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274zisterne.ino
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Pneumatische Zisternen-Füllstandsmessung. |
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Start der Messung und Übertragung der Ergebnise über WLAN. |
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Arduino-Bord: "NodeMCU 1.0(ESP-12E Module)" |
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Autor Wolfgang Neußer |
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Stand: 24.10.2021 |
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Hardware: |
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DOIT ESP12E Motor Shield mit L293D Motortreiber |
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Amica NODE MCU ESP8266 12E |
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SparkFun Qwiic MicroPressure Sensor |
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Druckpumpe und Entlüftungsventil aus Oberarm-Blutdruckmesser |
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Messablauf: |
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1. Abluftventil schließen, Druckpumpe einschalten |
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2. Druck kontinuierlich messen |
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Wenn Druckanstieg beendet -> Pumpe ausschalten |
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3. Beruhigungszeit |
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4. Aktueller Druck - atmosphärischen Druck = Messdruck |
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Beispiel: 29810 Pa = 3040 mmH2O = 100% Füllstand |
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5. Abluftventil öffnen |
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// Bibliothek für WLAN
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#include <ESP8266WiFi.h>
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// Bibliothek für die I2C-Schnittstelle
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#include <Wire.h>
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// Bibliothek für den Sensor (Im Bibliotheksverwalter unter "MicroPressure" suchen
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// oder aus dem GitHub-Repository https://github.com/sparkfun/SparkFun_MicroPressure_Arduino_Library )
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#include <SparkFun_MicroPressure.h>
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// Server an Port 80 initialisieren
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WiFiServer server(80); |
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// Konstruktor initialisieren
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// Ohne Parameter werden Default Werte verwendet
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SparkFun_MicroPressure mpr; |
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// Bibliothek für das Flashen über WLAN
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#include <ArduinoOTA.h>
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// Zuordnung der Ein- Ausgänge
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#define VENTIL 5 // GPIO5 (PWM MotorA)
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#define DA 0 // GPIO0 (Richtung MotorA)
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#define PUMPE 4 // GPIO4 (PWM MotorB)
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#define DB 2 // GPIO2 (Richtung MotorB)
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#define SDA 12 // GPIO12 I2C
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#define SCL 13 // GPIO13 I2C
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#define AUF LOW // Ventil öffnen
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#define AUS LOW // Pumpe ausschalten
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#define ZU HIGH // Ventil schliessen
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#define EIN HIGH // Pumpe einschalten
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// Heimnetz Parameter (an eigenes Netz anpassen)
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const char* ssid = "Heimnetz-Name"; |
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const char* pass = "Heimnetz-Passwort"; |
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// An eigene Zisterne anpassen (zur Berechnung der Füllmenge)
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const int A = 3140; // Grundfläche der Zisterne in cm^2 (d * d * 3,14 / 4)
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const int maxFuellhoehe = 3040; // Füllhöhe der Zisterne in mm
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int atmDruck, messDruck, vergleichswert; |
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int messSchritt, wassersaeule; |
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String hoehe = " - - "; |
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String volumen = "- - "; |
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String fuellstand = " - - "; |
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unsigned long messung, messTakt; |
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// **************************************************************************************
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// State-Machine Füllstandsmessung
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//
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void messablauf() { |
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switch (messSchritt) { |
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case 0: // Regelmäßig aktuellen atmosphärischen Druck erfassen
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if (!digitalRead(VENTIL) && !digitalRead(PUMPE)) { |
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atmDruck = messDruck; |
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} |
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break; |
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case 1: // Messung gestartet
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vergleichswert = messDruck; |
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digitalWrite(VENTIL, ZU); |
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digitalWrite(PUMPE, EIN); |
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messung = millis() + 2000; |
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|
messSchritt = 2; |
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|
break; |
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case 2: // warten solange Druck steigt
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if (messDruck > vergleichswert + 10) { |
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vergleichswert = messDruck; |
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|
messung = millis() + 1000; |
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} |
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|
if (wassersaeule > (maxFuellhoehe + 200)) { |
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|
Serial.println("Fehler: Messleitung verstopft!"); |
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|
messSchritt = 4; |
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|
} |
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|
else if (messung < millis()) { |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
messung = millis() + 100; |
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|
messSchritt = 3; |
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|
} |
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|
break; |
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case 3: // Beruhigungszeit abgelaufen, Messwert ermitteln
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if (messung < millis()) { |
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hoehe = String(wassersaeule / 10) + "cm"; |
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volumen = String((wassersaeule / 10) * A / 100) + "L"; |
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|
// Umrechnung Wassersäule in 0 - 100%
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fuellstand = String(map(wassersaeule, 0, maxFuellhoehe, 0, 100)) + "%"; |
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|
Serial.println("Füllhöhe: "+ hoehe); |
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|
Serial.println("Volumen: " + volumen); |
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|
Serial.println("Füllstand: " + fuellstand); |
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|
Serial.println(); |
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|
messSchritt = 4; |
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|
} |
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|
break; |
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case 4: // Ablauf beenden
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digitalWrite(VENTIL, AUF); |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
messSchritt = 0; |
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|
break; |
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default: |
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messSchritt = 0; |
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break; |
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} |
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} |
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void setup() { |
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// Motortreiber-Signale
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// Richtung Motor A
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pinMode(DA, OUTPUT); |
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digitalWrite(DA, HIGH); |
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|
// PWM Motor A
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pinMode(VENTIL, OUTPUT); |
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|
