DIY KNX-Tankmonitor (Füllstandsmessung)

[MasterOfPuppets]

Hallo zusammen, nach meinen DIY Statusdisplay Projekt, habe ich nun wieder etwas neues im Aufbau, der KNX-Tankmonitor zur Füllstandsmessung.

Inspiration zur Umsetzung kam selbstverständlich wieder von unseren DIY Göttern WagoKlemme & dreamy1 mit ihrem grandiosem Burli .

Aufbau der Hardware:
20200202_120106.jpg 20200202_120103.jpg 20200202_120159.jpg


Eigenschaften:

• Kontaktlose Messung von Abstand und Temperatur des Mediums z.B. das Wasser in einer Zisterne, Öl im Heizungstank, außerdem die Umgebungstemperatur.
• ToF (Time-of-Flight) Sensor VL53L1X Messreichweite bis zu 4m, MLX6014 dci Infrarot Thermometer zur Kontaktlosen Messung des Mediums und der Umgebungstemperatur.
• Reine Versorgung über Busspannung, keine weitere Hilfsspannung nötig.
• Blickwinkelstabiles 2" IPS Display mit einer Auflösung von 240x320 Pixel, zum Ablesen der Messwerte.
• Abschaltung des Displays durch eigenen "Präsenzmelder" auf der Platine, um Energie zu sparen, wenn niemand auf das Display schaut.
• Messwerte ebenfalls auf dem KNX-Bus verfügbar, durch Anbindung der Platine an den mehrfach bewährten Siemens Busankoppler.
• Unterbringung der Hauptplatine mit Display und Busankoppler in einem wettergeschütztem Polycarbonatgehäuse mit IP67-Zertifizierung.
• Abgesetztes Sensorgehäuse mit 5m Leitung zwischen Sensor und Hauptplatine, Anschluss erfolgt über ein hochwertiges Sensorkabel mit Verschraubung.

Das ganze steckt momentan noch in den Kinderschuhen, da ich nicht so der "Programmierer" bin ist im Moment vieles Trial&Error .
Wollte euch trotzdem nicht dieses Projekt vorenthalten. Wenn das ganze dann fertig ist, kann man selbstverständlich Platinen und Arduino Code über mich beziehen .


Bis dann

[MasterOfPuppets]

Platzhalter1

[dreamy1]

Sauber! Jetzt hat Dich der DIY-Virus aber endgültig erwischt - willkommen im Club

Sind die beiden Sensoren denn beständig gegen Heizöl(dämpfe) und wie planst Du denn die exakte Ausrichtung des Entfernungsmessers? Wäre vielleicht was für den Öltank bei uns, das müsste dann aber beständig und geruchsdicht sein. Ich bin mir da auch nicht sicher, ob das dann am Ende sogar Ex-geschützt sein müsste, das könnte man aber beim Entfernungssensor ggf. mit einer (Glas-)Scheibe als Ex-Barriere lösen.

Idee: Man könnte da vielleicht einfach einen Blindstopfen nehmen (z.B. anstelle des Tankschwimmers) und die Öffnungen für die Sensoren bohren und diese mit dem Stopfen verschrauben und unten ein Glas mit O-Ring...den Infrarotsensor brauche ich nicht, da das Öl im Heizraum immer Raumtemperatur hat.

Da melde ich doch glatt mal Interesse an :-)

[MasterOfPuppets]

Ja der Virus hat mich komplett erwischt .
Nachdem ich das erste mal mit Arduino und BCU experimentiert habe, fallen mir ständig Sachen auf bei denen ich mich mit dem Gedanken erwische: "mhhh das könnte man doch....." und ich mich dann selbst zügeln muss . Jedoch macht es einfach Spaß!

Zum Sensor, wie genau das Gehäuse für die beiden Sensoren aussehen soll, habe ich noch nicht ganz raus, das schöne ist, dass es zumindest für den VL53 passende Abdeckgläser der Firma "Hornix" gibt.
Bei diesem Sensor ist z.B. schon eine Abdeckung dabei https://a.aliexpress.com/_UtQbf.

Für das Thermometer habe ich noch keine Lösung bzgl. Öldämpfe, muss man einfach versuchen, zur Not eben weg lassen.

Um Ex Schutz habe ich mir ehrlich gesagt keine Gedanken gemacht, ich denke nicht dass im Öltank ein Explosionsfähiges Gemisch entsteht. Ich denke man muss es eher dicht hin bekommen um die Geruchsbelästigung zu unterbinden.

Kaputt schneiden kommt definitiv nicht in Frage, Gedankengang war bis jetzt ein Gehäuse (wie schon deine Idee) für die Sensoren zu drucken, dass die Form einer Blindverschraubung hat.

