Die kurze Antwort lautet nein: Standard-Ultraschallmodule vom Typ HC-SR04 mit offener Front überleben im Inneren eines JoJo-Tanks nicht. Zwar besteht das Sensorgehäuse aus Aluminium, doch die feinen Gittergrills, die freiliegenden Kontakte der Piezokeramikscheibe und die unlackierten Leiterbahnen der Platine korrodieren bei dauerhaft 100 % relativer Luftfeuchte rasch. Bei hohen Sommertemperaturen verwandelt Kondenswasser die offenen Sende- und Empfangstöpfe innerhalb von drei bis sechs Wochen in kleine Feuchtigkeitsfallen.

Um Wasserstände in Polyethylentanks zuverlässig und ohne regelmäßigen Hardwaretausch zu überwachen, brauchen Sie entweder einen gekapselten wasserdichten Ultraschallwandler, der mit einem Abstandsrohr montiert wird, oder einen tauchfähigen hydrostatischen Drucksensor, der bis auf den Boden abgelassen wird.

Warum offene HC-SR04-Sensoren in Wassertanks ausfallen

Ein HC-SR04-Sensor kostet rund R35 bis R60 und ist damit die Standardwahl für Vorführungen im Unterricht und Steckbrett-Prototypen. Ein geschlossener JoJo-Tank ist jedoch ein rauer Mikrokosmos:

• Kondenswasserzyklen: An sonnigen südafrikanischen Nachmittagen erwärmt sich die Luft im Kopfraum des Tanks und nimmt Feuchtigkeit von der Wasseroberfläche auf. Nachts fallen die Temperaturen, und Wasser kondensiert direkt an den Innenwänden, am Deckel und an jeder darunter montierten Elektronik.
• Ungekapselte Wandlertöpfe: Die silbernen Zylinder eines HC-SR04 sind offene Lautsprecher-Mikrofon-Paare. Feuchtigkeit dringt durch das vordere Gitter ein, sammelt sich auf dem Piezokristall, dämpft die mechanische Schwingung und verursacht Fehlmessungen (oft werden 0 cm oder eine unendliche Distanz gemeldet), lange bevor es zum elektrischen Ausfall kommt.
• Galvanische und atmosphärische Korrosion: Die Lötstellen auf der Rückseite der Wandlerpins und die Kupferbahnen der nicht vergossenen Platine oxidieren schnell und bilden Krusten aus Kupfercarbonat und Zinnoxid, die Pins überbrücken und die 5-V-Schiene kurzschließen.

Schutzlack oder Heißkleber auf der Rückseite der Platine können das nicht beheben, denn der Ausfallpunkt liegt im akustischen Hohlraum der offenen Wandler selbst.

Die funktionierenden Alternativen: Ultraschall oder Hydrostatik

Für die langfristige Überwachung im Freien überstehen zwei Sensorkategorien die Feldbedingungen das ganze Jahr über:

Aufbau 1: Bewährte Praxis für wasserdichten Ultraschall (JSN-SR04T)

Der JSN-SR04T teilt das System in zwei Teile: einen wasserdichten, gekapselten zylindrischen Wandler an einem 2,5 Meter langen Kabel und eine ungekapselte Auswerteplatine. Damit dieser Aufbau Jahre statt Monate hält, befolgen Sie diese Montageregeln:

1. Berücksichtigen Sie die Totzone von 25 cm

Anders als Module für offene Luft, die Objekte bis auf 2 cm erfassen können, nutzen wasserdichte Ultraschallsensoren mit einem einzigen Wandler dasselbe Piezoelement zum Senden und Empfangen. Das Element muss ausschwingen, bevor es auf ein Echo horchen kann, woraus eine Totzone von etwa 20 bis 25 cm entsteht. Wenn Ihr Tank voll ist und der Wasserstand 10 cm unter dem Sensor steht, liefert der Sensor Datenmüll.

Die Lösung: Montieren Sie den Sensor in einer äußeren PVC-Rohrmanschette (einem 50-mm-PVC-Steigrohr), die 20 cm über den Tankdeckel hinausragt. So bleibt die Wasseroberfläche selbst bei 100 % Füllstand außerhalb der Totzone.

2. Bringen Sie die Platine außen in einem IP65-Gehäuse unter

Montieren Sie die Auswerteplatine niemals im Inneren des Tanks. Führen Sie das Wandlerkabel durch eine Kabelverschraubung an der Seite des Tankdeckels und bringen Sie Ihren ESP32 oder Mikrocontroller sowie die Trägerplatine des JSN-SR04T in einer äußeren wetterfesten Abzweigdose unter, die an einer schattigen Wand oder an der Seite des Tankgestells montiert ist.

Aufbau 2: Tauchfähige hydrostatische Drucksensoren

Wenn Ihr Tankdach wenig Freiraum bietet oder Sie sich keine Wartung wegen akustischer Reflexionsprobleme antun wollen, ist ein hydrostatischer Druckwandler der professionelle Standard. Diese Sensoren liegen auf dem Tankboden und messen den statischen Druck, den die Wassersäule über ihnen ausübt.

Da der Wasserdruck je Meter Tiefe um etwa 9,81 kPa steigt (grob 0,098 bar/m), ist ein Sensor mit einem Messbereich von 0–20 kPa ideal für einen üblichen 2 Meter hohen JoJo-Tank mit 5.000 Litern.

• Pflege des belüfteten Kabels: Hydrostatische Sensoren nutzen ein winziges Kapillarröhrchen im Inneren des Hauptkabels, um Änderungen des Luftdrucks auszugleichen. Sorgen Sie dafür, dass das trockene Ende dieses Kabels in einem Gehäuse mit Trockenmittelbeutel oder einer atmungsaktiven, wasserabweisenden Gore-Tex-Belüftung endet. Wird diese Belüftung verstopft oder überflutet, driftet die Genauigkeit sofort.
• Anbindung an den Mikrocontroller: Die meisten günstigen industriellen Drucksonden liefern 4–20-mA-Stromschleifen oder Signale von 0,5–4,5 V. Nutzen Sie für einen ESP32 einen Präzisionswiderstand mit 150 Ω oder 250 Ω oder einen I2C-ADC (etwa den ADS1115), um das Signal sauber auszulesen, denn der interne Analog-Digital-Wandler des ESP32 ist bekanntermaßen unterhalb von 0,15 V und oberhalb von 2,45 V stark nichtlinear.

Wofür sollten Sie sich entscheiden?

Wenn Sie eine schulische IoT-Demonstration, eine Überwachung für den Gartentank oder ein Farm-Dashboard mit knappem Budget bauen, bietet der JSN-SR04T auf einem PVC-Steigrohr das beste Verhältnis aus Kosten, einfacher Programmierung und Zuverlässigkeit. Wenn Sie eine automatische Pumpensteuerung im Produktivbetrieb einsetzen, wo Fehlmessungen eine Bohrlochpumpe trocken laufen lassen könnten, investieren Sie in einen hydrostatischen Drucksensor.

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