Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wasserstandmessung im Füllrohr


von laura M (Gast)


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Hallo.

Ich bin auf der Suche nach einer Methode um den Füllstand in Röhrchen zu 
messen. Bei dem Versuchsaufbau stehen ca. 50 Röhrchen in einem Block 
zusammen.

-Die Röhrchen werden unterschiedlich mit Wasser gefüllt.
-und ich brauche nur den Endstand des Wassers in den Röhrchen!

Eine Überlegung war die Röhrchen aus Plexiglas zu machen und den 
Wasserstand anhand einer Skala abzulesen, jedoch ist das bei ca. 50 sehr 
aufwendig.

Am liebsten wäre es mir, wenn ich direkt die Daten des Endwasserstandes 
auf den PC bekäme und diese auswerten könnte.

Vielen Dank schon mal.

Grüße

von Der Andere (Gast)


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laura M schrieb:
> Am liebsten wäre es mir, wenn ich direkt die Daten des Endwasserstandes
> auf den PC bekäme und diese auswerten könnte.

Und wie aufwändig darf es sein? Was kannst du selbst machen?

Du kannst eine 1 Euro Arbeitskraft nehmen, die die Röhrchen herausnimmt, 
dir mit einem Messchieber die Füllstände misst und das in deinen PC 
einhackt, oder du gibst das an einen Automatisierer ab, der auf einem 2D 
Verfahrtisch mit Laserentfernungsmesser und PC Anschluss das automatisch 
erfasst.
Alternativ ein Laborroboter, der die Röhrchen entnimmt und wiegt.

von Joachim (Gast)


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Hi Laura,

nochmal ein paar Fragen zu deinem Vorhaben:

Welchen Durchmesser haben die Röhrchen?
Musst du den Füllstand von allen Röhren gleichzeitig wissen, oder kann 
es auch nacheinander sein?
Muss das komplett automatisch passieren, oder kann das auch manuell 
passieren?
Wie werden die Röhrchen gefüllt/geleert? Kann/muss/darf die 
Messeinrichtung dauerhaft an den Röhrchen montiert sein? Ggf. in Form 
eines Deckels?

Gruß Joachim

von Karl (Gast)


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Ich sehe da 2 Möglichkeiten.

1. Die Füllhöhe vom oben mit einem bzw. 50 Entfernungsmessenden Sensoren 
messen.

2. Die Füllhöhe über einen bzw. 50 Drucksensoren bestimmen.

von Georg (Gast)


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Hallo,

so wie das aussieht kann man nur von oben messen. Entweder ein Platte 
drüber setzen mit 50 Ultraschallsensoren oder einen Sensor mit einer 
X-Y-Steuerung entsprechend verfahren. Ist einfach eine 
Kalkulationsfrage, was billiger kommt.

Der Andere schrieb:
> Alternativ ein Laborroboter

Ich habe mal so ein System in der chemischen Industrie ersetzt. 
Abgesehen davon dass mein Gerät um den Faktor 100 (Volumen) kleiner war 
als der Industrieroboter, hat es das Problem gelöst, dass von den 
Reagenzgläsern, die der Roboter in ein optisches Messgerät eingesetzt 
und wieder ins Regal zurückgestellt hat, ein nicht unbeträchtlicher 
Prozentsatz das Ende des Experiments nicht erlebt hat.

Georg

von Der Andere (Gast)


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Georg schrieb:
> Abgesehen davon dass mein Gerät um den Faktor 100 (Volumen) kleiner war
> als der Industrieroboter, hat es das Problem gelöst, dass von den
> Reagenzgläsern, die der Roboter in ein optisches Messgerät eingesetzt
> und wieder ins Regal zurückgestellt hat, ein nicht unbeträchtlicher
> Prozentsatz das Ende des Experiments nicht erlebt hat.

Du sollst keinen Autoschweißroboter zum Handling von kleinen Röhrchen 
nehmen.
:-)

Schau dich mal im Zubehör für moderne Biotechlabore um, Ein Roboter muss 
nicht unbedingt gelb sein einen Kraftstromanschluss brauchen und ein 6 
Achsen Design haben.
Genauso wie die Röhrchen nicht unbedingt aus Glas sein müssen.

von Unwissender (Gast)


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Der Andere schrieb:
> Du kannst eine 1 Euro Arbeitskraft nehmen, die die Röhrchen herausnimmt,

Mensch, Der Andere!
Es gibt doch den Mindestlohn. Das wird teuer bei 50 Röhrchen!....

von STK500-Besitzer (Gast)


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Man könnte jedes Röhrchen zu einem Kondensator mit veränderlichem 
Dielektrikum (hier Luft/Wasser) machen und die Kapazität messen.

von laura M (Gast)


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Die Röhrchen haben einen Durchmesser von 50mm und sie können auch 
nacheinander gemessen werden.
ob man das Wasser aus den Röhrchen jetzt herausgießt oder aus dem 
Röhrchen ablässt ist noch frei zu entscheiden

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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- Wieviel Zeit steht für die Messung zur Verfügung?
- wie hoch sind die Röhren ("Röhrchen" bei 50 mm Durchmesser?)
- Wie ernst ist die Anfrage gemeint? Darf es auch etwas kosten?

Bei Interesse, bitte NAchricht über Forums-PM oder info(at)qualidat.com 
...

von HolgerS (Gast)


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wenn die Röhrchen nacheinander befüllt werden:
jeweils wiegen und umrechnen.

