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Jens Dietrich
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Füllstandsmesser mit Drucksonde
(Füllstandsanzeige auch für Brunnen)


...bin im Urlaub

Füllstandsmessung / Füllstandsanzeige mit einer Drucksonde / Druckdose

Auch über den Wasserdruck ( Hydrostatisch ) kann man komfortabel und völlig wartungsfrei die Höhe des Füllstandes ( Pegel ) in einem Zisternenbehälter ermitteln. Dabei wird auf den Boden einer Zisterne eine hydrostatische Drucksonde gelassen. Die wasserdichte und vollvergossene Drucksonde gibt über eine zweiadrige und verlängerbare wasserfeste Gummikabelverbindung den Wasserdruck an eine Anzeige- und Steuereinheit weiter. Der Wasserdruck steigt proportional zur Höhe des Wasserstandes über der Drucksonde und kann damit zentimetergenau ermittelt werden. Die Form und Gröe der Zisterne spielt dabei keine Rolle. Der bei einem Ultraschallsensor zwingend erforderliche völlig freie Messbereich ist hier nicht nötig. Auch Rohre, Kabel, Trittstufen, Filter und Leitungssysteme beeinflussen die Messung nicht. Solche Einbauten hatten in der Vergangenheit den Einsatz der Ultraschallsensoren häufig verhindert.
Beschreibung Bluetooth Module HC-05 und HC-06.

Beschreibung und Funktionen

Unterstrichene Textstellen für eine Erklärungen mit der Maus berühren. Sollte Ihr Browser diese Funktion nicht unterstützen, können Sie ganz nach unten scrollen oder für Erklärungen der unterstrichenen Begriffe auch hier klicken. Historie / Entwicklungsstand dieses hydrostatischen Pegelmessers ansehen (Stand 25.05.2017)
download der kompletten Anleitung / Beschreibung als PDF (244 KB)
download der Schaltungen als PDF (172 KB)

des Set besteht aus der hydrostatischen Drucksonde und dem LCD Anzeige-/Schaltmodul
Set - hydrostatische Drucksonde und LCD Anzeige- /Schaltmodul Füllstandsmessung

ein Klick vergrössert die Zeichnung !

gewälte Anzeigefunktion - Liter und Prozent
Drucksonde / Druckdose Anzeigemodul Füllstandsmessung

gewälte Anzeigefunktion - Füllhöhe und Prozent
Drucksonde / Druckdose Anzeigemodul Füllstandsmessung

gewälte Anzeigefunktion - Liter und Füllhöhe
Drucksonde / Druckdose Anzeigemodul Füllstandsmessung

Dauertest mit einem 150m (75+75m) Anschlusskabel
150m Leitungsverbindung zwischen Drucksonde und Anzeigemodul Füllstandsmessung

optionales Steckmodul - 0-10 Volt Ausgabe bei 0-100% Füllstand
analoge 0-10 Volt Option - Drucksonde / Anzeigemodul Füllstandsmessung

optionales Steckmodul - 1-Wire Schnittstelle ( IP-Symcon ) Füllstandsmesser
1-Wire Schnittstelle ( IP-symcon) - Drucksonde / Anzeigemodul Füllstandsmessung

optionales Steckmodul - serielle RS232 Schnittstelle
serielle RS232 Option

optionales Steckmodul - Bluetooth Schnittstelle
Bluetooth Option

SICHERHEIT - Fehlererkennung bei Kabelbruch
Sicherheitsfunktion - Drucksonde / Druckdose Anzeigemodul Füllstandsmessung

ein einfaches Stecknetzteil genügt als Stromversorgung
Netzteil - Drucksonde / Druckdose Anzeigemodul Füllstandsmessung

der Weg zur Entwicklung und einige unbrauchbaren Drucksonden
alte nicht funktionierende Drucksonden / Druckdosen Füllstandsmessung

die Drucksonde ist schmaler als 6,5 cm - (auch als Brunnensonde nutzbar)
Brunnensonde - Drucksonde - Druckdose  Füllstandsmessung www.icplan.de

Historie des Drucksonden-Projekts

12.10.2016 Minidisplay APP der 0-10 Volt Version kann auch hier benutzt werden
11.09.2016 APP überarbeitet - nun mit zusätzlicher Bargraphanzeige
16.08.2016 Bluetooth Display - Daten bequem mit einer eigenen Android APP ablesen
03.04.2015 alle Anzeigemodule mit zwei Varistoren
22.08.2014 Test - 230 Volt Varistoren als Relaisschutz
12.05.2013 Steckmodul 1-Wire Schnittstelle (auch für IP-Symcon)
12.08.2012 diese Webseite wird erstellt und erscheint im Netz
04.04.2012 die SPS-Idee - Steuermodul ohne LCD nur mit 10 Volt Ausgang
28.03.2012 erstes System wird bei Freunden installiert
05.01.2012 ein neuer Sensortyp verrichtet wunderbar seinen Dienst
12.09.2011 viele sinnlose Versuche, keine brauchbare Ergebnisse
07.01.2011 die erste Softwareversion ist fertig
08.06.2010 Versuche mit Drucksensoren


