Wasserstand bzwl Pegelstand Sensor

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  • Guten Tag liebe Raspberry Community,

    aufgrund der ganzen extremen Regenfälle und der darauf folgenden Hochwasser Situationen in Deutschland möchte ich gerne den Pegelstand unserer Brunnen Bohrung im Keller mit einem Sensor messen und die entsprechenden Daten an meinen Raspberry übergeben. (Aufgrund des Hochwasser drückt sich nun auch das Grundwasser hoch, sodass ich Gefahr laufe, dass mein Keller vollaufen könnte.)

    Da ich in Sachen Hardwareprogrammierung noch relativ frisch bin, allerdings lerfähig, würde ich mich um etwas Hilfestellung freuen und hoffe hier bei euch richtig zu sein ^^ .

    Gegebenheiten:

    • 150mm Durchmesser Platz (KG Rohr)
    • ca. 10m tiefe Bohrung
    • regulärer Grundwasserstand beträgt ca. 7m ab Kellerboden
    • Raspberry 3b und 4b vorhanden

    Was sind meine Vorstellungen:

    • Messung des Grundwasserstandaes ab ca. 3-4m tiefe
    • Genauigkeit bei +/- 10cm

    Meine Frage ist nun also, welche Hardware bzw. welche Sensoren sind für mein Vorhaben die richtigen/empfehlenswertesten.

    Selbstverständlich möchte ich mich nicht vollständig darauf verlassen und werde den Stand denoch auch noch weiterhin manuel prüfen, jedoch ist dies eine tolle Absicherung und ein angenehmes Gefühl wenn man das Haus über eine längere Zeit verlässt und damit eine gewisse Übersicht für unterwegs hat. :/

    Ich danke schonmal für alle Bemühungen, Ideen und Vorschläge im voraus!

  • Hallo MaisKolben,

    ein paar Kunden von mir verwenden den folgenden Messaufbau samt entsprechendem Drucksensor (DC 4-20mA Flüssigkeitssensor), um den Wasserstand bei solch widrigen Gegebenheiten zu bestimmen:

    Wenn du die Software dafür nicht selber entwickeln möchtest, findest du auf der PiDS-Seite weitere Infos zum Projekt.

    Die Messung mit einem Ultraschallsensor wird wahrscheinlich aufgrund der Enge im KG-Rohr nicht zuverlässig funktionieren.

    VG

    TGD

  • Zur kontaktlosen Pegelmessung werden oft Time-of-Flight (ToF)-Sensoren eingesetzt, die eine Distanz aus der Zeitdifferenz zwischen der Abstrahlung eines Signals und dem Empfang des reflektierten Signals berechnen. Die preiswerteste Variante wäre der auch von TGD schon genannte Ultraschallsensor, wobei diese oft durch Ungenauigkeiten und Fehleranfälligkeiten auffallen, die sich aus dem relativ breiten Abstrahlwinkel des Ultraschallsignals und der daraus resultierenden Möglichkeit von Fehlreflektionen ergeben. Eine präzisere ToF-Variante wäre ein Laser-Sensor, der als Signal einen (unsichtbaren) Lichtstrahl nutzt. Ich habe für ein Projekt einen solchen (VL53LOX) im Einsatz, der eine Auflösung/Genauigkeit im Millimeterbereich aufweist. Problem bei dem ist allerdings der dafür reduzierte Messbereich (bis 2m). Da du eine deutlich geringere Präzision benötigst, würde der vielleicht auch außerhalb der Spezifikation noch verwertbare Ergebnisse liefern (kann den Messbereich leider nicht testen, da fest verbaut). Oder vielleicht gibt es Alternativen mit möglicherweise geringerer Präzision und dafür größerem Range.

  • Weit einfacher und zuverlässiger ist da vielleicht doch ein einfacher Schwimmschalter, wie er an jeder hundsgewöhnlichen Schmutzwasserpumpe dran ist.

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  • Guten Morgen zusammen.

    Weit einfacher und zuverlässiger ist da vielleicht doch ein einfacher Schwimmschalter, wie er an jeder hundsgewöhnlichen Schmutzwasserpumpe dran ist.

    Ich sehe hier nur das Problem, dass der Schwimmschalter nur ein "Ein und Aus" kennt. Ich bekomme hier ja keine Meldung zum aktuellen Wasserstand, sondern nur höchstens die Möglichkeit, eine einmalige Rückmeldung ab einem einzigen festgelegten Punkt zu erhalten.