Ausrichtung des Sensor stelle (ich mir zumindest bis jetzt) ganz einfach vor, ist aber mit Aufwand verbunden. Habe es jetzt mal so versucht, wird jedoch schwer um zu setzen sein für einen Öltank, da man nicht einfach mal leer machen kann, oder man wartet bis zum letzten Drücker mit dem Tanken, da brauch es eben Geduld und einen Batzen Kohle um danach wieder Rand voll zu machen :

Sensor montieren, Gefäß komplett entleeren, und per arduino Sketch eine Abstandmessung durch führen, sagen mal das sind jetzt 1500mm = 0 Liter.
Jetzt fülle ich das Gefäß bis zum Maximum und führe eine erneute Messung durch, Ergebnis 50mm. Ich weiß nun, dass mein Gefäß bei maximaler Füllung 1000L fasst, bedeutet nun:

1500mm = 0L
50mm = 1000L

Das ganze wird dann im Arduino mit der Map Funktion skaliert:

int liter = map(mm, 1500, 50 , 0, 1000

Und ebenso in % für den Bargraph:

int percent = Map(liter, 0 1000 , 0, 100

.


Ich fühle mich geehrt, dass du Interesse anmeldest. Gleichzeitig habe ich jedoch Angst, das Ergebnis eines von meinem Projekten dir zu übergeben.
Von der Perfektion deiner Projekte sind meine noch meilenweit entfernt , außerdem bist du einer der härtesten Kritiker hier im Forum, kannst du natürlich auch sein, bei dem was du ablieferst und für beides feier ich dich, jedoch habe ich Schiss eines meiner Teile deinem kritischen und erfahrenen Auge zur Verfügung zu stellen .
Wir können aber gerne ein gemeinsames Projekt draus machen, um das Teil auf dreamy-Niveau zu bringen .

Spaß bei Seite, wenn es fertig ist, bekommst du selbstverständlich auch eine Platine .

[dreamy1]

Nana Pierre,

bloß keine falsche Bescheidenheit, das sieht doch alles sehr gut aus! Ich habe auch mal irgendwann angefangen und für mich war alles Neuland. Genieße es einfach, es macht unglaublich viel Spaß, auch wenn es mal Rückschläge gibt - die hatte ich auch.

Zum Tankstand: wenn man den VL53L1X einmal vorab kalibriert (z.B. an einer Wand o.ä.), muss man das später nicht umständlich am "lebenden Objekt" machen. Das Schöne an eigener Software ist, dass man da auch ohne Probleme "Hüllkurven" hinterlegen kann, da die Tanks meist etwas bauchig sind (dann stimmt später auch die Literangabe). Ansonsten kann man ja auch einfach nur den Füllgrad (bzw. die Flüssigkeitshöhe) als Referenz nehmen, das reicht in den meisten Fällen ja auch.

Also weiter so! Und unterschätze bloß nicht die Freizeit, die dafür draufgeht...ich packe hier seit Tagen nur noch Pakete :-)

[MasterOfPuppets]

Danke für das Lob, ja das ganze ist echt Zeitaufwendig, vorallem wenn man kein Programmierer ist, da sitzt man mühsam 2 Stunden am Sktech und hat gerade einmal ein paar Pixel geschaffen .

Klar geht Freizeit dafür drauf, aber es macht ja Spaß und ist somit ja auch eine Art von Hobby . Wenn die Frau Nachtdienst hat, weiß ich eh nichts mit mir an zu fangen , Motorrad ist schon für den Sommer fit gemacht, da sucht man sich eben eine neue Aufgabe .

Du hast recht, mit Hüllkurven wäre das ganze eleganter, kann sich ja dann derjenige programmieren im Sketch der es mehr drauf hat.
Das ist das Schöne, dass nachher Änderungen immer möglich sind an der Software.

[Sisamiwe]

Hallo,

ich schalte mich hier mal ein, denn ich habe auch schon versucht, den Ölstand in unseren Öltanks der Ölheizung zu messen.
Bislang nur bedingt erfolgreich.

Ich habe das mal mit einem ESP8266 und Ultraschallsensoren probiert. Zur Montage dieser, habe ich passend zu den Blindverschraubungen an den Tanks eine neue gebaut und darin den Senor montiert. Das hat auch gut geklappt, bis der Füllstand eine gewisse Grenze unterschritten hat. Die Ultraschallsensoren senden in einem bestimmten (bereits schmalen) Winkel aus. Nichtdestotrotz ist der Winkel so groß, dass ab einem Füllstand von ca. 50% der Ultraschall nicht mehr (nur) die Öloberfläche getroffen wird, sondern die Tankwand. damit ist die Messung schrott. Die Heizöltanks sind verglichen mit ihrer Höhe doch eher schmal.