Begriffsindex

Gleichspannungsversorgung
ein einfaches Stecknetzteil als Stromversorgung genügt, eine eingebaute Diode schützt vor versehendlicher Falschpolung

12 Volt
bei der reinen 12 Volt Versorgung wird mit einem Jumper der vorhandene Spannungsregler überbrückt

15-30 Volt
der Jumper am Spannungsregler 7812 darf dabei nicht gesteckt sein

Messbereich
die Auflösung beträgt 1 Prozent oder 2cm Füllhöhe

Schaltregler
es wird im laufenden Betrieb keine merkliche Verlustwärme erzeugt, der Wirkungsgrad dieser Regeltechnik ist äuerst sehr effektiv

100mA
der Füllstandsmesser verbraucht weniger als 1 Watt - Stromkosten etwa 2 Euro/Jahr (0,001 KW x 24 h x 365 Tage x 0,25 Euro/KWh = 2,19 Euro)

Kabel
das Kabel der Drucksonde kann beliebig gepolt am Anzeigemodul angeschlossen werden und benötigt keinerlei Kapillarleitung wie bei industriellen Drucksonden. Die Drucksonde kann mit einem Gewicht beschwert werden und muss nicht am Boden befestigt werden.

150m
die digitale übertragungstechnik zwischen Drucksonde und Anzeigemodul macht diese gewaltige Länge von 150m möglich

Schaltrelais
über die beiden Taster wird der Schaltpunkt zwischen 0 und 150% eingestellt, dabei kann der Relaiskontakt auf Wunsch geöffnet oder geschlossen werden

10A
auch 230 Volt Netzspannung kann direkt geschalten werden. Lassen Sie aber die Installationsarbeiten von einem qualifizierten Fachmann ausführen.

Füllstandsinformationen
das Display kann so eingestellt werden, dass die Füllhöhe/Füllprozente, die Füllprozente/Füllmenge oder die Füllmenge/Füllhöhe angezeigt wird

Bargraph
eine waagerechte Balkenanzeige informiert graphisch über den aktuellen Füllstand

Relaiszustand
im Display wird jederzeit der Schaltzustand der beiden Relais 1 und 2 angezeigt

Hysteresefunktion
diese Funktion ermöglicht unterschiedliche Schaltfunktionen für ein und aus. Beispiel: Das Relais soll bei 10% die Nachspeisung einschalten und bei 20% wieder abschalten.

handbetätigt
wird auf eine der beiden Tasten gedrückt, schaltet das passende Relais um

Sicherheitsfunktion
damit wird zuverlässig verhindert, dass ein unterbrochenes Kabel und die damit verbundene Fehlsteuerung den Keller überflutet oder die Zisterne unsinnig füllt

Stromausfall
alle Einstellungen werden in einem EEPROM gespeichert. Sie können also auch den Füllstandsmesser mit einer Batterie versorgen und nur bei Bedarf einschalten. Die Nutzung der Relaisfunktion macht dann aber keinen Sinn.

Dauereinsatz
das LCD Anzeigemodul kann im Aussenbereich montiert werden und verträgt problemlos -30 Grad im Winter und sommerliche Hitze. Die pralle Sommersonne sollte aber nicht dauerhaft auf das LCD Display scheinen.

Erweiterungsmodule
wie beim Ultraschall-Anzeigemodul kann je eins der zwei optionale Erweiterungen gesteckt werden. Ein Modul ermöglicht eine 0-10 Volt Spannungsausgabe bei 0 bis 100% Füllstand und die andere Option eine serielle RS232 Schnittstelle mit verschiedenen Ausgabefunktionen

gereinigt
die verwendete Rohrmuffe verhindert zuverlässig das Eindringen von Schmutz und Schwebestoffen und kann leicht geöffnet und mit Warmwasser ausgewaschen werden

Brunnen
die Drucksonde ist nur 7cm im Durchmesser und kann damit auch bei Brunnen die Füllhöhe anzeigen

fliessenden
da nur der Wasserdruck ausgewertet wird, führen Wellen oder Treibgut zu keiner Fehlanzeige.

Regen- , Leitungs- oder Brunnenwasser
die Drucksonde darf nie komplett einfrieren, ein Montage in einem unbeheizten oberirdischen Behälter ist bei Frost zu gefährlich

Ab-, Fäkal- oder Schmutzwasser
die verwendeten Materialien der Drucksonde und des Gummikabels würden sich zersetzen

Notbewegungsfunktion
diese abschaltbare Funktion schaltet etwa alle 6 Tagen beide Relais für wenige Sekunden um. Ich verhindere damit wirkungsvoll, dass angeschlossene Pumpen oder Ventile durch die Nichtbenutzung festgehen

Systemuhr
die Systemuhr läuft, wenn die Spannung des Anzeigemoduls eingeschalten ist. Sie kann auf die aktuelle Zeit + Datum eingestellt und justiert werden. Alle seriellen Datensätze sind mit einem Zeitstempel versehen.

seriellen Schnittstelle
eine genormte RS232 Schnittstelle liefert serielle Daten mit 9600 Baud. über zusätzliche einfache USB Adapter können auch PCs verwendet werden, die keine seriellen Anschlüsse mehr haben. Das RS232 Kabel darf dabei nicht länger als 5m sein.

