustands und/oder Befindlichkeit einer Topfpflanze und zur Anzeige des ermittelten Zustands und/oder der Änderung einem Besitzer bzw. Benutzer mittels drahtloser Kommunikation bekannt. In oder an einem Pflanzgefäß sind Sensoren für die Messung der Temperatur und/oder Feuchtigkeit der Erde vorgesehen.

Aus der US 2008/0202220 AI ist ein Verfahren zur Bestimmung des Feuchte- gehalts von Erde bekannt, bei welchem eine Temperaturänderung durch Aufheizen einer Messprobe erzeugt wird, welche in dem Messmedium angeordnet ist. Eine zeitliche Temperaturänderung ist abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Erde und die entsprechende Änderung wird benutzt, um den Feuchtigkeitsgehalt zu bestimmen.

Aus der US 2011/0043230 AI ist eine Vorrichtung zur Messung des Feuchtig- keitsgehalts in einem Material bekannt.

Aus der US 2010/0251807 AI ist eine weitere Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts bekannt. Aus der DE 102 02 198 AI ist eine Vorrichtung zum Messen des Matrixpotentials im Material mit einer den Wassergehalt messenden Vorrichtung und einem Referenz kör per, der mit dem Messobjekt in Kontakt gebracht wird und das Eindringen von Wasser erlaubt, wobei der Zusammenhang zwischen Wassergehalt und Matrixpotential im Referenzkörper vorbekannt ist, bekannt. Der Referenzkörper besteht zumindest abschnittsweise aus Fasern.

Aus der DE 10 2009 014 146 AI ist eine Vorrichtung zur Messung der Wasserspannung, insbesondere Böden oder Stückgütern, mit einer zumindest teilweise von einer porösen, wasserdurchlässigen membranumschlossenen Messzelle, und einem Sensor bekannt.

Aus der EP 0 259 012 Bl ist ein elektronischer Feuchtigkeitsmesser bekannt, bestehend aus einer Oszillationseinrichtung, die einen Rechteckwellen-Impuls- signalgenerator aufweist, einen Feuchtigkeitssensor, der mit dem Rechteck- wellen-Impulssignalgenerator verbunden ist und der mit der Feuchtigkeitsänderung der Atmosphäre veränderliche Kenndaten darbietet, und ein passives Element, das mit dem Rechteckimpulssignalgenerator verbunden ist und eine Zeitkonstantenschaltung mit Kenndaten des Feuchtigkeitssensors bildet, wobei das passive Element von einem vom Feuchtigkeitssensor unter- schiedlichen Typ ist und die Oszillationseinrichtung Rechteckwellenimpuls- signale entsprechend Veränderungen in den Kenndaten des Feuchtigkeitssensors produziert. Aus der US 2,941,174 ist eine elektrische Sensoreinheit für Bodenwasser bekannt, welche Elektroden umfasst, die in ein granuläres poröses Medium eingebettet sind. Das Medium ist eingeschlossen in einen porösen keramischen Becher.

Aus der EP 1 844 323 Bl ist eine Vorrichtung aufweisend mindestens einen Messfühler bestehend aus einem Temperatursensor und einem Mittel zum Erwärmen desselben, sowie eine Beschaltung bestehend aus einer Auswerteelektronik und einem Steuergerät, die der Erwärmung des beheizbaren Temperatursensors und der Bestimmung des Feuchtegehalts eines den

Messfühler umgebenden Mediums dient, bekannt. Zwischen Messfühler und umgebenden Medium ist eine Zwischenschicht angeordnet, wobei der Messfühler von dieser Zwischenschicht aus einem saugfähigen, mechanisch deformierbaren und thermisch isolierenden Material aus synthetischen Fasern und/oder aus Filz umgeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenfeuchtigkeits-Messvor- richtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch welche sich auf einfache und sichere Weise der Feuchtigkeitsgehalt ermitteln lässt.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Bodenfeuchtigkeits-Messvor- richtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bodensonde einen Träger umfasst, eine kapazitive Messeinrichtung mit mindestens einem Kondensator mit einem ersten Kondensatorelement und einem zweiten Kondensator- element, zwischen welchen ein elektrisches Feld erzeugbar ist, wobei die kapazitive Messeinrichtung an dem Träger angeordnet ist, umfasst, und mindestens ein Zugangselement, welches die kapazitive Messeinrichtung zu einem Mess-Außenraum hin abdeckt, welches offenporös ausgebildet ist und welches mit einem hydrophilen Material imprägniert ist, umfasst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sorgt das offenporöse Zugangselement für die Ankopplung der kapazitiven Messeinrichtung an den zu überwachenden Boden. Es wird dadurch ein guter Bodenkontakt erhalten. Entsprechende Messsignale lassen sich unabhängiger von der Bodenart erzielen.

Durch Kapillareffekte in dem mindestens einen offenporösen Zugangselement wird in dem Messboden enthaltenes Wasser in einen Feldbeaufschlagungsbereich des mindestens einen Kondensators geführt. Auch bei relativ schlechtem Bodenkontakt ist eine Querverteilung von Wasser in dem porösen

Zugangselement möglich und es werden stabile Messwerte erzielt.

