hydrostatischer LCD Füllstandsmesser mit Drucksonde (auch für Brunnen verwendbar)

Füllstandsmessung / Füllstandsanzeige mit einer Drucksonde / Druckdose

Auch über den Wasserdruck ( Hydrostatisch ) kann man komfortabel und völlig wartungsfrei die Höhe des Füllstandes ( Wasserpegel ) 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 auf 150m 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 Grösse der Zisterne spielt dabei keine Rolle. Auch der bei einem Ultraschallsensor zwingend erforderliche völlig freie Messbereich auf die Wasseroberfläche ist hier nicht nötig. Feuchtigkeit, Schwitzwasser, Spinnweben, Rohre, Kabel, Trittstufen, Filter und Leitungssysteme beeinflussen die Messung ebenso nicht.
Wird die Füllstandsanzeige mit dem WLAN Modul erweitert, kann dieser auch per MQTT mit der Automatisierungssoftware Home Assistant, ioBroker, IP-Symcon, FHEM oder einem MQTT Broker auf Basis von Mosquitto kommunizieren. Loxone Anwender können die 0-10 Volt Schnittstelle verwenden.

Auflistung der wichtigsten Funktionen

  • Spannungsversorgung 12 bis 30 Volt Gleichspannung
  • geringer Stromverbrauch durch Verwendung eines Schaltreglers
  • Sicherheits-Schutzfunktion bei gestörter Verbindung zur Drucksonde
  • maximal zwei bestückbare Powerrelais die Netzspannung und bis zu 10 A schalten können
  • Schutzfunktion für Pumpen und Ventile (Notbewegung)
  • vom Anwender frei programmierbare Schaltpegel mit Hysterese
  • Schaltfunktion nach Temperatur des Wassers in der Zisterne (neu)
  • alle Einstellung bleiben bei Stromausfall erhalten
  • für Dauereinsatz im Freien ausgelegt
  • klar lesbares LCD Display mit Beleuchtung und frei wählbarer Anzeigefunktionen
  • das zweipolige Drucksondenkabel kann mit einfachsten Kabeln auf bis zu 150m verlängert werden
  • Zisternenformen (stehender Zylinder, liegender Rundzylinder, Kugelzisterne, freie Form)

Alle Funktionen können hier aufgerufen werden.

download der kompletten Anleitung und Beschreibung als PDF (244 KB)
download der Schaltungen vom Anzeigemodul als PDF (172 KB)

Erweiterungsmöglichkeiten mit steckbaren Modulen

Auf das Anzeigemodul kann ein Erweiterungsmodul gesteckt werden. Die einzelnen Module mit allen Funktionen und Nutzungsmöglichkeiten beschreibe ich weiter unten.

Das LCD Anzeigemodul kann auch so aufgebaut werden, dass man es mit einem Hutschienenhalter direkt auf die Hutschiene im Schaltschrank klipsen kann. Anwender die einen Loxone Miniserver verwenden, könnten dann das Anzeigemodul und die Loxone nebeneinander montieren. Auch die Versorgungsspannung des Loxone Miniservers von 24 Volt DC kann für den Füllstandsmesser gleich mitbenutzt werden.

Der hier gezeigte Graph (Nutzung der Clouddaten) zeigt den Füllstand meiner 6000 Liter Zisterne der letzten 365 Tage an. (die Aufzeichnung hat bereits am 07.01.2021 begonnen) Wenn man die Datenpunkte mit der Maus berührt, kann man das Datum und den genauen Datenwert ablesen.

WLAN Modul

Das WLAN Modul unterstützt in der Softwareversion V2.02 folgende drei Funktionsbausteine. Anwender können frei entscheiden, welche der drei Funktionen genutzt werden soll. Das WLAN Modul kann durch künftige Updates weitere Funktionen erhalten oder auch mit eigener Software genutzt werden. Ein frei verwendbares Arduino Softwarebeispiel ist im Downloadbereich zu finden.

