Meine Zisterne sollte Füllstandsanzeige erhalten, die mittels ESP8266 über mein Wlan abrufbar ist. Analog meines Beitrags Öltanküberwachung Mqtt ESP8266 Ultraschall, habe ich mit selbem Prinzip eine Füllstandsanzeige für die Zisterne konstruiert. Der Aufbau ist prinzipiell identisch. Allerdings gab es bei diesem Anwendungsfall einige Besonderheiten.
- Das WLAN Signal des ESP8266 ist aus einer 3 m tief im Erdreich vergrabenen Betonzisterne nicht mehr zu messen. Eine Montage neben der Zisterne im Freien wäre möglich gewesen, wollte ich für mich aber vermeiden.
- Ich setzte das Ultraschall-Modul AJ-SR04M ein. In der Anleitung steht, dass der Sensor eine Temperaturabhängigkeit besitzt und die analoge Messleitung ist definitiv zu kurz für die Strecke ins Haus. So muss die Messung in der Nähe des Sensors erfolgen.
Daraus ergaben sich folgende Probleme für mich
- Wie bekomme die Stromversorgung in die Zisterne
- Wie bekomme ich die Messdaten aus der Zisterne.
Inhalt
Lösungsansatz Füllstand
Mein Lösungsansatz ist es, den ESP8266 im Haus zu installieren und den Sensor mit Ultraschall-Modul AJ-SR04M im Einstiegsschacht der Zisterne anzubringen. Zusätzlich habe ich hier noch eine Steckdose für eine spätere Tauchpumpe angebracht.
Signal und Spannungsversorgung AJ-SR04M zu ESP8266
In meinem Fall sind es vom Haus bis zur Zisterne 5 m Kabelweg. Ich verwende ein geschirmtes 4 x 0,22 mm² Kabel, dass ich im Erdreich, geschützt mit Wellrohr, zusammen mit der Spannungsversorgung für die Steckdose eingebracht habe. Bei dieser Länge von Leitung ist der Spannungsabfall sehr gering. Sodass ich keine Bedenken hatte, dass der Sensor unter einer zu geringen Spannungsversorgung zu leiden hat. Der AJ-SR04M kann in einem Spannungsbereich von 3,0V bis 5,5V betrieben werden.
Das gilt aber nur für die Spannungsversorgung. Das Signal der Messleitung von AJ-SR04M zu ESP8266 kann hier recht schnell an seine Grenzen kommen. In meinem Fall erhielt ich für meine Entfernung nach einem Testlauf verlässliche Daten.
Das muss aber nicht immer klappen und vielleicht ist zu überlegen, ob die Entfernung eine andere Art der Kommunikation benötigt. RS-232 oder MAX323 zum Beispiel. Dabei könnte dann auch eine höhere Versorgungsspannung genutzt werden, die danach auf die benötigten 3,0V bis 5,5V verringert werden.
Je nach Projekt lässt sich die Leitung und die einzelnen Komponenten außerhalb des Erdreichs testen. Das wäre zu empfehlen.
Komponenten für Füllstandsmessung
- Gehäuse AliExpress
- ESP8266 Microcontroller WEMOS D1 Mini AliExpress
- Ultraschallsensor AJ-SR04M AliExpress
- 5V Stromversorgung L7805 AliExpress
Aufbau
Ich habe einen Graben zwischen Haus und Zisterne ausgehoben und das Wellrohr mit beiden Leitungen in 60 cm Tiefe vergraben. Für die Einführung in die Zisterne konnte ich einen Ziegel entfernen. Mit einer Bohrung durch die Hauswand waren die Kabel schnell ins Innere gebracht. Der Durchbruch wieder ordnungsgemäß verschlossen werden.
Anbringung Ultraschall-Sensor
Den Ultraschallsensor des AJ-SR04M habe ich in einem ca. 1,20 m langen Aluminiumrohr eingesteckt und das Kabel am anderen Ende herausgeführt. Damit konnte ich die Distanz zwischen Schachtwand und Wasseroberfläche so verkürzen, dass mein Sensor ca. 20 cm über der Wasseroberfläche hängt. Der AJ-SR04M benötigt einen Mindestabstand von ca. 20 cm. Das ist dem Datenblatt zu entnehmen. Auch die Abstrahlung der Signale gilt es zu berücksichtigen. Ist der Sensor zu weit an der Schachtwand, wird das Signal von der Schachtwand oder anreflektiert. Bei der Auswahl des Aluminiumrohrs habe ich den Durchmesser des Sensors berücksichtigt. Zwei Schellen halten das Rohr an Ort und Stelle.
Anbringung AJ-SR04M Messplatine
Die Messplatine habe ich im wasserdichten Steckdosengehäuse untergebracht. So könnte ich den Sensor austauschen, falls dieser irgendwann erneuert werden müsste. Die zusätzliche Steckdose habe ich für eine spätere Tauchpumpe vorgesehen. Da die AJ-SR04M-Messplatine von beiden Seiten angeschlossen wird, konnte ich die feste Verkabelung zum Haus im Inneren des Gehäuses unterbringen und den steckbaren Sensor von der Vorderseite anbringen.
Anschluss ESP8266
Die Spannungsversorgung habe ich direkt an den ESP8266 angeschlossen. Die Datenleitungen sind an PIN D6 und D7 verbunden. Bei meinem ESP möchte ich den externen Antennenanschluss verwenden. Mein Kellerraum schirmt sehr gut Wlan Signale ab. Die zusätzliche Antenne verbessert den Empfang und die Sendeleistung. Diese Komponenten habe ich in einer Aufputzdose neben dem Durchbruch angebracht. Die Stromversorgung habe ich über ein handelsübliches Microusb-Ladekabel hergestellt.
Die Software ist analog der Software aus meinem Projekt Öltanküberwachung Mqtt ESP8266 Ultraschall verwendbar.
Ich sammle die Sensordaten meiner verschiedenen Projekte auf einem zentralen Server. Dafür übertrage ich die Messergebnisse per WLAN und MQTT. Den Source dazu habe ich auch im Projekt Öltanküberwachung Mqtt ESP8266 Ultraschall angefügt.
Aussicht
Ich verwende die Messdaten aus meiner Zisterne aktuell nur zur Anzeige und speichere die Daten für mögliche „historische“ Rückschlüsse.
- Möglich wäre natürlich auch, die Daten direkt als Webseite vom ESP8266 abzurufen.
- Als Trockenlaufschutz für eine Tauchpumpe.
- Als Leckageschutz, um Undichtigkeiten der Zisterne zu erkennen.
- Niederschlagsmessungen im weitesten Sinn.