Der sich in dem Zugangselement befindende Wasseranteil ist ein Maß für die Bodenfeuchtigkeit des Bodens, welcher am Zugangselement ansteht. Der Wassergehalt wiederum beeinflusst die Kapazität. Die Kapazität des mindestens einen Kondensators ist ein Maß für die Bodenfeuchte. Durch Ermittlung der Kapazität lässt sich dadurch die Bodenfeuchte detektieren.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein definierter Zugangspfad für Wasser zu der kapazitiven Messeinrichtung über das mindestens eine offenporöse Zugangselement bereitgestellt. Es ist keine Kalibrierung notwendig, da die kapazitive Messung direkt abhängig ist von der Bodenfeuchte des Bodens, welcher an dem offenporösen Zugangselement ansteht.

Durch die Imprägnierung des Zugangselements mit einem hydrophilen

Material, wobei die offene Porosität erhalten bleibt, wird ein definierter

Zugangspfad für Wasser bereitgestellt, um den Feuchtegehalt des Bodens messen zu können. Bodenwasser wird durch Kapillareffekte zu dem Feldbeaufschlagungsbereich geführt. Die Imprägnierung bildet eine innere Beschichtung in den Poren des Zugangselements.

Das Zugangselement stellt ein poröses Mittlermedium zwischen dem Mess- boden und der kapazitiven Messeinrichtung dar. Durch die hydrophile Imprägnierung (innere Beschichtung) wird der Wassertransport durch das offenporöse Zugangselement nicht limitiert. Günstig ist es, wenn das erste Kondensatorelement und das zweite Kondensatorelement (die Elektroden des Kondensators) als Leiterbahnen ausgebildet sind, welche auf dem Träger angeordnet sind, wobei die Leiterbahnen insbesondere eben ausgebildet sind . Dadurch lässt sich insbesondere ein direkter spaltfreier Kontakt zwischen dem mindestens einen Zugangselement und dem mindestens einen Kondensator erreichen.

Aus demselben Grund ist es günstig, wenn der Träger mindestens an einer Seite, an welcher die kapazitive Messeinrichtung angeordnet ist, eben aus- gebildet ist.

Ferner ist es günstig, um einen spaltfreien direkten Kontakt zwischen dem mindestens einen Zugangselement und dem mindestens einen Kondensator zu erhalten, wenn das mindestens eine Zugangselement mindestens der kapazi- tiven Messeinrichtung zugewandt eine ebene Seite aufweist.

Vorzugsweise ist das mindestens eine Zugangselement in einem Streufeldbereich des mindestens einen Kondensators angeordnet. Der mindestens näherungsweise homogene Feldbereich des mindestens einen Kondensators liegt direkt zwischen dem ersten Kondensatorelement und dem zweiten

Kondensatorelement. Das mindestens eine Zugangselement deckt den Kondensator über diesem ab. Es ist dadurch von dem Streufeld durchsetzt. Durch den Feuchtegehalt im Zugangselement ist dieses Streufeld entsprechend be- einflusst, das heißt die Dielektrizitätszahl ändert sich.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Zugangselement eine elektrische Isolierung für das erste Kondensatorelement und das zweite Kondensatorelement direkt und insbesondere spaltfrei berührt, und insbesondere, wenn die elektrische Isolierung das erste Kondensatorelement und das zweite Kondensatorelement direkt und spaltfrei berührt. Das Zugangselement bildet dadurch ein poröses Mittlermedium zwischen dem Erdreich und der kapazitiven Messeinrichtung (der Sensorfläche). Das Mittlermedium be- einflusst dabei durch den direkten Kontakt die Messung nur minimal oder gar nicht. Die elektrische Isolierung ist beispielsweise als Beschichtung auf den mindestens einen Kondensator aufgetragen. Sie kann grundsätzlich auch an dem Zugangselement beispielsweise als Beschichtung angeordnet sein. Bei einer fertigungstechnisch günstigen Ausführungsform sind der Träger und das mindestens eine Zugangselement getrennte Bauteile. Der Träger und das mindestens eine Zugangselement lassen sich dadurch getrennt herstellen. Dadurch kann insbesondere das Zugangselement mit seiner offenen Porosität und Imprägnierung auf einfache Weise hergestellt werden.

Es ist dann vorteilhaft, wenn eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, durch welche das mindestens eine Zugangselement mit dem Träger verspannt und gegen diesen gedrückt ist. Dadurch lässt sich ein direkter und insbesondere spaltfreier Kontakt zwischen der kapazitiven Messeinrichtung und dem

Zugangselement auf einfache Weise erreichen.

Bei einer Ausführungsform weist die mindestens eine Bodensonde ein Gehäuse auf, an welchem der Träger angeordnet ist, wobei das Gehäuse mindestens einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil umfasst, wobei der zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist und über das zweite Gehäuseteil das mindestens eine Zugangselement gegen den Träger gedrückt ist. Durch das Gehäuse ist eine Spanneinrichtung realisiert, welche das mindestens eine Zugangselement an dem Gehäuse verspannt und dabei gegen die kapazitive Messeinrichtung drückt.

Günstigerweise weist der zweite Gehäuseteil mindestens eine Fensteraus- nehmung für das mindestens eine Zugangselement auf, wobei das mindestens eine Zugangselement eine insbesondere umlaufende Anlagefläche zur Anlage an dem zweiten Gehäuseteil im Bereich der mindestens einen Fensteraus- nehmung aufweist. Das mindestens eine Zugangselement ist mindestens teilweise durch die Fensterausnehmung durchgetaucht, um einen Kontakt mit Erdreich zu ermöglichen. Durch die Anlagefläche lässt sich über den zweiten Gehäuseteil das mindestens eine Zugangselement gegen den Träger mit der kapazitiven Messeinrichtung drücken .

Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Zugangselement austauschbar an der mindestens einen Bodensonde fixiert ist. Dadurch lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Zugangselemente für unterschiedliche Bodenarten und dergleichen verwenden.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Zugangselement auf den Träger aufgetragen. In diesem Falle sind das mindestens eine Zugangselement und der Träger direkt miteinander verbunden.

Bei einer alternativen Ausführungsform bildet das mindestens eine Zugangselement den Träger für die kapazitive Messeinrichtung, das heißt die kapa- zitive Messeinrichtung ist direkt an dem mindestens einen Zugangselement angeordnet.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das mindestens eine Zugangselement eine Dicke als Abstand zwischen der kapazitiven Messeinrichtung und einem Messobjekt (dem Erdreich) im Bereich zwischen 0,5 mm und 10 mm und insbesondere im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm aufweist. Dadurch lässt sich auf sichere Weise ein Bodenfeuchtigkeitsgehalt über Ermittlung der Kapazität des mindestens einen Kondensators ermitteln. Es hat sich ferner als günstig erwiesen, wenn eine Porosität (Volumenanteil der Poren) des mindestens einen Zugangselements größer oder gleich 15 % ist und insbesondere größer oder gleich 30 % ist. Dadurch ist die Fähigkeit des Wassertransports im mindestens einen Zugangselement als Mittlermedium angepasst an das umgebende Erdreich und das mindestens eine Zugangs- element limitiert den Wassertransport. Dadurch wiederum lässt sich auf sichere Weise die Bodenfeuchtigkeit ermitteln. Sandboden weist beispielsweise eine effektive Porosität von 10 % bis 15 % auf. Wenn die Porosität dann größer oder gleich 15 % ist, dann wirkt das mindestens eine Zugangselement nicht limitierend für den Wassertransport im Vergleich zu dem umgebenden Erdreich . Die Porosität ist nach oben durch die mechanische Stabilität des Zugangselements begrenzt. Sie ist beispielsweise kleiner als 60 %. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Zugangselement eine eingestellte Porenverteilung aufweist, welche mindestens ein Maximum bei einer Porengröße aufweist, welches insbesondere an eine Bodenart, deren Feuchtegehalt gemessen werden soll, angepasst ist. Die Anpassung kann dabei genau sein oder die Anpassung kann derart sein, dass beispielsweise auch mehrere Bodenarten erfasst werden können. Es ist dadurch sichergestellt, dass das mindestens eine Zugangselement den Wassertransport nicht limitiert. Die Wasseraufnahme und Wasserabgabe erfolgt im Wesentlichen dann genau so wie im umgebenden Erdreich. Es ist dabei grundsätzlich möglich, dass die Porenverteilung monomodal oder multimodal ist. Bei einer monomodalen Porenverteilung haben Poren einer mittleren Porengröße die größte Häufigkeit. Es gibt keine weiteren Haupt- maxima in der Porenverteilung . (Es kann aus herstellungstechnischen Gründen ein oder mehrere Nebenmaxima bei für die Messung nicht relevanten Poren- großen geben.) Die entsprechende monomodale Porenverteilung kann um das Maximum mit der mittleren Porengröße scharf oder breit ausgestaltet sein. Bei einer "scharfen" Porenverteilung nimmt die Häufigkeit von dem Maximum ausgehend stark ab. Bei einer breiten Porenverteilung weisen auch Porengrößen, die einen größeren Abstand zu der mittleren Porengröße haben, noch eine relevante Häufigkeit auf. Bei einer multimodalen Porenverteilung weist die Porenverteilung mehrere Maxima auf. Die Maxima liegen dabei vorzugsweise bei Porengrößen, die an entsprechende Bodenarten angepasst sind . Eine multimodale Porenverteilung kann angesehen werden als Überlagerung von monomodalen Porenverteilungen. Eine monomodale Porenverteilung, ins- besondere wenn diese relativ scharf ausgebildet ist, ermöglicht oft eine höhere Messgenauigkeit insbesondere für eine bestimmte Bodenart. Dieser Vorteil ergibt sich auch bei einer multimodalen Porenverteilung für mehrere Bodenarten, wenn die Maxima entsprechend angepasst sind. Bei einer breiten monomodalen Porenverteilung lässt sich der Feuchtegehalt an unterschiedlichen Bodenarten bestimmen.

Günstig ist es, wenn ein Satz von Zugangselementen mit unterschiedlicher mittlerer Porengröße für unterschiedliche Bodenarten vorgesehen ist und/oder das mindestens eine Zugangselement mehrere Zugangselementbereiche unterschiedlicher mittlerer Porengröße aufweist und/oder das mindestens eine Zugangselement eine solche Porenverteilung aufweist, dass Feuchtebestimmungen in unterschiedlichen Bodenarten durchführbar sind . Dadurch kann mit der Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung eine Feuchtigkeitsgehaltsmessung an unterschiedlichen Bodenarten mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung lässt sich auf universelle Weise einsetzen, wenn mehrere Zugangselemente oder mehrere Zugangselementbereiche unterschiedlicher mittlerer Porengröße an der mindestens einen Bodensonde angeordnet sind und/oder eine Mehrzahl von Bodensonden mit bezüglich der mittleren Porengröße unterschiedlichen