Mode = 0 (Stationsmode / WLAN Client)
Das WLAN Modul verbindet sich mit Ihrem WLAN Netzwerk und kann die aktuellen Daten des Füllstandsmessers jederzeit als Webseite per LAN oder WLAN an Ihrem PC, Laptop, Tablett oder Handy per Browser anzeigen

Mode = 1 (MQTT Client zu ThingSpeak Clouddienst)
Das WLAN Modul ist wieder mit Ihrem WLAN Netzwerk verbunden. Die Daten des Füllstandsmessers werden in frei festlegbaren Intervallen per WLAN und dann über Ihre vorhandene Internetverbindung an einen kostenfreien Cloud Service (ThingSpeak) übertragen. Die Daten werden dort geloggt und können vielfältig in schönen Graphen genutzt werden. Neben dem Aufruf per Browser von überall habe ich auch eine kostenfreie Android App geschrieben. Man kann natürlich auch die gesammelten Daten im CSV Format exportieren und selbst weiter verarbeiten.
Auch mit einem Raspberry oder ESP8266 / ESP32 können die Daten wieder aus der Cloud abgerufen und frei weiterverwendet werden. In meiner Anleitung (MQTT Anwendungen – https://icplan.de/seite27 ) habe ich einige interessanten Beispiele zur Nutzung zusammengetragen.

Mode = 2 (universeller MQTT Client … getestet mit Home Assistant, ioBroker, ioBroker, FHEM und Mosquitto)
Auch hier verbindet sich das WLAN Modul mit Ihrem Netzwerk. Die Daten des Füllstandsmessers werden in frei festlegbaren Intervallen per WLAN zu einen MQTT Broker übertragen. Der MQTT Broker kann über eine IP Adresse oder den Hostnamen angesprochen werden. Auch kann eine sichere Authentifizierung mit individuellem Benutzername und Passwort verwendet werden. Der Datenport kann ebenso frei angepasst werden. Eine per SSL verschlüsselte Verbindung kann aber nicht verwendet werden.
Gern teste ich weitere Home-Steuerungen.

download Schaltung WLAN Modul mit ESP8266-01 – PDF (29 KB)
download Python Script für Kopplung mit einem Raspberry Pi (1 KB)
download Anleitung WLAN Modul (ST + MQTT + ioBroker, FHEM, IP-Symcon, Mosquitto) Version 2.02 als PDF (264KB)

Android APPs für das WLAN-Modul
download APP für WLAN Modul (Anzeige Cloud-Daten von Thingspeak) als APK Datei (3,9 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit MQTT Anbindung hat – APP2 für WLAN Modul (Anzeige Cloud-Daten von Thingspeak) als APK Datei (3,9 MB)

Gern sende ich Ihnen ein freies und universelles Arduino Softwarebeispiel für den ESP8266-01 zu. Mit diesem können Sie eigene Ideen und Aufgaben umsetzen. Alle Werte vom Füllstandsmesser sind als einzelne INT Variablen nutzbar.

Bluetooth Modul

Das Bluetooth Modul ist ein Class 2 Gerät mit einer Reichweite von 10m. Im Freifeld erreicht man bei freier Sicht sehr leicht 50m. Wände oder Hindernisse im Funkweg können aber auch schon nach 3m das Signal zu stark abschwächen. Auch hier sind wieder verschiedene Nutzerszenarien möglich. Blinkt die LED am Bluetooth Modul ist es nicht gekoppelt bzw. verbunden. Der Pairing-Code lautet „1234“.

Nutzung meiner kostenfreien Android APP um alle Daten der Füllstandsanzeige auf einem Handy oder Tablet darzustellen. Die APP ist im Downloadbereich zu finden. Die farbliche Darstellung der APP kann frei angepasst werden. Es gibt eine APP für die Darstellung aller Werte und eine einfache Darstellung von nur dem Prozentwert. Wer zwei Zisternen oder Messstellen hat kann ebenso die APP verwenden.

Bluetooth Kopplung mit einem Windows 10/11 PC oder Laptop. Nach der Kopplung findet man im Gerätemanager ohne jegliche Softwareinstallation eine neue Com Schnittstelle. Mit geeigneten Programmen (u.a. Putty) können die seriell vom Füllstandsmesser gesendeten Daten anzeigt, geloggt oder mit eigenen Softwareanwendungen beliebig weiterverarbeitet werden.

Bluetooth Kopplung mit einem MAC PC oder Laptop. Problemlos getestet mit macOS Sequoia Version 15.3 (Test am 05.02.2025) Auch hier kann man mit geeigneten Programmen die seriell gelieferten Daten der Füllstandsanzeige betrachten. Für einen einfachen Test und für eine simple Anzeige nutzte ich die „SerialTools“ App.

