Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Robuster Sensor für minimalen Wasserstand gesucht


von Andre B. (andrebx)


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Moin zusammen,

ich habe 3x300l Wassertanks als Zwischenspeicher für meine 
Gartenbewässerung, vor allem um den Urlaub zu überbrücken.

Dazu habe ich schon viel im Forum zum Thema Wasserstandsmessung gesucht 
und werde für mich wohl entweder eine Einperllösung oder einen optischen 
Sensor aufbauen. Wird auf jeden Fall ein wenig gebastel...

Darum suche ich als Redudanz eine möglichst robuste Lösung den minimalen 
Wasserstand zu detektieren, also quasi den Punkt an dem ich meine 
Gartenpumpe abschalten muss.

Meine 3 Fässer sind unten in der Erde eingebuddelt, ich komme zwar 
ungefähr zur Hälfte dran, aber ich kann unten nicht mehr durchbohren. 
Möchte ich auch nicht, damit es dicht bleibt.

Also muss mein Sensor komplett im Tank versenkt werden und hat dann bis 
zu 80cm Wassersäule über sich. Zuerst dachte ich an sowas:
https://www.amazon.de/gp/product/B00I1LEOHA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

Aber ich mache mir Sorgen, ob das Ding unter Wasser dicht bleibt. Habe 
im Netz gelesen dass es 24h im Eimer überlebt hat, aber Jahre bei 80cm?

Auch viel gelesen habe ich über Edelstahlkontakte und 
Widerstandsmessung. Wäre sowas wirklich robust? Oder versifft das 
irgendwann? Und da Druchbohren keine Option ist, wie bau ich das im Tank 
auf?

Wäre sehr dankbar, wenn jemand einen Lösungsvorschlag für mich hätte. 
Gerne auch mit Link oder Foto wie das Ganze aussehen könnte!

Vielen Dank im Voraus und viele Grüße,
André.

von Der Andere (Gast)


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Zwei frei hängende Edelstahlstäbe nebeneinander bis fast zum Boden des 
Fasses hängen lassen und dann den Leitwert mit AC messen. Man muss ja 
nicht dauerhaft messen, er reicht ja alle 2 Sekunden für ein paar ms.

Nimm Stäbe aus A4 (V4A, 1.4401, 1.4404).

von Dennis K. (scarfaceno1)


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von Harald W. (wilhelms)


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Andre B. schrieb:

> Also muss mein Sensor komplett im Tank versenkt werden und hat dann bis
> zu 80cm Wassersäule über sich. Zuerst dachte ich an sowas:
> 
https://www.amazon.de/gp/product/B00I1LEOHA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

Schwimmerschalter sind seit Jahrzehnten Stand der Technik für diese
Aufgabe und viele davon auch schon Jahrzehnte in Benutzung.
Allerdings würde ich sowas nicht unbedingt bei Buchhändlern kaufen.

von Mittwochsaccount (Gast)


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Ultraschall wäre auch ne Möglichkeit:
http://www.ebay.de/itm/Wasserdicht-Ultraschall-entfernungsmesser-Sensor-Modul-/182545916545

Gibt auch nur die wasserdichten Sensoren, suche nach
"Ultraschallsensor wasserdicht" auf ebay.

von Andre B. (andrebx)


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> Schwimmerschalter sind seit Jahrzehnten Stand der Technik für diese
> Aufgabe und viele davon auch schon Jahrzehnte in Benutzung.
> Allerdings würde ich sowas nicht unbedingt bei Buchhändlern kaufen.

Hi Harald,

meinst Du so einen wie ich gepostet habe? Hast also keine Bedenken 
bezüglich dichtheit unter Wasser? Befürchte halt, dass der nur zum 
Lenzen gedacht ist...

von Andre B. (andrebx)


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Mittwochsaccount schrieb:
> Ultraschall wäre auch ne Möglichkeit:
> 
http://www.ebay.de/itm/Wasserdicht-Ultraschall-entfernungsmesser-Sensor-Modul-/182545916545
>
> Gibt auch nur die wasserdichten Sensoren, suche nach
> "Ultraschallsensor wasserdicht" auf ebay.

Sowas schwebt mir für die eigentliche Wasserstandsmessung vor. 
Allerdings suche ich jetzt gerade nach einer robusten Redundanz.

von Andre B. (andrebx)


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Dennis K. schrieb:
> Gibt´s auch fertig:
>
> http://www.votronic.de/index.php/de/produkte/fuellstands-messtechnik/tankgeber

Die sind alle zum Durchbohren. Geht wie gesagt bei mir nicht, trotzdem 
Danke!

von Nichtschwimmerschalter (Gast)


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Es gibt auch Schwimmerschalter, wie sie z.B. für Tauchpumpen verwendet 
werden, die auf der Wasseroberfläche schwimmen. Bei definiertem 
Wasserstand "hängen" diese sich an ihrem Kabel auf, dass vorher in 
gewünschter Länge fixiert wurde und schalten durch ihre Lageänderung.

von Nichtschwimmerschalter (Gast)


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von Der Andere (Gast)


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Bei dem von Harald geposteten Schwimmerschalter würde ich dem 
Anschlusskabel nicht vertrauen. Das sieht nach Lautsprecherlitze aus. 
Aber Harald hat ja auch gesagt daß man sowas nicht unbedingt vom 
Buchhändler kauft.

