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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strömung von Wasser messen


Autor: Ronny (Gast)
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Hallo!

Ich benötige mal Hilfe in Sachen Sensoren. Ich möchte die 
Strömungsgeschwindigkeit von Wasser in einem Schlauch messen. Realisiert 
habe ich das ganze schonmal mit Hilfe eines Durchflussensors. Hat auch 
prima geklappt, aber da es sich um Aquariumwasser handelt, erhalte ich 
nur ca.14 Tage einigermassen brauchbare Werte. Danach wird das Rädchen 
leider durch Algen und Schlamm gebremst. Nun liegt meine Hoffnung auf 
optischen Sensoren. Weiß jemand, ob es das gibt (bezahlbar) und wie die 
heißen?
(Ich glaube mal etwas über Sensoren gelesen zu haben, die diese Messung 
anhand von kleinen Partikeln im Wasser durchführen. Aber ich finde 
nichts mehr?!)

Schönen Dank und Gruß
Ronny

Autor: Daniel R. (zerrome)
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Hallo,
ist nur so ne Idee,
könnte man nicht den Sensor einer optischen Maus nehmen, da könnte man 
vielleicht dann auf die Geschwindigkeit des vorbeiströmenden Wassers 
kommen.
Je verschmutzter das Wasser umso besser warscheinlich...

Autor: yalu (Gast)
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Bei optischen Verfahren hast du wahrscheinlich ebenfalls Probleme mit
Verschmutzung.

Teilweise werden solche Messungen auch mit Ultraschall durchgeführt:
An einer Stelle des Schlauchs wird der Ultraschall in die Flüssigkeit
eingekoppelt, an einer anderen Stelle wieder empfangen. Über
Laufzeitänderungen oder Phasenverschiebungen kann auf die
Geschwindigkeit geschlossen werden. Das Verfahren dürfte sogar
halbwegs "algensicher" sein, da die Algen zum gößten Teil aus dem
gleichen Medium, nämlich Wasser, bestehen.

Autor: Ronny (Gast)
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Jaaaaaaa! ;) Ultraschall wars. Jetzt muss ich zwar weiter suchen, habe 
aber wenigstens einen Anhaltspunkt. Danke!
Gruß
Ronny

Autor: Mensch Z (Gast)
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ach wattt,
machs doch so wie meine Phantasie spielt
du musst eine kleine Luftblase in das Rohr injizieren.
flussabwaerts sind in einem gewissen Abstand zwei Lichtschranken 
angebracht.
timer zaehlt das Delta
der Rest ist Kalkuel

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Verengung im Schlauch machen und davor und dahinter den Druckunterschied 
messen.  Stichwort: Bernoulli

Gruss Helmi

Autor: Berti (Gast)
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War wohl wer schnller ;-)

Autor: Ekschperde (Gast)
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Stichwort: Laser-2-Fokus-Anemometer.
Berührungsarm und Rückstandsfrei...

Autor: Thilo M. (Gast)
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Du meinst sowas?
http://www.rshydro.co.uk/PDFs/GE-Panametrics/at868specs.pdf

Ist allerdings nicht grade preiswert und etwas komplizierter zu 
installieren.
- Die Sensoren im korrekten Abstand montieren
- Wanddicke, Material und Lackdicke des Rohres müssen bekannt sein
- Medium (Dichte und Schallgeschwindigkeit) müssen bekannt sein
- Temperaturkompensation ist Pflicht
- geht nur bis zu einem gewissen Mindestrohrdurchmesser

Das Prinzip beruht auf zwei abwechselnd sendenden Gebern, aus der 
Differenz der zwei Laufzeiten wird die Fließgeschwindigkeit berechnet. 
Die bewegte Masse kann nun leicht berechnet werden.
ansonsten gibt das 'ne grobe Schätzung.

Du kannst das auch induktiv machen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetisch_Induktiver...

Ist sehr unempfindlich gegen Schmutz, der Rohrdurchmesser ist nicht nach 
unten begrenzt. Die Messung braucht nur eine Mindestleitfähigkeit und 
eine Beruhigungsstrecke.

Autor: uwe2 (Gast)
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hier...
http://www.ta.co.at/content/view/116/34/lang,de/
gibts auch noch einen Sensor mit einem interessanten Messprinzip.
Allerdings ...eines in der Strömung stehenden Staukörpers... klingt auch 
nicht gerade "Algenfest".

Autor: Mensch Z (Gast)
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...Luftblase wandert...ist sichtbar...

Autor: Thilo M. (Gast)
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Oder 'nen Schwebekörper-Durchflussmesser mit magnetischer Kopplung an 
z.B. ein Poti. Den kannste durch Auslitern leicht kalibrieren. Gereinigt 
ist der auch schnell.

Hier das Messprinzip:
http://www.yokogawa.com/de/fld/rotameter/informati...

Autor: Frank B. (frankman)
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Es gibt keine guten optischen Sensoren. Aber es ist möglich, den 
durchfluss mit Hilfe von Ultraschall zu messen.
Da zum Beispiel:
http://em-tec.de/index.php?topic=oem&subtopic=priv...

Aber das ist für Dich vermutlich etwas zu teuer....

