Trenntoilette – Urin-Stand messen

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Aktualisiert – November 4, 2024

Trenntoiletten sind praktisch, nur die Schwimmer für den Urin-Stand bleiben gerne hängen. Und dann ist die unschöne Überschwemmung nicht weit.

Ursächlich ist anhaftender Urinstein, der den internen Schwimmer irgendwann blockiert. Man kann natürlich mit Essig, Natron, heißem Wasser periodisch spülen, aber Wasser ist Mangelware im Wohnmobil und ein Essigvorrat schnell aufgebraucht.

Somit war der Punkt erreicht, sich Gedanken über eine Alternativ-Lösung zu machen.

Ultraschall-Füllstandssensoren Lösungen lassen sich auf Grund der beengten Verhältnisse und des zu geringen Volumens der Urin-Behälter nicht einsetzen. Handelsübliche kapazitive Sensoren, die den Füllstand analog umsetzen, sind auf größere Volumina ausgelegt.

Aber es gibt eine fertige circuit, die mit einem eigenen, auf die Behältergröße angepassten Sensor-Konstrukt den Zweck optimal erfüllt.

Schaltung im Detail

Die Spannungsversorgung ist polaritätsunabhängig, da Gleichrichter-Dioden dien angelegte Spannung polaritätsmäßig stets korrekt zur Verfügung stellt.

Der Sensor, betsehend aus drei Pegelmessstäben, wird an dem rechten Schraubterminal angeschlossen.

Die Relaiskontakte NO (normal offen), NC (normal geschlossen) und COM (Umschaltkontakt) sind über die linke obere Klemmenleiste verfügbar.

IP65 Gehäuse

A suitable one Housing mit 52 x 77 mm Innenmaßen erlaubt die wasserdichte Unterbringung der Schaltung und das ebenso geschützte Herausführen der Anschlussleitungen über zwei PG7 Cable glands.

Die Bohrungen für die Verschraubungen setzt man in der Höhe des Gehäuse-Unterteils mittig und 18 mm vom Gehäuserand an.
Die Wandstärke der Kontermuttern der Verschraubungen werden an zwei benachbarten Seiten um etwa 2 mm reduziert, damit die seitlichen Gewinde des Gehäuses nicht beim Festschrauben stören.

Auch der mittlere Befestigungspunkt auf der betreffenden Gehäuseseite wird abgefräst, weil auch er die Kontermuttern stört.

Als Verdrahtung der Sensoren reicht ein 3-adriges, für Spannungsversorgung und Relaiskontakte ein 5-adriges Kabel. Das 3-adrige Kabel besteht aus einem in zwei Teile aufgeteiltes 3,5 mm Stereo-Klinken-Kabel. Die offenen Enden werden mit der Schaltung verbunden, der Klinkenstecker mit der Buchse, an der die Sensoren angeschlossen sind. So ergibt sich eine trennbare Verbindung von Elektronik und Sensor.

Die Anschlüsse erfolgten hier rückseitig via Lötverbindung, da der Platz, zumindest auf der Seite der Sensor-Schraubterminals, platzmäßig zu beengt ist.

Die Befestigung der Platine kann über zwei Lagen doppelseitiges Klebeband erfolgen.

sensor

Als Sensor dienen drei V2A Fahrradspeichen, die auf entsprechend passende Länge gekürzt werden. Mittels der vorhandenen M 2,5 Gewinde werden die Kabel über Ringösen, Mutter, Unterlegscheibe und Kontermutter mit der jeweiligen Speiche kontaktiert.

Platinenausschnitte fertigen

Man schneide zwei etwa 30 x 30 mm messende Lochraster-Epoxy-Platinen-Abschnitte zu. Mit Permanent-Marker zeichnet man einen Kreis, der etwa dem Innendurchmesser des Schraubdeckels der Ausgussöffnung entspricht.

Die drei Speichen werden jetzt im Winkel von 120° zu einander im Dreieck zentrisch in 7,6 mm Abstand (3-faches Lochplatinen-Rastermaß von 2,54 mm) angeordnet und die dort vorhandenen Platinenbohrungen auf 2 mm erweitert.
Mittig wird eine 8,5 mm Bohrung angefertigt, die die Klinkenbuchse aufnimmt.
Um zu vermeiden, dass die Platine beim Bohren zerbricht, bis 7,5 mm – ohne Druck – in 0,5 mm Schritten bei 2 mm beginnend arbeiten. Den letzten Millimeter mit einer Rundfeile auf Maß bringen.