Zugangselementen vorgesehen sind und/oder bezüglich der mittleren Poren- große unterschiedliche Zugangselemente zum Austausch an der mindestens einen Bodensonde vorgesehen sind. Dadurch lässt sich die Bodenfeuchte einerseits auch bei unterschiedlichen Bodensorten auf genaue Weise ermitteln und andererseits ergibt sich ein weites Anwendungsspektrum. Es kann auch vorgesehen sein, dass das mindestens eine Zugangselement eine an Sandboden angepasste mittlere Porengröße aufweist und/oder in einer Porenverteilung ein Maximum bei einer Porengröße aufweist, welche an einen Sandboden angepasst ist. Diese mittlere Porengröße bzw. Porengröße mit Maximum liegt insbesondere in der Größenordnung von 22 pm. Sandige Böden weisen eine mittlere Porengröße (ermittelt über gewichtete Mittlung) von ca. 22,3 pm auf. Die gewichtete Mittlung der Porengrößen in Sandböden wird dabei durch eine Gewichtung der Werte der Porendurchmesser für Feinporen, Mittelporen und Grobporen und Bildung des arithmetischen Mittels berechnet. Gegenüber üblichen Bodenarten haben Sandböden die größten Poren und trocken deshalb rasch aus. Wenn das mindestens eine Zugangselement auf einen Sandboden eingestellt ist, welcher relativ rasch austrocknet, und welcher im Vergleich zu anderen üblichen Bodenarten die größten Poren auf- weist, ist sichergestellt, dass die mittlere Porengröße bzw. Porengröße mit Maximum im mindestens einen Zugangselement größer oder gleich ist als/wie im umgebenden Erdreich. Dadurch wird zumindest keine zu hohe Bodenfeuchte angezeigt. Wenn beispielsweise die Bodenfeuchtigkeits-Messvor- richtung in ein Bewässerungssystem integriert ist, dann lässt sich dadurch verhindern, dass eine Bewässerung zu spät erfolgt.

Es ist insbesondere günstig, wenn die mittlere Porengröße oder eine Porengröße mit Maximum in dem mindestens einen Zugangselement im Bereich zwischen 10 pm und 25 pm liegt und insbesondere im Bereich zwischen 15 pm und 25 pm und insbesondere im Bereich zwischen 18 pm und 25 pm liegt. Die gewichtete Mittlung der Porengrößen sandiger Böden ergibt eine Porengröße von 22,3 pm. Es ist dadurch eine gute Anpassung erreicht.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Porenverteilung des mindestens einen Zugangselements derart ist, dass, wenn eine Porengröße von der mittleren Porengröße mehr als 25 % abweicht, eine entsprechende Häufigkeit im Vergleich zu der Häufigkeit bei der mittleren Porengröße um mindestens 75 % kleiner ist. Dadurch ergibt sich eine relative scharfe Verteilung der Porengröße um die mittlere Porengröße.

Bei einer Ausführungsform ist die Porenverteilung derart, dass bei einer Porengröße von 10 pm und/oder 25 pm eine Häufigkeit mindestens 25 % eines Häufigkeitsmaximums beträgt. Es ergibt sich dadurch eine relative Porenverteilung, bei welcher auch noch Porengrößen von 10 pm bzw. 25 pm eine relevante Häufigkeit aufweisen. Am mindestens einen Häufigkeitsmaximum liegt dabei insbesondere eine Porengröße, welche zwischen 10 pm und 25 pm und beispielsweise bei ca. 20 pm oder 22 pm liegt. Es lässt sich dadurch mit einer monomodalen oder multimodalen Porenverteilung der Feuchtegehalt an einer Vielzahl von Bodensorten bestimmen. Durch eine solche Porenverteilung lassen sich alle typischen Porengrößen in üblichen Böden abdecken. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das mindestens eine Zugangselement ein Sinterteil. Ein solches Sinterteil lässt sich mit seiner offenen Porosität auf relativ einfache Weise herstellen. Beispielsweise ist das Zugangselement aus Polyethylen gesintert. Insbesondere ist das mindestens eine Zugangselement aus einem Kunststoffmaterial oder Keramikmaterial hergestellt. Mögliche Kunststoffmaterialien sind beispielsweise Polyethylen oder Polyurethan. Mögliche offenporöse Keramikmaterialien sind beispielsweise auf Cordierit-Basis oder auf Aluminiumoxid- Basis.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Bodensonde als Spieß ausgebildet ist. Sie lässt sich dadurch auf einfache Weise im Erdreich einbringen. Günstig ist es, wenn eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, welche in signalwirksamer Verbindung mit der kapazitiven Messeinrichtung steht, durch welche insbesondere ein gepulstes elektrisches Feld an dem mindestens einen Kondensator erzeugbar ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die Kapazität messen und dadurch wiederum lässt sich auf einfache Weise die Bodenfeuchte ermitteln.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen :

Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bodenfeuchtigkeits-Mess- vorrichtung; Figur 2 eine schematische vergrößerte Darstellung des Bereichs A gemäß Figur 1; Figur 3 eine schematische Darstellung einer Bodenfeuchtigkeits-Mess- vorrichtung, bei der eine Bodensonde in einem Messraum angeordnet ist und schematisch die Verhältnisse an der Bodensonde; Figur 4 eine Porenverteilung bei einem Ausführungsbeispiel eines

Zugangselements; und

Figur 5 eine weitere Porenverteilung bei einem weiteren Ausfüh

beispiel eines Zugangselements.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bodenfeuchtigkeits-Mess- vorrichtung, welches in Figur 1 in einer Explosionsdarstellung gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, umfasst eine Bodensonde 12. Diese Bodensonde 12 ist als Erdspieß ausgebildet; sie ist in die Erde beispielsweise in einem Blumentopf oder in einem Garten einsteckbar.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Bodensonde 12 ein Gehäuse 14 mit einem ersten Gehäuseteil 16 und einem zweiten Gehäuseteil 18. Der zweite Gehäuseteil 18 ist an den ersten Gehäuseteil 16 beispielsweise über

Schrauben 20 fixiert.

