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con arduino oltre alle pompe dovresti comandare delle elettrovalvole per chiudere ingresso e uscita quando non servono (evitando che la vasca si svuoti per il principio dei vasi comunicanti).
Tra l'altro lo scarico potrebbe avvenire senza pompa, solo per caduta, mentre per il carico sei obbligato a mettere una pompa di risalita.
Ovviamente dovresti anche implementare dei sensori di controllo per evitare che la vasca non scarichi per qualche motivo (foglie, intasamento o malfunzionamento dell'elettrovalvola) e strabordi al momento del carico della nuova acqua!
...insomma, l'impianto diventa piuttosto complesso e costoso, ma tutto si può fare :)
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