Gruß Holger...

von Georg (Gast)


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laura M schrieb:
> Die Röhrchen haben einen Durchmesser von 50mm

Das sind ja keine Röhrchen sondern Rohre, ich hatte an sowas wie 
Reagenzgläser gedacht. Da kann man problemlos 2 preisgünstige 
Ultraschallsensoren (Sender/Empfänger) über jedem Rohr anbringen, was 
ich zuvor noch bezweifelt habe. Eine Leiterplatte für die komplette 
Mimik wäre allerdings 500 x 500 mm gross, die wird man wohl besser 
aufteilen, z.B. für je 3 x 3 Rohre.

Georg

von STK500-Besitzer (Gast)


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Georg schrieb:
> Das sind ja keine Röhrchen sondern Rohre, ich hatte an sowas wie
> Reagenzgläser gedacht. Da kann man problemlos 2 preisgünstige
> Ultraschallsensoren (Sender/Empfänger) über jedem Rohr anbringen, was
> ich zuvor noch bezweifelt habe. Eine Leiterplatte für die komplette
> Mimik wäre allerdings 500 x 500 mm gross, die wird man wohl besser
> aufteilen, z.B. für je 3 x 3 Rohre.

Ich bezeweifle das mal weiterhin.
Wasser hat eine Schallgeschwindigkeit von ca. 1500m/s
Wenn das "Rohr" komplette gefüllt ist, dann braucht eine Schallwelle 
33µs für die gesamte Strecke.
Dazu müsste der Schallimpuls entsprechend kurz und somit eine hohe 
Frequenz (MHz) haben.
Sowas gibt es: beim Arzt. Die Geräte sind aber nicht gerade billig...
Ich lasse mich aber auch gerne überzeugen, dass es preisgünstig geht.

Da wäre eine Lasertriangulation vermutlich einfacher zu realisieren.
Oder eben eine kapazitive Füllstandsmessung (zu dem Thema gibt es schon 
ein paar Themen hier im Forum, allerdings sind dort die Röhrchen i.d.R. 
Zisternen o.dergl.)

von Tom (Gast)


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STK500-Besitzer schrieb:
> Wasser hat eine Schallgeschwindigkeit von ca. 1500m/s

Und welche Relevanz hat das, wenn man den Abstand vom oberen Rand zur 
Flüssigkeitsoberfläche misst?

von STK500-Besitzer (Gast)


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Tom schrieb:
> Und welche Relevanz hat das, wenn man den Abstand vom oberen Rand zur
> Flüssigkeitsoberfläche misst?

Auch dann hätte man noch 343m/s. Zwar die 5fache Zeit, aber wie wäre 
dann die Auflösung? Mit welcher Frequenz müsste man dann arbeiten?

von Amateur (Gast)


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Einen isolierten Taster (X/Y/Z-Tisch) in Richtung Wasseroberfläche 
bewegen und die Kapazität im Auge behalten. Hast Du erst mal ein paar 
Referenzwerte ermittelt, sollte das Ganze auch ohne Berührung, der 
Wasseroberfläche, gehen.

Darfst Du die Wasseroberfläche berühren, so kommen zwei, 
nebeneinanderliegende Spitzen infrage. Das ganze wird dann zu einem 
ohmschen Problem. Bilden Tropfen an der Spitze ein Problem, so hilft 
hier ein Sauger (Vakuum) in gehobener Position.

von butsu (Gast)


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Ich würde es so machen:

Ein Stab mit einem Leitfähigkeitssensor (im einfachsten Falle zwei 
Elektroden in geringem Abstand) wird nacheinander in die Röhrchen 
abgesenkt, bis die Wasseroberfläche detektiert wird. Mit drei 
Linearachsen (x,y,z) geht das ziemlich einfach. Damit lassen sich 
Genauigkeiten <0.1mm sicher erreichen.

von butsu (Gast)


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Amateur hatte den gleichen Gedanken :-)

von STK500-BEsitzer (Gast)


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Amateur schrieb:
> Darfst Du die Wasseroberfläche berühren, so kommen zwei,
> nebeneinanderliegende Spitzen infrage. Das ganze wird dann zu einem
> ohmschen Problem. Bilden Tropfen an der Spitze ein Problem, so hilft
> hier ein Sauger (Vakuum) in gehobener Position.

Man könnte auch einen Schlauch auf die Oberfläche setzten, der mit Luft 
durchströmt ist. Wenn der die Wasseroberfläche berührt, steigt der Druck 
im Schlauch an.
Die Luft könnte man aber auch von unten einperlen lassen und den 
Luftdruck im Schlauch messen. Oder einfach gleich das gefüllte Rohr 
wiegen.

Tom schrieb:
> Und welche Relevanz hat das, wenn man den Abstand vom oberen Rand zur
> Flüssigkeitsoberfläche misst?

Mist. Den Durchmesser mit der Höhe verwechselt.
Die Höhe wurde ja gar nicht genannt.
Die Kapazitive Messung wird auch in Flugzeugen (Sprittank) verwendet...
Die ließe sich auch ratiometrisch mithilfe eines Refernzgefäßes 
durchführen.

von Amateur (Gast)


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Ach so, das einfachste: Wenn Du die Röhrchen vereinzeln kannst, kannst 
Du sie wiegen.
Die heutigen Waagen sind robust, preiswert und (je nach Portemonnaie) 
genau.
Eine Schnittstelle zum PC: Kein Problem.
Eine einmalige Tarabestimmung und mit der Differenz glücklich werden.

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