Das Gehäuse 14 erstreckt sich in einer Richtung 22.

Das Gehäuse 14 ist in einem Bereich längs der Richtung 22 mindestens näherungsweise quaderförmig ausgebildet. An einem Ende 24 weist das

Gehäuse eine Querschnittsverengung 26 quer zu der Richtung 22 auf. Diese Querschnittsverengung 26 ist beispielsweise dadurch ausgebildet, dass das Gehäuse 14 an dem Ende 24 pyramidenförmig, tetraederförmig oder kegelförmig ausgebildet ist.

In dem Gehäuse 14 ist ein Träger 28 angeordnet. Der Träger 28 ist ins- besondere als Platine ausgebildet. An dem Träger 28 sitzt eine kapazitive Messeinrichtung 30, welche (mindestens) einen Kondensator 32 (vergleiche Figur 2) mit einem ersten Kondensatorelement 34a (erste Elektrode) und einem zweiten Kondensatorelement 34b (zweite Elektrode) aufweist. Der Träger 28 ist plattenförmig ausgebildet. Er weist eine erste ebene Seite 36a und eine zweite ebene Seite 36b auf. Die erste Seite 36a und die zweite Seite 36b sind parallel zueinander.

Der bzw. die Kondensatoren 32 sind an der ersten Seite 36a angeordnet. Das erste Kondensatorelement 34a und das zweite Kondensatorelement 34b sind dabei durch jeweilige ebene Kondensatorplatten insbesondere in Form von Leiterbahnen auf dem Träger 28 gebildet. Das entsprechende metallische Material des ersten Kondensatorelements 34a und des zweiten Kondensatorelements 34b ist insbesondere direkt auf den Träger 28 aufgetragen. Der Kondensator 32 ist ein Plattenkondensator.

An dem Träger 28 sind ferner Zuleitungen zu dem Kondensator 32 in der Form von Leiterbahnen angeordnet (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Eine Leiterbahn, welche eine Zuleitung bildet, und eine Leiterbahn, welche ein Konden- satorelement 34a, 34b (d. h. eine Elektrode) bildet, unterscheiden sich über ihre Querabmessungen : Eine Elektrode weist größere Querabmessungen auf als eine Zuleitung.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Träger 28 einen Bereich 38, welcher außerhalb der Bodensonde 12 liegt. In diesem Bereich 38 ist eine Auswerteeinrichtung 40 an dem Träger 28 angeordnet. Das erste Kondensatorelement 34a und das zweite Kondensatorelement 34b sind beabstandet zueinander mit einem nicht leitenden (dielektrischen) Zwischenbereich. Der Kondensator 32 ist über die Auswerteeinrichtung 40 angesteuert. Er ist dabei insbesondere gepulst angesteuert. Eine Pulsfrequenz liegt beispielsweise im kHz-Bereich.

An dem Kondensator 32 bildet sich zwischen dem ersten Kondensatorelement 34a und dem zweiten Kondensatorelement 34b ein elektrisches Feld 42 (Figur 2) aus. Das elektrische Feld 42 hat dabei einen homogenen Bereich 44 und einen Streufeldbereich 46. Im homogenen Bereich 44 verlaufen die Feldlinien des elektrischen Felds 42 ungekrümmt zwischen dem ersten Kondensatorelement 34a und dem zweiten Kondensatorelement 34b. Im Streufeldbereich 46 verlaufen die Feldlinien außerhalb des Zwischenraums zwischen dem ersten Kondensatorelement 34a und dem zweiten Kondensatorelement 34b gekrümmt.

Dem Kondensator 32 und vorzugsweise auch den Zuleitungen ist eine elektrische Isolierung zugeordnet. Die elektrische Isolierung ist in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 47 angedeutet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist an dem Träger 28 eine Isolierschicht 47 angeordnet, welche den bzw. die Kodensatoren 32 und die Zuleitungen überdeckt. Der erste Gehäuseteil 16 weist einen Anlagebereich 48 auf, welcher in seiner Form an den Träger 28 angepasst ist. An diesen Anlagebereich 48 liegt der Träger 28 an. Der Träger 28 ist dabei mit Durchgangslöchern 50 versehen, durch welche jeweilige Schrauben 20 durchgetaucht sind . Der zweite Gehäuseteil 18 umschließt das Gehäuse 14. Es wird durch die Fixierung des zweiten Gehäuseteils 18 mit dem ersten Gehäuseteil 16 auch der Träger 28 in dem Gehäuse 14 gehalten. Im Bereich der kapazitiven Messeinrichtung 30 weist der zweite Gehäuseteil 18 eine durchgehende Fensterausnehmung 52 auf. In der Fensterausnehmung 52 sitzt ein Zugangselement 54. Das Zugangselement 54 deckt die kapazitive Messeinrichtung 30 zu einem Mess-Außenraum 56 an der Fensterausnehmung 52 ab. Das Zugangselement 54 stellt die eigentliche Messschnittstelle der kapazitiven Messeinrichtung 30 zu dem Außenraum (wenn die Bodensonde 12 in einem Boden steckt, zu dem Boden hin) dar.

Das Zugangselement 54 weist der kapazitiven Messeinrichtung 30 zugewandt eine erste ebene Seite 58a auf. Ferner weist es bei einer Ausführungsform gegenüberliegend eine zweite ebene Seite 58b auf.

