Jens Dietrich
Bautzener Str.9a
02977 Hoyerswerda
Füllstandsmesser mit Drucksonde
(1-Wire Schnittstelle auch für IP-Symcon)
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 Größe 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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- einfache Gleichspannungsversorgung über 12 Volt, oder 15-30 Volt
- der Messbereich der Füllhöhe kann zwischen 0 und 10m liegen
- der eingesetzte Schaltregler reduziert die Stromaufnahme auf unter 50mA
- die Drucksonde kann mit einem beliebigen 2-adrigen Kabel bis zu 150m verlängert werden
- die Programmierung erfolgt über 4 steckbare Jumper
- der ermittelte Füllstand wird mit einem 0-2,5 Volt Spannungsausgang über die 1-Wire Schnittstelle linear ausgegeben
- optional können direkt am Steuermodul 5 LED's angeschlossen werden. Diese zeigen dann zusätzlich den Füllstand als länger werdende LED Anzeige an
- alle Einstellungen bleiben bei kurzem oder langen Stromausfall dauerhaft erhalten
- die Drucksonde ist komplett vergossen und kann bei Bedarf leicht gereinigt werden
- eine Messung in engen Brunnen oder auch in fliessenden Gewässern ist möglich
- die Drucksonde darf nur in Regen- , Leitungs- oder Brunnenwasser eingesetzt werden (nicht bei Ab-, Fäkal- oder Schmutzwasser)
- zwei Zisternenformen (stehende Rund- oder Rechteckzisterne, liegende Rundzisterne) sind auswählbar
Historie / Entwicklungsstand dieses Projekt des Füllstandsmesssers ansehen
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
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.
...alte Version mit DS2450
ein einfaches Stecknetzteil genügt als Stromversorgung
der Weg zur Entwicklung und einige unbrauchbaren Drucksonden
die Drucksonde ist schmaler als 6,5 cm - (auch als Brunnensonde nutzbar)
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
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 äußerst 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 verändert 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
