Nachdem ich im zweiten Teil meiner kleinen Arduino-Bastelei-Serie über meine hydrostatische Füllstandsmessung im Frischwasser- und im Grauwassertank berichtet habe (--> Link), möchte ich heute das Geheimnis lüften, welche Technik sich hinter der Anzeige des WC Füllgrades verbirgt:
Um den Füllgrad der WC-Kassette C200 von Thetford zu messen, habe ich zunächst probiert, die Stellung des magnetischen Schwimmers mit mehreren Reed-Kontakten auszumessen. Dieser Schwimmer ist serienmäßig in die Kassette eingebaut und löst bei Erreichen von 80% Füllgrad eine rote LED auf der Toilette aus. Leider bewegt sich der Schwimmer nur zwischen 75% und 80% Füllgrad. Bei kleineren Füllgraden hängt der Schwimmer in der Luft oberhalb des Flüssigkeitsspiegels. Daher kann die Schwimmerstellung nicht zur kontinuierlichen Füllstandsmessung ausgenutzt werden.
Da ich die Kassette nicht anbohren wollte, kamen kapazitive Einbausonden oder auch die hydrostatische Messung als Alternativen nicht in Frage. Auch von außen platzierbare kapazitive Sonden konnten im engen Kassettenfach nicht untergebracht werden. Die Lösung kam schließlich mit zwei Wägesensoren, die ich im vorne im Toilettenfach so auf den Boden geklebt habe, dass die Kassette bei Einschub aufliegt.
Und so sieht es mit eingeschobener Kassette aus:
Solche Wägezellen (50kg body load cells) gibt es im vierer Pack inklusive eines HX711-Messverstärkers für ca. 2 € bei Ali... Für den Einbau muss unter den Sensor ein Metallrahmen geklebt werden, damit die Wägezelle frei schwingen kann. Im Netz gibt es viele Anleitungen zur Verschaltung der Wägezellen und des Messverstärkers. Das folgende Bild zeigt das Messmodul:
Zur Stromversorgung musste kein Kabel neu in das Toilettenfach gezogen werden, sondern konnte von dem serienmäßig eingebauten Reed-Kontakt des Schwimmerschalters abgezweigt werden. Wie bei meinen anderen Projekten wird der 433 MHz-Sender zur Erhöhung der Reichweite mit 10V betrieben. Zur Stromersparnis schläft der Arduino Pro Mini weitestgehend. Er wird nur alle 2 Sekunden aufgeweckt, misst die Anzeige der Wägezellen über einen HX711-Messverstärker, nimmt den Sender über den IRF520 MOSFET-Modul in Betrieb, sendet die Daten, schaltet alles wieder aus und legt sich erneut schlafen.
Nach dem Wiedereinsetzen der entleerten Kassette muss die Messmimik über den Schalter kurz aus- und wieder eingeschaltet werden. Dies sorgt dafür, dass in der folgenden Arduino Set-up Routine zunächst eine Nullpunktsbestimmung erfolgt und die gemessene Tara dann in den folgenden Gewichtsbestimmungen abgezogen wird. Über eine Eichkurve wird aus den so gemessenen Anzeigewerten der Wägezellen der Füllgrad der Kassette bestimmt und vom Sender an die Anzeigeeinheit gefunkt. Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der erhaltenen Füllgrade beträgt ca. 5%-Punkte und genügt meinen Ansprüchen.
Ich weiß natürlich, dass diese Spielerei nichts ist, was man unbedingt braucht. Ein Blick in die geöffnete Toilette genügt meist völlig, um den Füllgrad abzuschätzen. Aber manchmal ist "digital" einfach schöner....