Abb. Steuerbox mit Pumpe, Drucksensor und Ventilen
In der Facebook Gruppe Raspberry Pi for Boats habe ich eine coole Lösung für eine Füllstandmessung gesehen. Erik aus Finnland hat mit einem Luftdrucksensor eine Überwachung für 4 Tanks konstruiert. Das Funktionsprinzip basiert auf der Verdrängung von Flüssigkeiten in einem Messrohr. Es baut sich dann ein entsprechender Luftdruck im Messrohr aus der proportional zur Füllstandhöhe ist. Das System benutzt eine Pumpe die in einem Schlauchsystem so lange Druck aufbaut bis die Luft am Schlauchende im Tank ausströmt. Je nach Schlauchlänge arbeitet die Pumpe zwischen 5…10 s. Danach wird der statische Druck im Schlauchsystem gemessen, der proportional zum statischen Druck einer Flüssigkeitssäule ist. Damit man 4 Tanks kontrollieren kann, sind im System 5 Ventile verbaut, die ein Verbindung zum jeweiligen Tank herstellt von dem man den Füllstand ermitteln möchte. Mit dieser coolen Lösung umgeht er das Problem des Druckverlustes im Schlauchsystem, weil er vor jeder Messung kurz die Pumpe anlaufen lässt und die entwichene Luft nachfüllt. Ich hatte damals auch mit Schlauchsystemen experimentiert und die Lösung für unbrauchbar gehalten, weil ich den Druckverlust nicht kompensieren konnte. Das Problem war, dass Luft eine sehr geringe Dichte hat und durch Schläuche hindurch diffundieren oder an Schlauchverbindern entweichen kann. Der Luftdruck lässt sich dann nicht über mehrere Tage oder Wochen aufrecht erhalten. Man kann das umgehen indem man durchgängige Metallleitungen ohne Verbinder benutzt, was das Ganze dann aber wieder aufwändiger werden lässt. Ich hatte mich damals in meinem Projekt zur Motordiagnose entschieden, den Drucksensor direkt im Tank einzubauen und die Flüssigkeitssäule direkt zu messen.
Die Lösung von Erik hat den Vorteil, dass man keine gefährlichen Spannungen am Tank hat und man im Prinzip beliebig viele Tanks mit der Methode überwachen kann. Als Auswerteeinheit benutzt er einen Raspberry Pi und zeigt die Messergebnisse auf einer Webseite an. Die ganze Elektronik hat er auf einer einfachen Streifenleiterplatte untergebracht. Das Projekt hat Erik auf seiner Homepage beschrieben.
Im Segeln-Forum findet man eine interessante Diskussion mit weiterführenden Informationen zu diesem Thema.
Abb. Pneumatischer Systemaufbau
Abb. Schlauchende im Tank
Abb. Pumpen- und Ventilansteuerung
Abb. Anzeige- und Bedieneinheit