Es gibt Tauchpumpen auch mit Kabel und Auftriebskörper angeschlossene 
Schwimmerschalter. Das funktioniert auch alles, obwohl ich auch schon 
abgesoffene Schwimmerschalter und auch 5 Jahre alte (teure Markenware) 
abgesoffene Brunnenpumpen gesehen habe.

Die Frage ist jetzt wie groß ist deine Paranoia und wie eigensicher ist 
deine primäre Messung. Wenn die nämlich im Fehlerfall "leer" anzeigt, 
dann wird nicht gepumpt obwohl noch Wasser da ist. Das ist erst mal 
eigensicher in Bezug auf trockenlaufen der Pumpe was du ja -wie ich 
glaube- erreichen willst.
Du brauchst nur dann eine 2. redundante Messmethode wenn du vermutest 
daß du einen fehlerhaften Sensor nicht erkennen kannst oder er dir 
"voll" anzeigt obwohl das Fass leer ist.

Eine Druckmessung mit Einperllösung ist in erster Näherung eigensicher, 
denn im Falle einer defekten Luftpumpe oder undichtem Messschlauch misst 
du 0 Bar und damit "leerer Tank".

von Der Andere (Gast)


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Nachtrag: Eventuell ist deine Gartenpumpe ja schon eigensicher, sprich 
der schadet ein leerlaufen nicht. Dann würde ich mir den Aufwand eines 
2. Sensors auf jeden Fall sparen.

von Wolle G. (wolleg)


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Der Andere schrieb:
> Eine Druckmessung mit Einperllösung ist in erster Näherung eigensicher,
> denn im Falle einer defekten Luftpumpe oder undichtem Messschlauch misst
> du 0 Bar und damit "leerer Tank"
Das Einperlverfahren wird häufig z.B. in der chemischen Industrie zur 
Standmessung angewendet, ist aber auf Hilfsenergien angewiesen.
Ich würde hier (als "NOT AUS") eher Schwimmerschalter empfehlen. (keine 
Hilfsenergie und sonstiger Schnickschnack erforderlich)

von Der Andere (Gast)


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wolle g. schrieb:
> Ich würde hier (als "NOT AUS") eher Schwimmerschalter empfehlen. (keine
> Hilfsenergie und sonstiger Schnickschnack erforderlich)

Wie gesagt, die Frage ist braucht man überhaupt einen 2. Sensor. 
Gartenpumpen sind doch meines Wissens meist Radialkreiselpumpen. Schadet 
es denen überhaupt leer zu laufen?

Und ich habe auch schon abgesoffene Schwimmerschalter gesehen. Und wenn 
du ohne "Hilfsenergie" auskommen willst bedeutet das im Umkehrschluss 
daß du die 230V der Pumpe über den Schwimmerschalter schalten musst also 
muss der ganze Sermon ordentlich schutzgeerdet sein.
Und ohne "Hilfsenergie" wird auch die automatische Steuerung die der TO 
wohl hat die Pumpe nicht einschalten.

von Harald W. (wilhelms)


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wolle g. schrieb:

> Ich würde hier (als "NOT AUS") eher Schwimmerschalter empfehlen. (keine
> Hilfsenergie und sonstiger Schnickschnack erforderlich)

Speziell Schwimmerschalter mit Reedkontakt im verschlossenem Metall-
rohr dürften wohl auch noch nach Hundert Jahren funktionieren.
Da diese aber nur geringe Ströme schalten können, braucht man
zusätzlich noch ein Relais.

von Der Andere (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Speziell Schwimmerschalter mit Reedkontakt im verschlossenem Metall-
> rohr dürften wohl auch noch nach Hundert Jahren funktionieren.