Android APPs für das Bluetooth-Modul
download APP für Bluetooth-Modul als APK Datei (3,7 MB)
download einfache APP für Bluetooth-Modul (nur Anzeige von Prozentwert) als APK Datei (3,7 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit Bluetooth-Modul hat –  APP2 für Bluetooth-Modul als APK Datei (3,7 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit Bluetooth-Modul hat –  einfache APP2 für Bluetooth-Modul (nur Anzeige von Prozentwert) als APK Datei (3,7 MB)

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 (= Pairing Code) 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. Es kann aber auch konfiguriert werden.
Ziel war es, dem Modul einen eigenen Namen und eine geänderte Pin zu verpassen.

HC-05

HC-06

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 Großbuchstaben 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

Analoge Ausgabe 0-10 Volt bei 0-100% Füllstand

Dieses Modul macht es möglich, den Füllstand / Pegel als 0-10 Volt Normsignal mit anderen Systemen weiterzuverarbeiten. Ob nun SPS, Loxone Kleinsteuerungen, analoge KNX AIO Wandler oder ein günstiges Shelly UNI Modul – alle können ein 0-10 Volt Signal verarbeiten und für eigene Steuerungen oder Visualisierungen nutzen. Der Signalpegel kann über die Software negiert werden und somit wird dann bei 100% Füllstand 0 Volt und bei 0% 10 Volt ausgegeben. Sollte ein anderer Pegel als die 10 Volt bei 100% gewünscht werden, dann kann über den Spindelregler auch eine andere Endspannung bei 100% vorgeben werden. Denkbar wäre 3,3 oder auch 5 Volt.
Auch ältere analoge Zeigerinstrumente können hier angeschlossen und als nostalgische Zusatz- oder Hauptanzeige verwendet werden. Der analoge Spannungsausgang wird an zwei Schraubklemmen der Füllstandsanzeige bequem herausgeführt.

serielle Schnittstelle als RS232 Schnittstelle

Diese Schnittstelle ist gut verbreitet und war an nahezu jedem PC zu finden. Heutzutage findet man eine RS232 Schnittstelle in Form eines USB-RS232 Adapters den es für MAC und PC gibt. Eine wirklich guter Chipsatz eines solchen Wandlers nutzt einen FTDI Chip Baustein. FTDI Wandler sind mit allen Betriebssystemen absolut problemlos verwendbar. Die Daten vom Füllstandsmesser kommen mit 9600 Baud, einem Start- und keinem Stoppt mit 8 Bit Datenlänge heraus. In der Anleitung zum Füllstandsmesser werden die verschiedenen seriellen Ausgaben und Inhalte gut beschrieben. Ein RS232 Kabel kann unter günstigen Voraussetzungen bis zu 30m lang sein.

OneWire (1-Wire) Schnittstelle mit DS2438

Diese Bus-Schnittstelle für den Füllstandsmesser kann genutzt werden, um den prozentualen Füllstandes über den OneWire Bus abzurufen. Der dreiadrige Bus kann bei einer günstigen Linien Verkabelung (Topologie) bis zu 100m lang sein. Jeder OneWire Baustein hat eine individuelle Adresse. So können an einem Bus verschiedenste DALLAS Bausteine verwendet werden. Der DS2438 ist gut verbreitet und kann mit vielen Anwendungen die diesen Bus nutzen ausgelesen werden.

OneWire (1-Wire) Schnittstelle mit DS2450

Diese Bus-Schnittstelle ist mit der Schnittstelle des DS2438 vergleichbar, nutzt aber einen DS2450. Auch hier gilt zur Nutzung, die Anwendung muss in der Lage sein den DALLAS Baustein DS2450 auszulesen. Auch dieser Baustein ist gut verbreitet, wurde aber vom Hersteller schon abgekündigt (wird nicht mehr neu produziert). Es wir aber bestimmt noch über viele Jahre diese IC Bausteine geben.

Direktanschluss an den Raspberry Pi

Wenn man einen Raspberry Pi mit eigenen Softwarebausteinen verwenden möchte, dann wäre nur zwei Widerstände notwendig, um den seriellen 5 Volt Pegel auf die 3,3 Volt des Raspberry Pi anzupassen. Auch hier habe ich ein frei verwendbares Python Programm in den Download-Bereich gestellt. Nutzbar wären alle PI’s von 1 bis 5 aber auch der Zero oder Pico.

