Hladinoměr do studny

Hladinoměr se skládá ze dvou jednotek, měřící a zobrazovací.  Měřící jednotka umístěná v krabičce ve studni je postavena na procesoru ATmega328P s převodníkem HX711, váhovým senzorem 5kg a teplotním čidle DS18B20. Na váhovém senzoru je zavěšený zatížený trubkový plovák ponořený ve vodě studny cca 10cm ode dna a nad max. hladinu přesahuje 40cm.

Původně se hladina ve studni měřila občas pomocí provázku a závaží, ale někdy se stalo, kdy bylo vody tak málo, že čerpadlo běželo naprázdno, což není optimální. V roce 2020 jsem koupil na Aliexpressu ultrazvukový měřič hladiny s bezdrátovým přenosem na LCD displej, ale ten začal asi po půl roku provozu posílat na displej nesmyslné hodnoty a nepomohla ani výměna ultrazvukového senzoru, čip v ultrazvukové měřící jednotce je zalitý epoxidem a cely DPS zalakovaný.

Inspiraci pro nový způsob měření hladiny vody ve studni jsem bral tady:
MĚŘENÍ VÝŠKY HLADINY VE STUDNI – “GHETTO STYLE”
Hladinoměr

Trubkový plovák je z PPR vodovodní trubky 20×2,8mm PN16. Ve studni jsem měl max. zaznamenanou hladinu 2,7m zvolil jsem podle toho délku plováků. Ve svém případě jsem použil 3m trubky s vloženou zátěží ocelové  kulatiny o průměru 12mm délky 73cm. Trubka je na spodní straně uzavřena navařeným víčkem a na horní druhé jsem konec trubky nahřál horkovzduškou a pak zmáčkl aby se trubka spolehlivě uzavřela a dala se zavěsit.  Plovák je zavěšený na polotvrdý nerezový drát průměru 1mm. Pod skříňkou senzoru je pak drát rozdělen přes hliníkovou karabiny pro snadnější manipulaci při kalibraci.

Zjišťování výšky hladiny je na principu vážení částečně zatíženého trubkového plováku ponořeného ve vodě, který voda nadnáší tím více čím je hladina vyšší. Do trubky je nutné dát závaží protože by jinak na vodě plavala.
Velikost závaží jsem určil zkusmo nejprve se zavěšenou a ponořenou trubkou ve studni s horním koncem otevřeným a zvážením závěsnou digitální váhou. Váha neponořené sondy byla  cca 1,1kg a ponořená sonda při hladině cca 2,5m měla váhu cca 0,4kg. 
Měřící jednotka posílá data do zobrazovací jednotky po kabelu přes rozhraní RS485 a je z této jednotky i napájená napětím 9-12V DC.

Pro zobrazovací jednotku sem použil Arduino Nano a grafický TFT displej 1,8“, který mi doma zahálel. Ovládaní a nastavování je pomocí tří tlačítek, tlačítka jsou na kousku univerzální DPS. Jednotku mám dále osazenou WiFi modulem Wemos a data odesílám na EmonCMS server. Jednotka je zabudovaná do plastové skříňky a pro napájení je použit ext. spínaný napáječ 12V.

Jednotka má i jednoduché menu, přes které se dá hladinoměr zkalibrovat a nastavit parametry. Do menu se vstupuje stiskem tlačítka nahoru a dolů současně. Při zobrazení menu a nestisknutí žádného tlačítka se zobrazení vrátí po 15s do základní obrazovky. Tlačítkem OK je možné se ze základní obrazovky přepnout na obrazovku se zobrazením dat přicházejícím z měřící jednotky a uložených hodnot z měřící jednotky pro nulovou a kalibrační hladinu.

MENU

Nul. hladina – plovák se zavěsí bez ponoření do vody na měřící jednotku a tlačítky nahoru nebo dolů se změní hodnota v menu na ANO a stiskne tlačítko OK pro uložení hodnoty.

Kal. hladina – plovák se zavěsí volně do trvalé polohy cca 10cm nad dno, nesmí se dotýkat stěny studny. Pomocí závaží a jutového provázku změříme skutečnou hladinu vody ve studni a tuto zadáme v cm v této položce menu a stiskne tlačítko OK pro uložení hodnoty.

Stav 100% – tady se nastaví pro grafické sloupcové a % zobrazení max. hladina, která může ve studni být, pro uložení stiskneme tlačítko OK.

Prumer studny – nastavíme vnitřní průměr studny v cm pro přepočet a zobrazení objemu vodu v litrech, pro uložení stiskneme tlačítko OK.

Min. hladina – nastavení minimální hladiny v cm, kdy se spustí zvuková signalizace a aktivuje se blokovací relé pro případné blokování čerpadla, které studnu čerpá proti chodu na sucho, pro uložení stiskneme tlačítko OK.  Hystereze je 10cm. Zvukovou signalizaci je možné odstavit kterýmkoliv tlačítkem nebo se odstaví sama při vystoupání hladiny nad min. hladinu + hystereze.

Podsviceni – nastavení podsvícení displeje, pro uložení stiskneme tlačítko OK.

Odesílání dat na server EmonCMS je zajištěno pomocí Wifi modulu Wemos s ESP8266 kde v software využívám upraveny WifiManager Kena Taylora, kde se nastaví připojení k WiFi síti,  adresa, port, ID a API klíč serveru Emoncms. Na server Emoncms se odesílá výška hladiny, objem vody, teplota a síla signálu Wifi. Program je zkompilovaný a nahraný do modulu přes Arduino IDE (1.8.5) s doinstalovanou podporou pro ESP8266. Před kompilaci je potřeba mít v Manažeru desek Arduino IDE podporu pro ESP8266 ve verzi 2.4.1, nejnovější verze způsobují chyby překladu. Více o použití wifi manageru postup konfigurace je podobný jako v článku o odesílaní údajů z měniče Siton.

Download:

Hladinoměr SW

Hladinoměr PCB