    Das bringt mir nur leider wenig, wenn er bei vllt. 1m eine Meldung gibt, das Wasser aber über mehrere Tage hinweg nur cm für cm ansteigt, oder in einer Nacht um einen halben Meter. Die Rückmeldung ist in dem Sinne unzuverlässig bzgl. der Gefahreneinschätzung, wann man bspw. schleunigst nach Hause reisen müsste, um alles im Keller zu retten, wenn man unterwegs ist.

    Natürlich könnte man dies vermutlich nun mit mehreren Schwimmschaltern lösen, sodass jeder bei einer bestimmten Position/Metereinheit Rückmeldung gibt, allerdings stelle ich mir das Platztechnisch schwierig vor, wenn dann auf einmal 5 Schwimmer auf der Wasseroberfläche schwimmen und das Polyrohr der Gartenpumpe mit 30mm auch noch drin hängt.

    Insgesamt suboptimal, dennoch ein Löungsansatz mit dem man im Notfall arbeiten könnte.

    ich danke auf jeden Fall für die Mühe!

    Zur kontaktlosen Pegelmessung werden oft Time-of-Flight (ToF)-Sensoren eingesetzt, die eine Distanz aus der Zeitdifferenz zwischen der Abstrahlung eines Signals und dem Empfang des reflektierten Signals berechnen. Die preiswerteste Variante wäre der auch von TGD schon genannte Ultraschallsensor, wobei diese oft durch Ungenauigkeiten und Fehleranfälligkeiten auffallen, die sich aus dem relativ breiten Abstrahlwinkel des Ultraschallsignals und der daraus resultierenden Möglichkeit von Fehlreflektionen ergeben. Eine präzisere ToF-Variante wäre ein Laser-Sensor, der als Signal einen (unsichtbaren) Lichtstrahl nutzt. Ich habe für ein Projekt einen solchen (VL53LOX) im Einsatz, der eine Auflösung/Genauigkeit im Millimeterbereich aufweist. Problem bei dem ist allerdings der dafür reduzierte Messbereich (bis 2m). Da du eine deutlich geringere Präzision benötigst, würde der vielleicht auch außerhalb der Spezifikation noch verwertbare Ergebnisse liefern (kann den Messbereich leider nicht testen, da fest verbaut). Oder vielleicht gibt es Alternativen mit möglicherweise geringerer Präzision und dafür größerem Range.

    Die Variante mit dem Laser-Sensor finde ich sehr interessant und tatsächlich ansprechend. Prinzipiel reicht auch eine genaue Messung ab 2 Metern vollkommen aus, um den wichtigen Gefahrenbereich abzudecken. Alles darüber kann auch ruhig ungenauer sein.

    Ich werde mir das Ganze mal genauer ansehen und dann auch vermutlich mal umsetzen.

    Nachtrag:

    Ich habe hier unteranderem einen ToF Sensor gefunden, der bis zu 400cm im Millimeter Bereich misst und das sogar im dunkeln genauer, als im hellen, was mir noch mal in einem weiteren Punkt sehr entgegen kommt. https://buyzero.de/products/vl53l…sensor-breakout

    Ich danke euch allen für die Lösungsansätze und vorallem schnelle Rückmeldung!

    Ich werde mich in den kommenden Tagen mal an die Umsetzung wagen und dann natürlich auch nochmal Rückmeldung geben, wie das Endergebnis geworden ist und ob die Funktion meinen Vorstellungen entspricht bzw. mich zufrieden stellt.

    Einmal editiert, zuletzt von MaisKolben (21. Juli 2021 um 09:56)

  • Eine einfache und sehr zuverlässige Lösung ist ein Rohr mit mehreren innenliegenden Reedschaltern oder Hall-Sensoren, das senkrecht im Schacht steht. Drumherum ein Schwimmring mit Ringmagnet, der in der jeweiligen Höhe den Magnetkontakt auslöst. Will man auf Nummer Sicher gehen, müsste man so viele Sensoren anbringen, dass stets mindestens einer davon ein Signal liefert. Andernfalls muss die Software sich merken, wo der Magnet zuletzt detektiert wurde und jeweils nur auf ein neues Signal reagieren, wenn der Ring steigt oder fällt und einen anderen Sensor auslöst.

    Ich hab so einen Schwimmringauslöser an der Kondeswasserpumpe einer Klimaanlage gesehen - dort natürlich nur mit einem einzelnen Magnetkontakt. Schlicht aber sehr wirkungsvoll. Das geht mit mehrere Kontakten sicher ebenso. Vorteil ist, dass die Kontakte selbst im Rohr komplett vor dem Wasser geschützt sind. Und der Schwimmring ist weniger Störanfällig als andere mechanische Schalter.

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