Mit der ersten ebenen Seite 58a liegt das Zugangselement 54 direkt an dem oder den Kondensatoren 32 spaltfrei an.

Mit der zweiten ebenen Seite 58b ist das Zugangselement 54 durch die

Fensterausnehmung 52 durchgetaucht, sodass das Zugangselement 54 beispielsweise bündig mit einer Außenseite des zweiten Gehäuseteils 18 ist oder über diesen hinausragt. Die zweite ebene Seite 58b des Zugangselements 54 kann auch gegenüber der Außenseite des zweiten Gehäuseteils 18 zurückgesetzt sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Zugangselement 54 als Plättchen ausgebildet, welches einen ersten Bereich 60 und einen zweiten Bereich 62 um- fasst. Der erste Bereich 60 und der zweite Bereich 62 sind einstückig miteinander verbunden. Der erste Bereich 60 weist größere Querabmessungen auf als der zweite Bereich 62. Dadurch ist ein umlaufender Anlagebereich 64 an dem ersten Bereich 60 gebildet. Der Bereich 62 ist in der Fensterausnehmung 52 angeordnet. Der Anlagebereich 64 liegt an einer Innenseite 66 des zweiten Gehäuseteils 18 an.

Wenn das zweite Gehäuseteil 18 mit dem ersten Gehäuseteil 16 verbunden ist, dann drückt das zweite Gehäuseteil 18 über seine Innenseite auf den Anlage- bereich 64 und drückt damit das Zugangselement 54 gegen die kapazitive Messeinrichtung. Es ist dadurch eine Spanneinrichtung 68 gebildet, welche das Zugangselement 54 in dem Gehäuse 14 mit dem Träger 28 und der kapazitiven Messeinrichtung 30 verspannt.

Das Zugangselement 54 ist aus einem offenenporösen Material hergestellt. Insbesondere ist er aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Das Kunststoffmaterial ist dabei insbesondere ein Sintermaterial . Ein Beispiel für das verwendete Material ist Polyethylen.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Zugangselement 54 aus einem Schaummaterial wie beispielsweise einem Polyurethan-Schaummaterial oder aus einer porösen Keramik hergestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Zugangsmaterial aus Cordierit hergestellt. Es ist auch möglich, dass beispielsweise Keramikmaterialien auf Aluminiumoxid-Basis verwendet werden.

Das Zugangselement 54 ist mit einem hydrophilen Material imprägniert.

Wasser in dem Mess-Außenraum 56 kann durch die Poren des Zugangselements 54 die kapazitive Messeinrichtung 30 gelangen. Die Kapazität des Kondensators 32 der kapazitiven Messeinrichtung 30 ändert sich in Abhängigkeit von der Dielektrizitätszahl des Mediums zwischen dem ersten Konden- satorelement 34a und dem zweiten Kondensatorelement 34b. Die Dielektrizitätszahl dieses Materials ist abhängig von dem Wassergehalt. Der Wassergehalt im Zugangselement 54 wiederum ist abhängig vom Wassergehalt des umgebenden Bodenmediums, das heißt vom Wassergehalt im Mess-Außenraum.

Durch Kapillareffekte aufgrund der offenen Porosität im Zugangselement 54 wird Wasser aus dem Mess-Außenraum 56 zu der kapazitiven Messeinrichtung 30 geführt. Eine Dicke D (vergleiche Figur 3) des Zugangselements 54 liegt im Bereich zwischen 0,5 mm und 10 mm und insbesondere im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm. Die Dicke D ist auch der Abstand zwischen dem Messaußenraum 56 und der kapazitiven Messeinrichtung 30.

Das Gehäuse 14 der Bodensonde 12 ist an einem Gehäuse 70 angeordnet. Wenn die Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung 10 positioniert ist, indem die Bodensonde 12 in die zu untersuchende Erde gesteckt ist, dann liegt das Gehäuse 70 oberhalb des Bodens. In dem Gehäuse 70 ist die Auswerteeinrichtung 40 angeordnet. Das Gehäuse ist dabei fluiddicht geschlossen.

An dem Gehäuse 70 ist beispielsweise eine Batterieraufnahme 72 für eine Batterie 74 angeordnet. Die Batterie 74 stellt die notwendige elektrische Energie für die Auswerteeinrichtung 40 bereit. Ferner wird die notwendige elektrische Energie bereitgestellt, um das elektrische Feld 42 an der kapazitiven Messeinrichtung 30 zu erzeugen.

Die Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung 10 funktioniert wie folgt:

Für einen Messvorgang ist die Bodensonde 12 in die Messumgebung eingetaucht. Das Zugangselement 54 steht mit der zweiten Seite 58b an der Erde an. Das Zugangselement 54 ist das Zwischenelement, welches den Bodenkontakt bereitstellt.

An der kapazitiven Messeinrichtung 30 wird an dem oder den Kondensatoren 32 ein gepulstes elektrisches Feld 42 erzeugt. Die Dielektrizitätszahl wird be- einflusst durch das Medium, welches im Streufeldbereich 46 liegt. Dieses

Medium im Streufeldbereich 46 ist das Zugangselement 54 mit entsprechendem Wassergehalt. Wie in Figur 3 angedeutet, bildet das Zugangselement 54 eine poröse Abdeckung der kapazitiven Messeinrichtung 30. Das Zugangselement 54 kontaktiert dabei spaltlos den jeweiligen Kondensator 32. Durch das Zugangselement 54 in der Fensterausnehmung 52 wird der Bodenkontakt zwischen dem sensorischen Teil der Bodensonde 12 und dem Boden verbessert. Durch Kapillareffekt wird Bodenwasser durch das Zugangselement 54 in den Messbereich, nämlich den Streufeldbereich 46 geführt. Grundsätzlich ist auch bei schlechtem Bodenkontakt eine Querverteilung von Wasser in dem porösen Zugangselement 54 möglich.