Das Problem sind halt die Kabeldurchführungen, oder Kabelbeschädigungen 
wo dann die Brühe durch die Litze reinkommt und das Kabel und den 
Anschlus korrodiert.

von Kurt B. (kurt-b)


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Andre B. schrieb:

>
> Also muss mein Sensor komplett im Tank versenkt werden und hat dann bis
> zu 80cm Wassersäule über sich. Zuerst dachte ich an sowas:
> 
https://www.amazon.de/gp/product/B00I1LEOHA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1
>
> Aber ich mache mir Sorgen, ob das Ding unter Wasser dicht bleibt. Habe
> im Netz gelesen dass es 24h im Eimer überlebt hat, aber Jahre bei 80cm?
>

Sowas ist auch gut (gibt's auch billiger)

https://www.conrad.de/de/schwimmerschalter-48-vac-1-a-1-schliesser-1-oeffner-elobau-20301202-ip67-1-st-709996.html?gclid=CNXxsPGc4NQCFbEW0wodIwQNIg&insert_kz=VQ&ef_id=WM496gAAAVM-g560:20170628092823:s

Einfach in ein Schutzrohr (KG) einbauen und von oben her in den Tank 
damit.

(das Schutzrohr/Deckel oben   muss/sollte oben ein Loch haben damit 
Luftausgleich gegeben ist.)


 Kurt

von Andre B. (andrebx)


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Hallo noch mal,

Meine Pumpe ist trockenlaufsicher. Allerdings möchte ich eine einfache, 
schnelle Lösung unter anderem weil meine exakte Messung noch ein wenig 
Zeit brauchen wird und ich bal din den Urlaub fahre. Da soll dann nicht 
die Pumpe zu lange trocken laufen.

Das Ganze wird über Arduino gesteuert, ich brauche also kein Relais.

Kurt's Schalter gefällt mir z.B. ganz gut, ist aber auch wieder recht 
fummelig.

Könnte ich nicht einfach zwei Stücke VA-Gewindestange mit Kabeln 
verbinden und in Epoxy vergießen? Bräucte ich spezielle Kabel wenn die 
jahrelang im Wasser hängen sollen oder reicht normale Telefonleitung 
oder sowas?

von X4U (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Wäre sehr dankbar, wenn jemand einen Lösungsvorschlag für mich hätte.

Und wenn du einfach mit nem alten Membranschalter aus ner Waschmaschine 
den Saugdruck der Pumpe misst? Da muss gar nichts in den Tank. Mit nem 
zweiten (höher eingestellten) kannst du auch messen ob das Saugrohr 
verstopft ist.


Vom Einperlverfahren in Wassertanks halte ich wenig. Die Bakterien und 
Algen noch zusätzlich mit Sauerstoff zu versorgen ist selten ne gute 
Idee. Es sei denn du setzt gleichzeitig Fische aus ;-).

von Der Andere (Gast)


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X4U schrieb:
> Die Bakterien und
> Algen noch zusätzlich mit Sauerstoff zu versorgen

Da passiert nix solange der Tank nicht aus durchsichtigem Kunststoff 
besteht.
Die hier sind ja sogar noch halb in der Erde und bleiben damit recht 
kühl.

Durch die Zufluss und Überlaufleitungen kommt 10 mal mehr Sauerstoff 
rein als durch das Einperlen.

von X4U (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Durch die Zufluss und Überlaufleitungen kommt 10 mal mehr Sauerstoff
> rein als durch das Einperlen.

Auch wenn die (Luft)Pumpe im Dauerbetrieb ist?

Ich kenne das so das die Einperlschläuche oft zuwachsen. Aber vermutlich 
kommt Licht dran. Danke für den Tipp.

von Der Andere (Gast)


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X4U schrieb:
> Auch wenn die (Luft)Pumpe im Dauerbetrieb ist?

Wie oft muss er messen? Einmal am Tag vor dem Pumpe an. Da reicht es die 
Pumpe 5 sekunden laufen zu lassen.

X4U schrieb:
> Ich kenne das so das die Einperlschläuche oft zuwachsen. Aber vermutlich
> kommt Licht dran. Danke für den Tipp.

In meinem Fass (1000l steht offen grünes dickes HD-PE mit 50er HT Rohr 
für Zulauf und Überlauf) ist in den letzten 8 Jahren genau einmal das 
Wasser gekippt. Gereinigt wird das Fass etwa alle 2 Jahre.
Das einzige was Probleme macht ist der klare PVC Schlach aussen, der mir 
den Wasserstand anzeigt. Den muss ich 2 mal pro Jahr mit einer 
Reagenzglasbürste und einem Draht reinigen. Das dauert 5min.

von Dennis K. (scarfaceno1)


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Andre B. schrieb:
> Dennis K. schrieb:
>> Gibt´s auch fertig:
>>
>> http://www.votronic.de/index.php/de/produkte/fuell...
>
> Die sind alle zum Durchbohren. Geht wie gesagt bei mir nicht, trotzdem
> Danke!

Die werden aber z.T. von oben montiert und dementsprechend auch gebohrt.
Du müsstest also das Loch nur auf der oberen (zugänglichen Seite) bohren 
die Elektrode montieren und das Signal vom Kabel abnehmen...

von Rainer S. (rsonline)


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von W.A. (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Wäre sehr dankbar, wenn jemand einen Lösungsvorschlag für mich hätte.