M215G
Das Gehäuse mit dem klaren Deckel für das Anzeigemodul kann ich nicht mitliefern, man kann aber auch beliebige andere Gehäuse aus dem Baumarkt verwenden oder es direkt bei www.bopla.de oder www.conrad.de (Nr.:02215100) bestellen

Zisternenformen
...zwei Zisternenformen (stehende Zisterne, liegende Rundzisterne) sind vorprogrammiert eine beliebige eigene Zisternenform kann ebenso verwendet werden.


serielle Bluetooth Module HC-05 und HC-06 ( GW-040 )

Die beiden Bluetooth Modul HC-05 und HC-06 sind oft verwendete serielle Kommunikationsmodule um eigene oder selbst entwickelte Schaltungen per APP mit einem Smartphone zu verbinden. Die beiden Module unterscheiden sich nicht nur in der Bezeichnung, sondern auch durch die Anzahl der Anschlüsse. Ein HC-05 Modul hat 6 Pins mit einem kleinen Taster und beim HC-06 Modul sind nur 4 Pins vorhanden. Einen Taster findet man hier nicht. Beide Bluetooth Module sind bei meinem Füllstandsmesser sofort ohne jegliche Konfiguration verwendbar. Auch die Software im Füllstandsmesser beinhaltet schon alle notwendigen Kommunikationsaufgaben. Für eine Verbindung zwischen Füllstandsmesser und HC-05 oder HC-06 Modul ist nur eine dreiadrige Leitung notwendig. Sollte der Optionsport am Füllstandsmesser mit Drucksonde noch frei sein, kann hier eine kleine Leiterplatte mit dem aufgelöteten Bluetooth Modul gesteckt werden. Im Lieferzustand haben die beiden Bluetoothmodule HC-05 und HC-06 als Kennung nur ihre Bezeichnung und der Pin lautet 1234. Im folgenden Teil stelle ich die Konfigurationsmöglichkeit beider Module vor. Im Internet habe ich zwar viele Anleitungen gefunden, aber das einfachere HC-06 wollte sich einfach nicht programmieren ( command mode ) lassen. Ziel war es, dem Modul einen eigenen Namen und eine geänderte Pin zu verpassen.

HC-05 (links) und HC-06 (rechts)

HC-05 Modul

Dieses HC-05 Modul kann sowohl als Bluetooth Master und Slave betrieben programmiert werden. Als Master könnte es somit auch selbstständig eine Verbindung zu einem anderen Bluetooth Modul aktiv aufbauen. Diese Funktion wird aber in meiner Anwendung nicht verwendet und benötigt. Als USB Serial Wandler verwende ich gern Module mit FTDI232 Chipsatz und als kostenfreie Windowsterminalprogramm Termite.(Google hilft "termite seriell")
Den Command Mode startet man bei HC-05 über den vorhandenen Taster. Der Taster muss gedrückt sein, wenn an das Modul eine Spannung gelegt wird. Die beiden LEDs blinken nur seht viel langsamer als im Normalbetrieb. TX und RX muss gekreuzt angeschlossen werden. Siehe Bild weiter unten. Die Baudrate muss auf 38400 (8N1) Baud und CR+LF anhängen eingestellt werden. Nach einem simplen at antwortet das Modul sofort mit ok. Nun kann über die Befehle at+name=NeuerName und at+pswd=4567 ein neuer Name und eine neue Pin programmiert werden. Das HC-05 Modul antwortet jewails mit ok. Mit dem Befehl at+reset arbeitet das Modul wieder im normalen Betrieb. Ist ein HC-05 Modul gekoppelt blinken die LEDs mit einem Doppelblinken.

HC-06 Modul

Das HC-06 Modul kann nur als Bluetooth Slave verwendet werden. Da es keinen Taster besitzt kann es nur über einen kleinen Trick programmiert werden. Selbst wenn ein Taster nachträglich eingelötet wird, ist die Funktion vom HC-05 nicht nutzbar.
Der Command Mode muss nicht extra gestartet werden. Einfache Programmierbefehle können direkt über Grobuchstaben bei 9600 Baud an das Modul gesendet werden. Dabei muss aber die Baudrate auf 9600 (8N1) Baud und nichts anhängen eingestellt werden. Es wird nicht mit 38400 Baud programmiert ! Ebenso dürfen als Befehle nur grosse Buchstaben verwendet werden und das = Zeichen als Zuweoisungsoperator entfällt. Mit AT+NAMENeuerName kann der Name und mit AT+PIN5678 der Pin geändert werden. Die Antwort vom Modul ist OKsetname / OKsetPIN.
Hier kann man sehen, wie der
Anschluss für die Programmierung erfolgt
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