Die Dielektrizitätszahl ist abhängig von dem Wasseranteil in dem Medium (Zugangselement 54 mit Wasser). Dieser Wasseranteil wiederum ist ein Maß für die Bodenfeuchtigkeit. Durch entsprechende Auswertung an der kapazi- tiven Messeinrichtung 30 über die Auswerteeinrichtung 40 lässt sich dadurch die Bodenfeuchtigkeit bestimmen .

Aufgrund des porösen Zugangselements 54 erhält man reproduzierbare, stabile Messwerte. Eine Kalibrierung ist nicht notwendig.

Das Zugangselement 54 ist insbesondere aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Ein solches Kunststoffmaterial ist üblicherweise hydrophob. Durch eine hydrophile Imprägnierung des Zugangselements 54, bei der die offene Porosität erhalten bleibt, wird ein Wassertransport durch die Poren des

Zugangselements 54 zu dem Streufeldbereich 46 ermöglicht und der Wassertransport durch die Poren ist dem Wassertransport in einer natürlichen

Bodenmatrix angepasst.

Die hydrophile Imprägnierung erfolgt insbesondere unter definierten Prozessbedingungen. Beispielsweise werden bei der Herstellung einer Vakuumimprägnierung unter Aushärten überhöhte Temperaturen durchgeführt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird als Imprägnierungsmaterial eine lösungsmittelbasierte Dispersion nanoskaliger Partikel verwendet. Die Wirkstoff basis sind hydrophil oberflächenmodifizierte Si0 ₂ -Nanopartikel . Das Lösungsmittel verdampft in einem Trocknungsvorgang bei der Herstellung der Imprägnierung und es verbleibt die hydrophile innere Beschichtung aus Nanopartikeln. Das Imprägnierungsmaterial (mit Lösungsmittel) wurde zuvor unter Unterdruck in die Poren des Ausgangsmaterials des Zugangselements eingebracht.

Grundsätzlich ist das Zugangselement 54 in seiner Porenstruktur und Porenverteilung an die Bodenstruktur angepasst. Beispielsweise weist ein Sand- boden eine Körnung im Bereich von 0,063 mm bis 2 mm auf. Eine typische Porengröße (gewichteter Mittelwert) für Sandboden liegt bei 22,3 pm. Eine effektive Porosität für einen typischen Sandboden liegt im Bereich zwischen 10 % und 15 %. Für einen Schluff-/Lehmboden liegt eine typische Körnung im Bereich von 0,002 mm bis 0,063 mm. Eine typische Porengröße im Boden liegt bei ca. 11,8 pm. Eine effektive Porosität für einen solchen Boden liegt zwischen 3 % und 6 %. Zum Vergleich liegt die Körnung bei einem typischen Tonboden unterhalb von 0,002 mm. Eine typische Porengröße liegt bei 0,062 pm und die effektive Porosität liegt zwischen 0 % und 3 %. Ein solcher Tonboden ist für Wasser kaum durchlässig. Aus den genannten Gründen ist es vorteilhaft, wenn die Porosität im Zugangselement 54 (das heißt der Porenanteil im Gesamtvolumen) größer 15 % ist. Es ist vorteilhaft, wenn die Porengröße zwischen 10 pm und 25 pm beträgt. Ein Sandboden ist üblicherweise der durchlässigste Boden, das heißt auch derjenige Boden, der am schnellsten Wasser verliert. Wenn die Bodenfeuchtig- keits-Messvorrichtung für Bewässerungssteuerung eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn die entsprechenden Parameter für Sandböden verwendet werden. Es ist dann sinnvoll, wenn eine mittlere Porengröße im Zugangselement 54 in dem genannten Bereich zwischen 10 μηι und 25 μηι liegt und beispielsweise bei ca. 20 μηι liegt. Die Porosität des Zugangselements 54 ist größer oder gleich 15 %. Bei einer Ausführungsform ist sie größer oder gleich 35 %. Sie ist vorzugsweise kleiner als 60 %, so dass ein mechanisch stabiles Zugangselement 54 realisiert ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel, welches in Figur 4 gezeigt ist, liegt eine mittlere Porengröße s im Zugangselement 54 bei 19,24 pm. (Eine minimale Porengröße liegt bei 12,28 pm und eine maximale Porengröße liegt bei

41,74 pm.)

Poren der mittleren Porengröße s haben dabei die höchste Häufigkeit N in der Porenverteilung . Die Porenverteilung ist monomodal. Bei der mittleren Porengröße liegt ein Maximum der Häufigkeit vor. Nebenmaxima, die bei kleineren Porengrößen liegen, sind herstellungsbedingt und haben keinen Einfluss auf die Funktionsweise. Insbesondere ist die Häufigkeit von Porengrößen um die mittlere Porengröße s derart, dass Poren, deren Porengröße von der mittleren Porengröße um mehr als 25 % abweicht, eine Häufigkeit im Vergleich zu der Häufigkeit bei der mittleren Porengröße s aufweisen, welche um mindestens 75 % kleiner ist. Dadurch ergibt sich eine relativ scharfe Häufigkeitsverteilung um die mittlere Porengröße. Es kann grundsätzlich vorgesehen sein, insbesondere um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, dass das Zugangselement 54 angepasst ist an eine Bodenart. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass der mittlere Porendurchmesser entsprechend eingestellt ist mit einer scharfen Verteilung um den mittleren Porendurchmesser (vgl . Figur 4).