digitalWrite(VENTIL, AUF); |
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// Richtung Motor B
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pinMode(DB, OUTPUT); |
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|
digitalWrite(DB, HIGH); |
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|
// PWM Motor B
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|
pinMode(PUMPE, OUTPUT); |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
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|
Serial.begin(115200); |
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|
delay(10); |
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|
Serial.println(); |
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// I2C initialisieren mit 400 kHz
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Wire.begin(SDA, SCL, 400000); |
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// Drucksensor initialisieren
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// Die Default-Adresse des Sensors ist 0x18
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// Für andere Adresse oder I2C-Bus: mpr.begin(ADRESS, Wire1)
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if(!mpr.begin()) { |
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|
Serial.println("Keine Verbindung zum Drucksensor."); |
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|
while(1); |
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} |
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// WiFi initialisieren
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WiFi.mode(WIFI_STA); |
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|
Serial.println("Verbindung zu " + String(ssid) + " wird hergestellt"); |
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|
WiFi.begin(ssid, pass); |
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|
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { |
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|
delay(500); |
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|
Serial.print("."); |
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|
} |
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|
Serial.println(); |
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|
server.begin(); |
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|
Serial.println("Server ist gestartet"); |
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|
Serial.print("IP-Adresse: "); |
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|
Serial.println(WiFi.localIP()); |
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ArduinoOTA.onStart([]() { // Pumpe und Ventil ausschalten beim Flashen
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|
digitalWrite(VENTIL, AUF); |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
messSchritt = 0; |
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}); |
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|
// Passwort zum Flashen
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|
ArduinoOTA.setPassword((const char *)"esp8266"); |
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|
// OTA initialisieren
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|
ArduinoOTA.begin(); |
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|
messTakt = 0; |
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|
messSchritt = 0; |
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atmDruck = 97400.0; // Augangswert Atmosphärendruck in Pa
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} |
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void loop() { |
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static String inputString; |
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// OTA-Service bedienen
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|
ArduinoOTA.handle(); |
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|
yield(); |
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// Kommandos über serielle Schnittstelle
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if (Serial.available()) { |
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|
char inChar = (char)Serial.read(); |
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if ((inChar == '\r') || (inChar == '\n')) { |
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|
if (inputString == "?") { |
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|
Serial.println("Kommandos: "); |
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Serial.println("p1 = Pumpe EIN"); |
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|
Serial.println("p0 = Pumpe AUS"); |
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|
Serial.println("v1 = Ventil ZU"); |
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|
Serial.println("v0 = Ventil AUF"); |
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|
Serial.println("start = Messung starten"); |
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|
Serial.println(); |
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|
} |
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|
else if (inputString == "p1") { |
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|
Serial.println("Pumpe EIN"); |
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|
digitalWrite(PUMPE, EIN); |
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|
} |
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|
else if (inputString == "p0") { |
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|
Serial.println("Pumpe AUS"); |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
} |
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|
else if (inputString == "v1") { |
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|
Serial.println("Ventil ZU"); |
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|
digitalWrite(VENTIL, ZU); |
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|
} |
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|
else if (inputString == "v0") { |
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|
Serial.println("Ventil AUF"); |
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|
digitalWrite(VENTIL, AUF); |
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|
} |
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|
else if (inputString == "start") { |
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|
if (messSchritt == 0) { |
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|
Serial.println("Messung gestartet"); |
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|
messSchritt = 1; |
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} |
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} |
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inputString = ""; |
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} else inputString += inChar; |
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} |
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// Alle 10 ms Sensorwert auslesen
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if (messTakt < millis()) { |
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// Messwert in Pascal auslesen und filtern
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messDruck = ((messDruck * 50) + int(mpr.readPressure(PA))) / 51; |
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// Umrechnung Pa in mmH2O
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wassersaeule = (messDruck - atmDruck) * 10197 / 100000; |
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if (wassersaeule < 0) wassersaeule = 0; |
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|
messTakt = millis() + 10; |
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} |
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|
// Sicherheitsabschaltung der Pumpe bei Überdruck
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if ((messSchritt == 0) && (wassersaeule > (maxFuellhoehe + 300))) { |
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|
digitalWrite(PUMPE, AUS); |
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|
Serial.println("Überdruck. Messleitung verstopft!"); |
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} |
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// State-Machine
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messablauf(); |
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// Start der Messung und Übergabe des letzten Ergebnisses bei jeder Client-Anfrage
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WiFiClient client = server.available(); |
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if (client) { |
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client.print("<head><title>Fuellstandsmesser</title>"); |
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client.print("<meta charset=\"utf-8\" http-equiv='refresh' content='10'>"); |
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|
client.print("<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0' /></head>"); |
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|
client.print("<h1>Füllstand Zisterne</h1><br>"); |
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|
client.print("<table>"); |
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|
client.print("<tr><td><b>Füllhöhe:</b> </td><td>"); client.print(hoehe); client.print("<br></td></tr>"); |
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|
client.print("<tr><td><b>Volumen:</b> </td><td>"); client.print(volumen); client.print("<br></td></tr>"); |
||||
|
client.print("<tr><td><b>Füllstand:</b> </td><td>"); client.print(fuellstand); client.print("<br></td></tr>"); |
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|
client.print("</table>"); |
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|
if (messSchritt == 0) messSchritt = 1; |
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|
} |
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} |
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