Zentrisch, deckungsgleich zu dieser, wird im Deckel des Urin-Behälter-Ausgusses eine identische Bohrung angebracht, ggf. zuvor mit einem Stichel markieren und einer 2 mm Bohrung beginnend, bis auf etwa 9 mm ansteigend.
Durch diese Bohrung wird später das Gewinde der Klinkenbuchse geführt und mit der beiliegenden Kontermutter am Deckel befestigt.

Mit Hilfe eines Bandschleifers schleift man bis zum inneren Rand der Markierung und erhält auf einfache Weise zwei runde Platinenscheiben.

Buchse – Kabelanschluss

Die an die Buchse gelöteten Anschlusskabel werden mit Schrumpfschlauch überzogen und alle drei Kabel durch die mittige Bohrung der oberen Platine geführt.
Die um etwa 2 cm abisolierten Enden werden, unter der unteren Unterlegscheibe platziert, um je eine Speiche gewickelt und mit einer M 2,5-er Kontermutter fixiert.

Stabilisierung

Der innere Abstandhalter und die untere Platinenscheibe können nun gegen die obere Platine geschoben werden.
Um die Konstruktion zu stabilisieren, hat sich Stabilit-Express bewährt. Ringsum aufgefüllt, bis ein runder Korpus entstanden ist, wird nach dem Aushärten mittels Bandschleifer das runde Finish vervollkommnet.

Die Länge dieses Bauteils beträgt 34 mm von der Oberkante der eingeschraubten Speichen und dem Gewindeende der eingesetzten Klinkenbuchse oberhalb der oberen Platine bis zum Austritt der Speichen aus der unteren Platinenscheibe, inkl. deren abschließenden Stabilit-Express-Versiegelung.

Klinkenbuchse – Positionierung

Die Klinkenbuchse kann nun mit den Kabeln in das als Abstandhalter fungierende Rohr geschoben werden, bis das Ende des Buchsengewindes für die Kontermutter mit den Speichenenden oben bündig abschließt.
In dieser Position gehalten, wird abermals ringsum mit Stabilit-Express aufgefüllt und abgewartet, bis der Kleber abgebunden hat (5 .. 10 Minuten).
Wichtig dabei ist, dass die Buchse einerseits lotrecht, andererseits der Höhe nach bündig gehalten wird.

Ablängen der Speichen

Nachdem auch hier mittels Bandschleifer der Rundform Genüge getan wurde, steht die erste Anprobe an: passt das Konstrukt sauber in die Ausgussöffnung des Urin-Behälters? Im Zweifel hilft der Bandschleifer. Sobald dies erreicht ist, wird der vorbereitete Deckel über den Sensor gestülpt und mit der Sechskantmutter gekontert.

Jetzt gilt es die Längen der Speichen anzupassen. die längste (11,6 mm ab Unterkante Deckel) reicht im eingeschraubten Zustand etwa bis zur hälftigen Behälterhöhe. Die kürzeste Speiche (5,1 mm ab Unterkante Deckel) markiert den unteren Rand der Schweißnaht des Behältnisses, während die mittlere Speiche (8,4 mm ab Unterkante Deckel) dem gewünschten Pegelstand von z.B. 6 Liter entspricht.

Diesen Stand zu ermitteln ist leicht: 6 Liter Wasser einfüllen, mit einem Holzstab durch die Ausgussöffnung loten. Sobald er das Wasser erreicht, verbleibt der Pegelstand als feuchte Markierung am Stab und kann auf die Speiche übertragen werden.

Die Speichen lassen sich mit einer Trennscheibe einfach und präzise an den jeweiligen Markierungen mittels Permanent-Marker abschneiden. Die Enden mit Schleifpapier entgraten.

Testlauf

Nachdem die Elektronik über den Klinkenstecker mit der Buchse des Sensors verbunden und die Elektronik mit Spannung versorgt wurde, kann der erste Testlauf starten.

Der Urin-Behälter fasst lt. Hersteller 7,5 Liter. Bei 6 Liter soll die erste „Meldung“, bei 7,4 Liter die zweite „Meldung“ erfolgen. Die Differenz zwischen den Meldungen entspricht etwa zwei bis drei vollständigen Uriniervorgängen. Signalisiert also z.B. beim abendlich abschließenden Toilettengang die erste Meldung, kann getrost auch morgens noch die Blase entleert werden, ohne zu riskieren, dass man gleich ein Fußbad riskiert. Bei der zweiten Meldung jedoch ist definitiv Schicht im Schacht und umgehendes Ausleeren angesagt.

Das erste Signalisierungsverhalten entspricht etwa dem des Original-Schwimmers. Über die individuelle Anpassung der Speichenlängen hat man hier die Freiheit, das für sich passende Niveau einzustellen. Mit der zweiten Signalisierung ergibt sich die Option der Anzeige von „wirklich VOLL“ 😉 ….