Zisterne: Füllstandsberechnung mittels Ultraschallsensor

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Diese Seite beschreibt, wie man den Füllstand einer zylindrischen, liegenden Zisterne mittels 1-Wire Ultraschallsensor messen und in FHEM anzeigen kann.

Die Berechnung des Tankinhalt eines stehenden Zylinders ist dagegen vergleichsweise trivial und kann entsprechend der Anleitung sicher leicht umgesetzt werden.

Aufgabe

Der Wasserstand einer flach liegenden zylindrischen Zisterne soll mittels Ultraschallsensor, der im Dom der Zisterne angebracht ist, möglichst genau gemessen werden.

Komponenten

  • Ultraschallsensor, angesprochen über 1-Wire (DS2423 Counter mit Ultraschallsensor)
  • 1-Wire USB Adapter (hier USB9097)

Berechnung des Tankinhalts

Aufbau der Zisterne

Berechnung eines Kreissegments: [1]

Vorhanden ist der Radius R der Zisterne und der Abstand zwischen Ultraschallsensor und Wasseroberfläche. Von diesem Wert muss der Abstand des Ultraschallsensors zum maximalen Wasserstand der Zisterne abgezogen werden (im Beispiel als Offset direkt eingegeben).

Die Länge der Zisterne ist ebenfalls bekannt.

Die Formel für eine Kreisfläche ist r*r*Pi, von dieser Kreisfläche muss das berechnete Kreissegment abgezogen werden.

Integration in FHEM

Definition des Sensors in der Konfiguration:

define Zisterne OWCOUNT DS2423 A2D993000002 3600
attr Zisterne room OWX

Der verwendete 1-Wire Counter hat zwei Eingänge: A und B. Mit BName wird nur der Wert von Eingang B für die Berechnung benutzt:

attr Zisterne BName USensor

Es ist möglich, direkt einen Offset anzugeben. Das ist der Abstand vom Oberrand der Zisterne bis zum Ultraschallsensor.

attr Zisterne BOffset -32
attr Zisterne BUnit cm|cm

Weitere erforderliche Attribute:

attr Zisterne IODev USB9097
attr Zisterne model DS2423emu
attr Zisterne nomemory 1

Berechnung des aktuellen Wasserstands in cm vom Grund der Zisterne:

define Wasserstand readingsProxy Zisterne:USensor
attr Wasserstand alias Wsserstand (max 160) aktuell in cm
attr Wasserstand group Zisterne
attr Wasserstand room OWX
attr Wasserstand valueFn { (-1*(ReadingsVal("Zisterne","USensor", "160")-160)) }

Berechnung des aktuellen Wasservolumens in der Zisterne:

define Tankinhalt readingsProxy Zisterne:USensor
attr Tankinhalt alias Zisterne (max 10000) aktuell  in Liter
attr Tankinhalt group Zisterne
attr Tankinhalt room OWX

Wichtig: die folgende Attribut-Definition ist ohne Zeilenumbrüche einzugeben:

attr Tankinhalt valueFn { int((0.5*(20106-((6400*(acos(1-((ReadingsVal("Zisterne","USensor", "160")+0)/80)))-(sqrt(160*(ReadingsVal("Zisterne", "USensor", "160")+0)-((ReadingsVal("Zisterne", "USensor", "160")+0)**2))*(80-(ReadingsVal("Zisterne", "USensor", "160")+0)))))))) }

Links