Habt Ihr Euch dazu schon mal Gedanken gemacht?

Ich hatte irgendwo mal einen Beitrag gesehen, wo die Messung in einem Rohr stattfindet.z B hier und hier

Kurzum, ich habe auch großes Interesse!
Sagt Bescheid, wenn ich helfen kann.

[MasterOfPuppets]

Hallo Sisamiwe, genau das ist der Grund weswegen ich anstelle des Ultraschallsensor den ToF Sensor einsetzen möchte, erstens der schmalere Abstrahlwinkel, höhere Genauigkeit (1-2mm), und weniger Fehlmessungen. Außerdem habe ich schon öfter von Problemen mit Öldämpfen und Kondenswasser in Verbindung mit Ultraschallsensoren gelesen. Meist sterben diese Sensoren nach kurzer Zeit.

[Sisamiwe]

Ausrichtung des Sensor stelle (ich mir zumindest bis jetzt) ganz einfach vor, ist aber mit Aufwand verbunden. Habe es jetzt mal so versucht, wird jedoch schwer um zu setzen sein für einen Öltank, da man nicht einfach mal leer machen kann, oder man wartet bis zum letzten Drücker mit dem Tanken, da brauch es eben Geduld und einen Batzen Kohle um danach wieder Rand voll zu machen :

Sensor montieren, Gefäß komplett entleeren, und per arduino Sketch eine Abstandmessung durch führen, sagen mal das sind jetzt 1500mm = 0 Liter.
Jetzt fülle ich das Gefäß bis zum Maximum und führe eine erneute Messung durch, Ergebnis 50mm. Ich weiß nun, dass mein Gefäß bei maximaler Füllung 1000L fasst, bedeutet nun:

1500mm = 0L
50mm = 1000L

In den Anleitungen der Öltanks ist meist eine Grafik hinterlegt, die den Zusammenhang zuwischen Füllmenge und Füllstand ergibt. Das könnte helfen.

[Sisamiwe]

Hallo,

da mich das Thema auch schon länger beschäftigt (ich möchte den Heizölstand abfragen), habe ich nach ähnlichen Anwendungen mit im Netz geforscht.

Es gibt unterschiedliche Meinungen zur Messung mit VL63L1X von "Sensor kann Flüssigkeitsstände nicht zuverlässig erfassen" bis hin zu "TippiToppi".
Teilweise sind die Sketches und Druckfiles auch veröffentlicht.

Schaut selbst:
hier, hier, hier, hier, hier, hier

Vielleicht ist was dabei, was hilft.
Beste Grüße

[MasterOfPuppets]

Hallo Sisamiwe diese Threads habe ich auch schon alle durch bevor ich das Projekt gestartet habe, dass bei vielen der Flüssigkeitsstand nicht gut erfasst werden kann, liegt schlicht und ergreifend daran, dass Helligkeit (Tageslicht) den Sensor negativ beeinflusst, da der Sensor dann Schwierigkeiten hat seinen ausgesendeten Laserstrahl auf der Wasseroberfläche ordentlich zu erfassen, da aber eine Zisterne und ein Öltank meist dunkel sind im Inneren und kein Tageslicht eintritt ist die Sache ziemlich unkritisch .

[Sonnengruesser]

Ich hab 2 VL53L0x zur Wasserstands-Pegelmessung am Gartenteich in Verwendung (seit einigen Monaten). Die funktionieren ganz passabel, Messwert schwankt so ca. +-3mm auf 30cm Entfernung.
Problem ist tatsächlich die Ausrichtung. Ich hab die Dinger in einem KG110 Rohr verbaut und schaffe es fast nicht, dass die parallel zum Rohr nach unten schauen. In einem Tank sollte das leichter sein.

[Haiphong]

Ratschlag: Pegelsonde 4-20mA verwenden

Hab in meiner Zisterne seit Herbst die Pegelsonde aus China. Genauigkeit 0,02mA, das sind ca. 20L
Im Öl würde ich nur die von Tecson verwenden.

[MasterOfPuppets]

Haiphong gute Idee mit der Pegelsonde, die brauchen aber meist 24VDC und dann ist es schon wieder vorbei mit einer Busspannung-only Version....

[mwKNX]

Ich hab vor vielen Jahren mal einen solchen Füllstandsmesser mit PIC-Controller gebaut. Allerdings nur zum Auflegen, da mir eine dauerhafte Messung nicht wichtig war. Die Aussage des Herstellers des Ultraschall-Seonsors (SRF02) war damals, dass kurzzeitige Dämpfe kein Problem wären, dauerhaft aber schon.