Wie wäre es mit einem Radar in einem IP68-Kunststoffgehäuse. Das kann 
dann im Deckel des Tanks montiert werden.

Da tut sich einiges, z.B. IWR1443 von TI
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/iwr1443.pdf

Dazu soll es auch bald ein fertiges Modul geben
https://www.d3engineering.com/assets/uploads/data-sheets/autonomous-systems/D3Eng-IndusRadar-Modules-FactSheet.pdf

von Andre B. (andrebx)


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Rainer S. schrieb:
> http://www.jumo.de/sensoren/fuellstandsmessung.html
>
> http://www.ott.com/de-de/produkte/wasserstand-49/ott-pls-drucksonde-66/

Das sind sicherlich gute Produkte. Habe aber nur Zwischenhändler 
gefunden, bei denen ich ein Angebot anfordert könnte. Bevor ich das 
mache: kann mir jemand sagen was sowas kostet?

von Andre B. (andrebx)


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> Wie wäre es mit einem Radar in einem IP68-Kunststoffgehäuse. Das kann
> dann im Deckel des Tanks montiert werden.
>
> Da tut sich einiges, z.B. IWR1443 von TI
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/iwr1443.pdf
>
> Dazu soll es auch bald ein fertiges Modul geben
> 
https://www.d3engineering.com/assets/uploads/data-sheets/autonomous-systems/D3Eng-IndusRadar-Modules-FactSheet.pdf

Eine gute Idee für die Präzisionsmessung die ich ja noch vorhabe. Da 
habe ich auch an einen LIDAR wie den VL53L0X gedacht.

Hier suche ich aber wie gesagt nach einer robusten Redundanz, die mir 
einfach nur meldet wenn das Fass leer ist. Digital.

von Harald W. (wilhelms)


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Andre B. schrieb:

> Hier suche ich aber wie gesagt nach einer robusten Redundanz, die mir
> einfach nur meldet wenn das Fass leer ist. Digital.

...und dafür wurden schon immmer Schwimmerschalter benutzt, die
schon rein vom Funktionsprinzip recht robust und langlebig sind.

von Andre B. (andrebx)


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> ...und dafür wurden schon immmer Schwimmerschalter benutzt, die
> schon rein vom Funktionsprinzip recht robust und langlebig sind.

Darauf wird es wohl auch hinauslaufen, da werde ich Deinem und Kurts 
Tipp wohl folgen. Haste ja auch schon mal weiter oben geschrieben.

von Andre B. (andrebx)


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> ...und dafür wurden schon immmer Schwimmerschalter benutzt, die
> schon rein vom Funktionsprinzip recht robust und langlebig sind.

Vielleicht bin ich zu doof ;-) Drum noch mal ne Nachfrage. Wenn ich so 
einen Schwimmerschalter, wie von Kurt empfohlen

https://www.conrad.de/de/schwimmerschalter-48-vac-1-a-1-schliesser-1-oeffner-elobau-20301202-ip67-1-st-709996.html

in einem Schutzrohr oder so in meinen Tank hänge - und ich will und kann 
ja wie gesagt nicht von der Seite einbohren - dann hängt das Ding ja 
komplett im Wasser. Und dafür ist es nicht gedacht denke ich. Wird es 
dann nicht am Kabelanschluss undicht und läuft voll? Hält das Kabel was 
da dran hängt es aus jahrelang im Wasser zu sein?

von Der Andere (Gast)


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Andre B. schrieb:
> dann hängt das Ding ja
> komplett im Wasser. Und dafür ist es nicht gedacht denke ich.

Das "Ding" ist mit IP67 spezifiziert. Was das genau definiert siehst du 
hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzart

Für einen Schwimmerschalter am Boden eines Fasses ist das ein Witz und 
völlig untauglich, das müsste mindestens IP68 sein.

von Der Andere (Gast)


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Nachtrag: Wenn ich mir die Verschraubung des Schwimmers anschaue, dann 
ist der eher dafür gedacht daß er oben im Behältnis angeschraubt den 
Zustand "voll" detektieren soll. Dafür würde die Schutzart ausreichen.

von Wolle G. (wolleg)


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Andre B. schrieb:
> Und dafür ist es nicht gedacht denke ich. Wird es
> dann nicht am Kabelanschluss undicht und läuft voll? Hält das Kabel was
> da dran hängt es aus jahrelang im Wasser zu sein?

Man kann Schwimmer und Schalter auch trennen. Der (Hebel)-Schalter wird 
über eine Stange o.ä. mit dem Schwimmer "verbunden". Oberer und untere 
Schaltpunkt wird mit Stellringen, welche sich an der senkrechten Stange 
befinden, festgelegt. Diese "Konstruktion" lief  an Abwassergruben 
jahrelang störungsfrei.

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