Füllstandmesser mit ESP-01

Ursprünglich war das von Anfang an meine Intention gewesen, nur habe ich nicht ausführlich genug recherchiert und somit nur die zweitbeste Lösung eines hydrostatischen Füllstandmessers mit analogem Drucksensor realisiert. Außerdem hatte ich die analogen Sensoren noch von einem anderen Projekt in der Schublade liegen :)

Nach intensiver Recherche im Netz bin ich jetzt auf einen Hersteller gestoßen, der, sogar relativ preiswert, Drucksensoren mit I²C Schnittstelle anbietet. Somit ist der Weg Richtung ESP-01 als steuerndes Element nicht mehr versperrt.

Die Firma CFSensor bietet mit der Serie XGZP6859D eine Reihe kalibrierter Drucksensoren mit unterschiedlichen Messbereichen an. Für unsere Zisterne mit maximal 1,3 m Wasserpegel kommt die Version mit 40 kPa, also 4 m Wassersäule in Frage, die genaue Bestellbezeichnung lautet XGZP6859D 040KPG.

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Da der ESP-01 mit 3,3 V betrieben wird, der Pumpenmotor wieder mit 5 V, liegt es nahe, die Versorgung über ein USB Netzteil zu erledigen, wie es auch schon bei der Wortuhr realisiert ist. Es stellte sich aber heraus, dass ein geläufiges USB-Netzteil offenbar nicht genug Wumms hat, um den ESP-01 zu starten und gleichzeitig den Motor anlaufen zu lassen. Das passiert leider, weil der Ausgang für den Motor keinen PullDown erhalten darf, sonst läuft der ESP nicht an. Nach dem Anlauf des ESP wird der Pin aktiv auf LOW geschaltet und der Motor stoppt wieder. Deshalb bekommt das Teil eine Niederspannungsbuchse für ein normales 5 V Steckernetzteil spendiert.

Der Drucksensor und das OLED Display teilen sich den I²C Bus, ein Taster mit PullUp dient zur Steuerung der Anzeige und zum Start der Pumpe für die Messung. Damit sind alle vakanten Pins am ESP-01 aufgebraucht.

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Die Platine wird einseitig so geroutet, dass sie auf das vorhandene Unterteil des Füllstandmessers mit DigiStump passt. Eine Drahtbrücke muss anstelle der rot markierten Verbindung eingelötet werden.

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Da der Druckstutzen des I²C Sensors minimal dünner ausfällt als bei seinem analogen Vorgänger, wird eine Dichtung aus 7 mm Silikonschlauch eingebaut. Die Pumpe erhält ebenfalls eine Dichtung, sicher ist sicher. Die Bohrungen für die beiden Dichtungen sind im Bild unten hellgrün hervorgehoben.

Die beiden Bohrungen haben unterschiedliche Durchmesser. Der Pumpenstutzen hat 3 mm Durchmesser und weitet den 7 x 3 mm Silikonschlauch etwas auf, hier ist die Bohrung also 7,5 mm durchmessend ausgeführt. Der Stutzen am Sensor ist dünner als der Innendurchmesser des Silikonschlauchs, deshalb dient eine Bohrung mit einem Durchmesser von nur 6,5 mm zum Verkleinern der lichten Weite des Schlauchs. Der Silikonschlauch stammt ursprünglich von einer Einrichtung zur Synchronisation von Mehrzylindermotoren.

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Fertig zusammengebaut  präsentiert sich das Prachtstück so:

Man sieht, im gegebenen Fall sind die recht hohen Steckbuchsen von Vorteil. Sowohl die  Niederspannungsbuchse als auch der Schraubanschluss für den Motor passen sauber unter Display bzw. ESP-01.

Bis hierhin die mechanischen Vorarbeiten.

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Das Programm für den ESP-01 ist natürlich komplett anders aufgebaut als bei der Variante mit DigiStump, hier gibt es also eher keine Synergieeffekte. Zum einen soll der ESP ja über WLAN erreichbar sein und seine Messwerte im Browser ausgeben, zum anderen soll er aber auch das OLED Display am Gerät bedienen, so dass vor Ort die wesentlichen Messwerte, Wasserstand in der Zisterne und daraus abgeleitet das vorhandene Volumen, beobachtet werden können.