Wasserstand Pegelmessung

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Ziel: Remote Pegelmessung in meiner Regenwasser Zisterne

Statium: Experiment

Optionen:

  • Ultraschall
  • Drucksensor (Spezialbrereich: teuer)
  • Schwimmer (mechanisch: groß, wartungsintensiv)
  • Kapazitiver Sensor
  • ...

Basis: Anzeige als LED Zeile

Erweiterung:

  • Langzeitaufzeichnung über Mikrocontroller
  • Daten über RS232 in PC einlesen, auf Web Seite visualisieren

Kapazitiver Sensor

Der kapazitive Sensor arbeitet berührungslos und ist somit geeignet über Jahre hinweg ohne Wartung seinen Dienst in der Zisterne zu verrichten. Die Idee ist es kapazitive Sensoren in z.B. 5 cm Abstand in eine lange Plastiktüte einzuschweißen und diese in die Zisterne zu hängen.

CapSensor.png

Die Schaltung ist recht übersichtlich, man benötigt aber pro Höheneinheit in der Pegelmessung jeweils diese Schaltung.

Der Schmitt-Trigger (IC1a) generiert eine Frequenz (z.B. 20 kHz). Diese wird einerseits an den Eingang eines Flip-Flops gegeben, andererseits über den zweiten Schmitt-Trigger (IC1b) invertiert an die Takt des D-Flip-Flops (IC2) gegeben. Im ersten Signalweg hängt eine Platte, deren Kapazität sich ändert, wenn sie im Wasser ist. Durch diese Kapazitätsänderung verschiebt sich das Signal, so dass der Flip-Flop umschaltet. Der Poti dient zur Einstellung des Arbeitspunktes.

Der D-Flip-Flops reagiert bei ansteigender Clock Flanke auf den Daten-Eingang:

CLK D Q'
/ 0 1
/ 1 0

Am Flip-Flop liegen SET und RESET auf GND.

Der CMOS IC 4013 enthält zwei D-Flip-Flops:

  • Clock ist Pin3/Pin11
  • D inst Pin5/Pin9
  • Q ist Pin1/Pin13
  • Q' ist Pin2/Pin12
  • R ist Pin4/Pin10
  • S ist Pin6/Pin8

Wie immer ist Pin14 Vcc und Pin7 GND.

Im 4093 sind 4 Schmitt-Trigger:

  • IN1=1+2 Out1=3
  • IN2=5+6 Out2=4
  • IN3=8+9 Out3=10
  • IN4=12+13 Out4=11
  • Vcc=14
  • GND=7

MCU Langzeitaufzeichnung

Die Langzeitaufzeichnung über Mikrocontroller könnten monatelang über Batteriebetrieb arbeiten. Zudem würde dies die Voraussetzungen schaffen, die Daten über die RS323 Schnittstelle des Mikrocontrollers an einen PC, Server o.ä. zu überspielen.

RS232 Anbindung an PC

Erweiterte Möglichkeiten:

  • Auslesen und anzeigen im Programm
  • Visualisierung auf Web Seite
  • Integration in Home Automation
    • Wasser Management bei Bewässerungssystemen
    • Pumpensteuerung (Brunnenpumpe)