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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 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
Wird die Füllstandsanzeige mit dem WLAN Modul erweitert, kann dieser auch per MQTT mit der Automatisierungssoftware ioBroker, IP-Symcon, FHEM oder einem MQTT Broker auf Basis von Mosquitto kommunizieren.

aktuellste und neueste Weiterentwicklungen

— 04.07.2024 —

Auch mit der beliebten Hausautomation Home Assistant kann der Füllstandsmesser mit Drucksonde verbunden werden. Der Füllstandsmesser sendet dabei wieder seine Daten per MQTT Protokoll. Im Home Assistant erfolgt dann die Darstellung oder Visualisierung.  Bei einem eigenen Test habe ich für einen Raspberry Pi 3B das Image von Home Assistant auf eine 32 GB SD Karte geschrieben. Im Anschluss musste im Homeassistant noch das „Mosquitto Broker add-on for Home Assistant“ installiert werden. Die Konfiguration des Mosquitto Brokers geht fix. Es muss nur ein Benutzername und ein Passwort festgelegt werden. In diesem Youtube Video ist die Installation mit Testfunktionen gut beschrieben. Im WLAN Modul des Füllstandsmessers wird die IP Adresse vom Home Assistant, der gerade genannte Benutzername + Passwort vom MQTT Broker (Mosquitto), das Topic (z.B. Zisterne), der TCP Port (1883) und der Sendeintervall (z.B. 60 Sekunden) eingestellt werden. Über den MQTT Explorer (kann sowohl als ADD-on im Home Assistant oder auf einem PC installiert werden)  kann man sich die empfangenen MQTT Nachrichten für eine Kontrolle vom Füllstandsmesser anzeigen lassen.

— 30.09.2023 —

Widget Füllstandsmesser für IOS Geräte - iPhone und iPad

Auf IOS Geräten ( iPhone und iPad ab IOS Version 15 ) kann ein Widget angezeigt werden, welches die Daten vom Füllstandsmesser darstellt.
Um so ein Widget einzurichten muss der Füllstandsmesser mit dem WLAN Modul ausgestattet werden und seine Daten zu Ihrem kostenfreien Thingspeak Cloud Account senden. Das Widget auf dem IOS Gerät verwendet die IOS App Scriptable. Hier fügt man einen JavaScript Code ein und übergibt dem Widget die Daten vom Thingspeak Account. Zyklisch wird der Füllstand aktualisiert und der konfigurierbare zeitliche Verlauf mit einem Graphen gezeigt. Die Größe des Widgets, die Farbdarstellung und der Graph kann über Daten oder das Java Script angepasst werden.

Das hier gezeigte Bild vom Widget zeigt den aktuellen Füllstand meiner Zisterne am 30.09.2023 und den Verlauf der letzten 14 Tage an. Der HEX Code der verwendeten blauen Farbgebung lautet #46AFD5 und wurde im Java Script an Zeile 54 angepasst. Die Hintergrundfarbe des Widgets kann man in Zeile 131 verändern.

— 17.08.2023 —
Der Füllstandsmesser kann über das WLAN Modul seine Daten per MQTT auch an eine IP-Symcon Homeautomatisierung senden. In diesem Video wird die Einrichtung von IP-Symcon Schritt für Schritt gezeigt.

Video WLAN Client einrichten
Video WLAN und MQTT Client einrichten
Video WLAN und Thingspeak einrichten – die Android APP kann hier oder weiter unten bei den Downloads geladen werden

— 30.08.2022 —
Der Füllstandsanzeiger kann nun in der Softwareversion V2.01 vom WLAN Modul seine Daten per MQTT Protokoll an ioBroker, Mosquitto oder FHEM senden. Man die Intervalle frei wählen, an der die Daten zum ioBroker gesendet werden. Auch eine Authentifizierung mit Benutzername + Passwort ist nun möglich. Der MQTT Port 1883 kann beliebig angepasst werden. Ich habe mir einen ioBroker auf einem Raspberry Pi eingerichtet. Fünf Datenpunkte werden bereitgestellt. (Füllprozente, Füllhöhe, Füllmenge, Schaltzustand Relais 1 und Relais 2) In der Softwareversion V2.01.00 kann nun zwischen drei Anwendungen gewählt werden. (Webserver, Cloudservice mit Thingspeak Account, universeller MQTT Client – geeignet/getestet für ioBroker , Mosquito und FHEM)

