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Jens Dietrich
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Füllstandsmesser mit Drucksonde
(1-Wire Schnittstelle auch für IP-Symcon)


...bin im Urlaub

1-Wire Füllstandsmessung / Füllstandsanzeige mit einer Drucksonde / Druckdose

Auch über den Wasserdruck kann man komfortabel und völlig wartungsfrei die Höhe des Füllstandes in einem Zisternenbehälter ermitteln. Dabei wird auf den Boden einer Zisterne eine Drucksonde gelassen. Die wasserdichte und vollvergossene Drucksonde gibt über eine zweiadrige und verlängerbare wasserfeste Gummikabelverbindung den Wasserdruck an ein Steuermodul mit 1-Wire Schnittstelle ( DS2450 oder DS2438 - neu ! ) aus. 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.

Januar 2018 - überarbeitung des Steuermoduls mit 1-Wire Busanschluss
Der von mir lange verwendete 4-fach AD Wandler DS2450 wurde vor einiger Zeit vom Hersteller Maxim (ehem. DALLAS) abgekündigt. Zwar wird es noch in den nächsten Jahren genügend käufliche Restexemplare geben, aber Hersteller werden diesen Schaltkreis nicht mehr in Ihrer Treiberbibliotheken pflegen und aufnehmen. Aus diesem Grund habe ich hier einen anderen AD Wandler verwendet. Der DS2438 (Smart Battery Monitor) ist sehr verbreitet, gut erhältlich und kann über längst vorhandene Treiber in vielen Produkten ( FHEM, Loxone, IP-Symcon ) problemlos genutzt werden. Im DS2438 verwende ich aber nur einen der vorhandenen AD Wandler. Da noch etwas Platz auf der Leiterplatte war, habe ich gleich zwei dreipolig WAGO Klemmen für den 1-Wire Busanschluss und einen zusätzlichen Jumper für eine eventuell notwendige Busterminierung mit 4,7KOhm vorgesehen. Die beiden WAGO Klemmen könnten das ankommende Bussignal über das Steuermodul der Drucksonde führen und dann könnte es zu weiteren Sensoren weitergehen. Bei Busende oder Busabschluss mit dem Steuermodul der Drucksonde, kann der Jumper gesteckt und so eine ordentliche Terminierung realisiert werden. Der DS2438 ist als SMD Version unten auf der Leiterseite montiert und die 5 LEDs gehören zur Standardausstattung. Sie zeigen als länger werdender Leuchtbalken den Füllstand zwischen 0-100% zusätzlich optisch an. Die Programmierjumper sind entfallen und wurden durch DIP Schalter ersetzt.

Es sind drei analoge Werte über die 1-Wire Schnittstelle ( DS2450 ) auswertbar.

Eingang A - ist der Füllstand 0-2,5 Volt bei 0-100% Füllstand (Auflösung 1% Schritte)
Eingang B - zeigt, ob das Stermodul mit Spannung versorgt wird (ein/aus)
Eingang C - zeigt, ob eine Störung der Verkabelung oder der Drucksonde vorliegt
Eingang D - unbenutzt

Beschreibung und Funktionen

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download der kompletten Anleitung / Beschreibung als PDF (71 Kbyte)
download der Schaltung / Bestückung als PDF (54 Kbyte)

Steuermodul mit 1-Wire Schnittstelle - neue Version 2018 mit DS2438
1-Wire Steuermodul - mit DS2438 IP-Symcon

ein Klick vergrössert das gezeigt Bild !
Auswertung und Anzeige mit dem OneWireViewer

montiert im Hutschinengehäuse

modulares Gehäusesystem

ein Klick vergrössert die Zeichnung !

der 1-Wire Controller wurde immer unten bestückt. Hier der DS2438.
Drucksonde / Druckdose mit 1-Wire Steuermodul - Füllstandsmesser IP-Symcon

...alte Version mit DS2450
1-Wire Steuermodul mit Drucksonde für Füllstandsmessung - Drucksonde / Druckdose als Füllstandsmessung

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

der Weg zur Entwicklung und einige unbrauchbaren Drucksonden
unbrauchbare und nicht nutzbare Entwicklungen von 2 Jahren - Drucksonde für Füllstandsmessung

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

Historie des Drucksonden-Projekts (Stand: 22.06.2018)

08.06.2010 Versuche mit Drucksensoren
07.01.2013 die erste Soft-/Hardwareversion mit 1-Wire Anschluss ist fertig
29.01.2013 diese Webseite wird erstellt
23.02.2013 Anleitung und Schaltung erstellt
02.01.2016 neues Leiterplattenlayout für die Montage auf der Hutschine



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

50mA
der Füllstandsmesser verbraucht weniger als 0,5 Watt - Stromkosten etwa 1 Euro/Jahr (0,0005 KW x 24 h x 365 Tage x 0,25 Euro/KWh = 1,09 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

0-10 Volt
die 0-10 Volt kann auch problemlos auf 0-5 Volt Spannungsausgabe verndert werden

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 ncht 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


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