Brunnen Füllstandsmessung
Theorie
Schwimmer |
Hierbei handelt es sich um einen Schwimmkörper, welcher auf der Wasseroberfläche liegt und sich mit dieser mitbewegt. Über einen "Arm" wird ein veränderlicher Widerstand beeinflusst und so eine Widerstandänderung herbeigeführt. Dieses Verfahren ist allerdings nur geeignet, wenn sich der Füllstand nur gering (als einige Zentimeter) ändert. Bei größeren Pegeländerungen (>1m) ist die Schwimmer/Arm Konstruktion relativ aufwendig und störanfällig. |
Ultraschall |
Dabei wird mittels eines Ultraschallsenders die Wasseroberfläche "beschallt" und die Reflexionszeit mit einem Empfänger gemessen. Die Laufzeit der Schallwelle ist direkt proportional zur doppelten Entfernung der Sende-, Empfangseinheit zur Wasseroberfläche. Dabei sind sehr genaue Messungen möglich. Allerdings ist bei tiefen Brunnen (<5m) bzw. größeren Pegelunterschieden (>3m) keine Messungen mehr möglich. Zumindest nicht mit vertretbarem Aufwand. |
Luftdruck |
Wird ein mit Luft gefülltes Rohr in Wasser getaucht, so wird die in dem Rohr enthaltene Luft komprimiert, und somit der Druck erhöht. Diese Druckänderung kann gemessen werden (Spannung). Je höher das Wasser steigt, je höher der Druck. Mit diesem Messverfahren sind Genauigkeiten von 10..20cm erreichbar. Einen entsprechenden Drucksensor vorausgesetzt (Messbereich), gibt es praktisch keine Höhen/Pegelgrenze. Messungen bis zu 10m Pegeldifferenz sind durchaus realistisch. |
Es gibt natürlich noch viele weitere Verfahren, die mehr oder weniger geeignet sind.
Praxis
Für mei
n konkretes Vorhaben entschloss ich mich für die "Luftdruck" Variante. Zu messen war der Füllstand eines Brunnens mit einer Tiefe von ca. 9m. Dabei schwankt der Wasserstand von 0,5m bis 5,5m. Also einer Diffenez von 5m.
Als Drucksensor kommt ein MPX5100 zum Einsatz. Dabei handelt es sich um einen Differenzdrucksensor. DIeser misst den Druck im Rohr und den Aussendruck. Der Differenzdruck ist, wie oben beschrieben, proportional dem Füllstand.
Als "Messrohr" werden 3 x 3m lange PVC Installationsrohre zusammengesteckt und mit Silikon luftdircht verklebt. Am oberen Ende wird ein Aquariumschlauch befestigt (Achtung! alles Luftdicht verkleben). Da andere Ende des Schlauches wird am Sensor aufgesteckt.
Die so gemessene Spannungsdifferenz kann leicht mit einer Schaltung augewertet werden. Als erste Variante kam ein LM3915 zum Einsatz, so dass die Füllhöhe direkt mit LED's angezeigt wurde. Später ersetzte ich die Auswertung durch einen Arduino. Dieser liefert seine Daten via WLAN-Shield an eine Server, wo sie aufbereitet werden.