— 09.09.2021 —
WLAN Modul mit neuer Softwareversion ( V2.00)
zwei Funktionen in einer Software wählbar
a) Jederzeit im eigenen Heimnetzwerk mit PC, Laptop, Handy oder Tablett den Füllstand der Zisterne kontrollieren und aufrufen.
b) Übertragen der Füllstandsdaten mit MQTT in die Cloud – kostenfreie Langzeitpegelstandsaufzeichnung, Anzeige über Android APP und Auswertung der Daten mit Raspberry oder ESP (Arduino Beispiele)
download  der Kurzanleitung WLAN Modul als PDF (259 KB)

— 06.09.2021 —
Cloud-Daten sinnvoll nutzen (Android APP, Raspberry, ESP)
download MQTT Anwendungen als PDF (251 KB)

Der hier gezeigte Graph (Nutzung der Clouddaten) zeigt den Füllstand meiner 6000 Liter Zisterne der letzten 365 Tage an. (die Aufzeichnung hat aber erst am 07.01.2021 begonnen) Wenn man die Datenpunkte mit der Maus berührt, kann man das Datum und den genauen Datenwert ablesen.

Das LCD Anzeigemodul kann auch so aufgebaut werden, dass man es mit einem Hutschienenhalter direkt auf die Hutschiene im Schaltschrank klipsen kann. Anwender die einen Loxone Miniserver verwenden, könnten dann das Anzeigemodul und die Loxone nebeneinander montieren. Auch die Versorgungsspannung des Loxone Miniservers von 24 Volt DC kann für den Füllstandsmesser gleich mitbenutzt werden.

Kurzbeschreibung aller Funktionen

Unterstrichene Textstellen für eine Erklärungen mit der Maus berühren. 

Erweiterungsmöglichkeiten mit steckbaren Modulen

Es kann eine Erweiterung auf das Anzeigemodul gesteckt werden

0-10 Volt Spannungsausgabe bei 0-100% Füllstand – ideal für den Anschluss an eine eigene SPS oder Loxone. Auch viele Home-Matic Systeme gestatten es, externe Sensoren mit 0-10 Volt Signal einzubinden. Da Spannungssignal ist kurzschlussfest und kann auch über grosse Entfernungen übertragen werden.

WLAN Modul – diese Schnittstelle arbeitet mit einem ESP8266-01 und ermöglicht drei verschiedene Betriebsarten. 

ST Mode – Stationsmode verbinden Sie den Füllstandsmesser mit Ihrem Heimnetzwerk. An jedem Netzwerkgerät in Ihrem Netz können Sie die Webseite des Füllstandsmessers aufrufen.

MQTT zu ThingSpeak – auch hier wird der Füllstandsmesser wieder mit Ihrem WLAN verbunden, sendet aber an eine kostenfreie Cloud seine Daten. Mit meiner APP können Sie die Daten weltweit empfangen und sich anzeigen lassen. Die MQTT Daten der Cloud könnte man auch mit eigenen Raspberry oder ESP Anwendungen weiterverarbeiten. Hier habe ich eine passende Anwendungsanleitung geschrieben. 

universal MQTT Client – es kann der Datenport, eine Authentifizierung mit Benutzername + Passwort, der Sendeintervall und der Topic frei festgelegt werden. Getestet mit ioBroker.

WLAN Software Arduino – mit meinem Software-Beispiel können Arduino Nutzer eigene Anwendung schreiben. Alle Werte des Füllstandsmessers werden in INT Werten zur Verfügung gestellt. 

Bluetooth Schnittstelle – wenn diese kleine Erweiterung gesteckt ist, können Sie über meine kostenfreie Android APP die Daten der Zisterne bequem per Handy abrufen. 

RS232 Schnittstelle – die seriellen Signale können mit genormten -12Volt und +12Volt Signalpegel über grosse Entfernungen sicher übertragen werden. Übertragen wird mit 9600 Baud, 8 Bit, keiner Parität und einem Stoppbit übertragen. Der Anschluss erfolgt über eine D-SUB 9 Buchse.

OneWire Bus mit DS2450 – ermöglicht einen Anschluss an einen vorhandenen 1-Wire Bus über den 4-fach AD Wandler DS2450.

OneWire Bus mit DS2438 – ermöglicht einen Anschluss an einen vorhandenen 1-Wire Bus über den AD Wandler DS2438.