Es kann dazu vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von unterschiedlichen Zugangselementen 54 (mit unterschiedlichem mittlerem Porendurchmesser s ) vorhanden sind, wobei diese austauschbar an dem Gehäuse 14 fixierbar sind . Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Bodenfeuchtigkeits-Mess- vorrichtung 10 eine Mehrzahl von Bodensonden 12 umfasst, wobei an unterschiedlichen Bodensonden unterschiedliche (bezüglich dem mittleren Poren- durchmesser s ) Zugangselemente 54 angeordnet sind .

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass an einer Bodensonde 12 unterschiedliche Zugangselemente 54 angeordnet sind, wobei grundsätzlich eine Mehrzahl von unterschiedlichen Zugangselementen vorgesehen sein kann oder ein Zugangselement 54 unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichem mittlerem Porendurchmesser aufweist.

Es ist auch möglich, dass eine Anpassung an unterschiedliche Bodenarten über eine eingestellte Porenverteilung an dem Zugangselement 54 erfolgt.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Porenverteilung 76 (Figur 5) ist ausgehend von einem Maximum bei s die Porenverteilung relativ breit, so dass insbesondere auch noch Porengrößen von 10 pm und 25 pm eine relevante Häufigkeit aufweisen, welche insbesondere mindestens 25 % der Häufigkeit beim Maximum (bei der Porengröße s ) beträgt. Durch eine solche breite

Porenverteilung ist eine Anpassung an unterschiedliche Bodenarten mit einem einzigen Zugangselement möglich.

Die Porenverteilung 76 ist monomodal .

Es ist auch möglich, dass eine multimodale Porenverteilung 78 vorgesehen ist mit einer Mehrzahl von Maxima 80a, 80b, 80c. Die Maxima bei entsprechenden Porengrößen sind angepasst an unterschiedliche Bodenarten. Bei einer solchen eingestellten Porenverteilung lässt sich der Feuchtegehalt an unter- schiedlichen Bodenarten mit hoher Genauigkeit durchführen.

Durch die erfindungsgemäße Lösung, bei der ein offenporöses Zugangselement 54 vorgesehen ist, welches mit einem hydrophilen Material impräg- niert ist, lässt sich eine Messung durchführen, die weitgehend unabhängig ist von Korngröße und Bodenkontakt der Bodensonde 12. Es wird in dem Streufeld gemessen. Das Zugangselement 54 stellt auch eine elektrische Isolierschicht bereit. Durch das poröse Zugangselement 54 lässt sich ein gezielter kapillarer Wasseraustausch entsprechend der natürlichen Bodenmatrix erreichen, wenn die mittlere Porengröße s geeignet gewählt ist. Wenn die Porengröße angepasst ist an die Porengröße einer Sandkörnung, dann ist für alle anderen Bodenarten auch keine Limitierung des Wasseraustausches bewirkt. Dadurch sind die sich ergebenden Messwerte ein zuverlässiges Maß für die Bodenfeuchtigkeit; die ermittelte Kapazität an der kapazitiven Messeinrichtung 30 ist ein direktes und genaues Maß für die Bodenfeuchtigkeit.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Zugangselement 54 und der Träger 28 getrennte Elemente, welche miteinander verspannt werden.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist das Zugangselement 54 direkt auf der kapazitiven Messeinrichtung 30 an dem Träger 28 aufgebracht.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die kapazitive Mess- einrichtung 30 direkt auf dem Zugangselement 54 hergestellt. Das Zugangselement 54 ist dann der Träger für die kapazitive Messeinrichtung 30.

Die Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung 10 kann ihre Messergebnisse an eine übergeordnete Steuereinheit weitergeben oder diese übergeordnete Steuer- einheit kann in die Auswerteeinrichtung 40 integriert sein. Die übergeordnete Steuereinheit steuert beispielsweise ein Bewässerungssystem in Abhängigkeit von den Messwerten der Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung 10; wenn sich ergibt, dass der Boden zu trocken ist, wird ein Bewässerungsvorgang eingeleitet. Insbesondere kann ein Regelungsvorgang eingerichtet sein, bei dem eine Bewässerung so lange erfolgt, bis die Bodenfeuchtigkeits-Messvorrichtung 10 ein Messsignal bereitstellt, gemäß dem ein gewünschter Feuchtigkeitsgehalt erreicht ist. Bezugszeichenliste Bodenfeuchtigkeits- Messvorrichtung Bodensonde

Gehäuse

Erstes Gehäuseteil

Zweites Gehäuseteil

Schraube

Richtung

Ende

Querschnittsverengung Träger

Kapazitive Messeinrichtung

Kondensator

a Erstes Kondensatorelementb Zweites Kondensatorelementa Erste Seite

b Zweite Seite

Bereich

Auswerteeinrichtung

Elektrisches Feld

Homogener Bereich

Streufeldbereich

elektrische Isolierung

Anlagebereich

Durchgangsloch

Fensterausnehmung

Zugangselement

Mess-Außenraum

a Erste ebene Seite

b Zweite ebene Seite

Erster Bereich Zweiter Bereich

Anlagebereich

Innenseite

Spanneinrichtung

Gehäuse

Batterieaufnahme

Batterie

Porenverteilung

Porenverteilung

Maxima