Direktanschluss an einen Raspberry PI – mit nur zwei Widerständen erfolgt die Pegelwandlung von 5 Volt auf 3,3 Volt. Der Raspberry würde durch die 5 Volt Signale des Füllstandsmessers sonst Schaden nehmen. Im Raspberry selbst werden diese seriellen Signale über eine Schnittstelle eingelesen. Ein Beispielprogramm kann hier geladen werden. Aber ACHTUNG ! Das Kabel zwischen Füllstandsmesser und Raspberry darf nicht länger als 2m sein.

Downloads

download der kompletten Anleitung und Beschreibung als PDF (244 KB)
download der Schaltungen vom Anzeigemodul als PDF (172 KB
download Schaltung WLAN Modul mit ESP8266-01 – PDF (29 KB)
download Python Script für Kopplung mit einem Raspberry Pi (1 KB)

Anleitungen WLAN Erweiterungsmodul  Softwareversion
aktuell:
download Anleitung WLAN Modul (ST + MQTT + ioBroker, FHEM, IP-Symcon, Mosquitto) Version 2.02 als PDF (264KB)
älter:
download Anleitung WLAN Modul (ST + MQTT + ioBroker, FHEM, IP-Symcon, Mosquitto) Version 2.01 als PDF (267 KB)
download Anleitung WLAN Modul (ST + MQTT Version) Version 2.00 als PDF (224 KB) 
download Anleitung WLAN Modul (ST Version 1) Version 1.00 als PDF (216 KB)
download Anleitung WLAN Modul (MQTT Version 1) Version 1.00 als PDF (240 KB)

Android APPs für das WLAN-Modul
download APP für WLAN Modul (Anzeige Cloud-Daten von Thingspeak) als APK Datei (3,9 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit MQTT Anbindung hat – APP2 für WLAN Modul (Anzeige Cloud-Daten von Thingspeak) als APK Datei (3,9 MB)

Android APPs für das Bluetooth-Modul
download APP für Bluetooth-Modul als APK Datei (3,7 MB)
download einfache APP für Bluetooth-Modul (nur Anzeige von Prozentwert) als APK Datei (3,7 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit Bluetooth-Modul hat –  APP2 für Bluetooth-Modul als APK Datei (3,7 MB)
…wenn man eine zweite Zisterne mit Bluetooth-Modul hat –  einfache APP2 für Bluetooth-Modul (nur Anzeige von Prozentwert) als APK Datei (3,7 MB)

Gern sende ich Ihnen ein freies und universelles Arduino Softwarebeispiel für den ESP8266-01 zu. Mit diesem können Sie eigene Ideen und Aufgaben umsetzen. Alle Werte vom Füllstandsmesser sind als einzelne INT Variablen nutzbar.

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

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 optionale Erweiterungen gesteckt werden. (WLAN, Bluetooth, seriell, 1-Wire und 0-10 Volt Spannungsausgabe)

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 wer

24.02.2021 Softwarebeispiele (siehe weiter oben) der eigenen Clouddaten mit Raspberry, ESP oder Android APP
01.02.2021 WLAN Modul funktioniert einwadfrei un zeigt im eigenen WLAN Netz jederzeit den Füllstand der Zisterne
03.01.2021 Planung – ESP8266 Modul soll Füllstandsdaten an einen MQTT Server senden und visualisieren _ Langzeitspeicherung
10.11.2020 Schaltung / Software WLAN ESP8266-01 Modul als AP- oder STATIONS-Mode fertig
11.05.2020 neues WLAN Modul für Füllstandsmesser mit LCD Display – ESP8266 mit freier Software für eigene Entwicklungen
04.02.2018 Webseite OneWire Füllstandsmesser nun mit DS2438
26.12.2017 Füllstandsmesser APPs neu programmiert – jetzt mit Speicherung des BT-Devices
01.11.2016 neue kleine Minidisplay Bluetoth APP nutzbar
11.09.2016 APP überarbeitet – nun mit zusätzlicher Bargraphanzeige
16.08.2016 Bluetooth Display – Daten bequem mit einer eigenen Android APP ablesen
08.07.2016 Idee einer Bluetooth Android APP um Füllstandsdaten der Füllstandsmesser bequem anzuzeigen
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 Anzeige 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

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

HC-06

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 Großbuchstaben 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