Autor: Franke Michael (appletree)
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Anderes Beispiel.Kenne ich zur bestimmung der Windgeschwindigkeit.
http://de.wikipedia.org/wiki/Hitzdrahtanemometer

Autor: Sven (Gast)
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Es gibt auch ein thermisches Messverfahren zur Bestimmung der 
Strömungsgeschwindigkeit, wenn ich mich recht erinnere. Dazu würde man 
nur zwei Temperatursensoren benötigen, also keine mechanischen Bauteile. 
Wie gesagt "wenn ich mich recht erinnere", ich das Prizip wie folgt: 
Sensor 1 hat eine Eigenerwärmung und befindet sich in dem strömenden 
Medium, in diesem Fall wohl Wasser. Sensor 1 befindet sich zwar im 
Medium aber nicht direkt in der Stömung. Durch den Unterschied der 
gemessenen Werte der zwei Sensoren lässt sich die 
Strömungsgeschwindigkeit ermitteln.

Kann leider nicht sagen die das Verfahren genannt wird, hat das aber 
irgendwann mal in einem Buch gelesen.

Vielleicht hilft diese "wage" Text weiter.

Autor: Chris H. (xkris)
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Frank B. wrote:
> Es gibt keine guten optischen Sensoren. Aber es ist möglich, den
> durchfluss mit Hilfe von Ultraschall zu messen.
> Da zum Beispiel:
> http://em-tec.de/index.php?topic=oem&subtopic=priv...
>
> Aber das ist für Dich vermutlich etwas zu teuer....


Ultraschallmessungen basieren auf dem Dopplereffekt. Da meines Wissens 
der Refelektiongrad bei Wasser zu gering ist funkiioniert das glaub ich 
nicht.

@Helmi: wie soll das funktionieren? Nach Bernoullie ist der Gesamtdruck 
in einem geschlossenen System überall gleich. Nur das Verhältnis von 
hydrostatischem zu hydrdoynamischen ändert sich.

Über den hydrodynamischen Druck könnte man die Geschwindigkeit 
bestimmen, nur läßt sich dieser nicht direkt messen. Du könttest 
theoretisch durch geeignete Messabgriffe am Schlauch einmal den 
hydrstatischen und einmal den Gesamtdruck messen. Die Differenz ist dann 
der rein dynamische Druck. Über den kommst du dann auf deiner 
Fließgeschwindigkit.

gruß
kristian

Autor: Micha (Gast)
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Das Verfahren zur Messung mittels Wärme nennt sich "Hitze-Anemometer" 
oder "Hot-Wire Anemometer", zumindest für Luft :-)
http://en.wikipedia.org/wiki/Anemometer

Ich hatte mal eine Schaltung, wo das mit zwei Transitoren als 
Sensor-Elemente gemacht wurde...

Autor: Micha (Gast)
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Autor: Helmi (Gast)
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@Kristian Herr

Du must eine Engstelle im Schlauch einbauen und die Druckdifferenz davor 
und dahinter messen.
Jeder Durchlauferhitzer misst so die Durchflussmenge des Wasser und 
schaltet so seine Heizelemente ein.

Gruss Helmi

Autor: Mensch Z (Gast)
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in einer AquariumsUmgebung hast du bestimmt keinen hohen Druck ...also 
nur minimale Chance einen vernuenftigen Messwert zu erhalten.
interessiert dich die Stroemungsgeschwindigkeit,dann baue doch ein 
Ventil ein mit dem du das Wasser periodisch abzapfen kannst.
x Kubikcentimeter pro y Sekunden...Rohrdurchmesser kennst du....und 
damit kannst du die StroemungsGeschwindigkeit ermitteln.
Lasse aber etwas Wasser uebrig...fuer die frischen Fische im Aquarium 
;-)

Autor: Chris H. (xkris)
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Helmi wrote:
> @Kristian Herr
>
> Du must eine Engstelle im Schlauch einbauen und die Druckdifferenz davor
> und dahinter messen.
> Jeder Durchlauferhitzer misst so die Durchflussmenge des Wasser und
> schaltet so seine Heizelemente ein.
>
> Gruss Helmi


Ja, hast recht. Man kann vor und nach der Engstelle den Differnzdruck 
messen und daraus und den geändereten Querschnitt auf die 
Fliessgeschwindigkeit schließen.

Autor: Jan (Gast)
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>(Ich glaube mal etwas über Sensoren gelesen zu haben, die diese Messung
>anhand von kleinen Partikeln im Wasser durchführen. Aber ich finde
>nichts mehr?!)

Sei froh. Geräte zur 
http://de.wikipedia.org/wiki/Particle_Image_Velocimetry kosten dich nen 
paar 1000 Euronen.

Autor: Werner Becker (wirus)
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> Das Verfahren zur Messung mittels Wärme nennt sich "Hitze-Anemometer"
> oder "Hot-Wire Anemometer", zumindest für Luft :-)

Für Flüssigkeiten spricht man eher von kalorimetrischer Messung, Du 
findest unter 
http://www.captor.com/index.php?option=com_content... 
einen Hersteller solcher Teile.

Ist aber recht teuer ....

Autor: Werner Becker (wirus)
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Man könnte natürlich auch was magnetisch-induktives bauen (IDM, Prinzip 
siehe http://www.msr.uni-bremen.de/download/MSGrundlagen... auf 
Seite 7.

Autor: Gerhard. (Gast)
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Hallo Ronny,

in diesem Artikel ist das Prinzip eines Stroemungssensor beschrieben. 
Vielleicht kann man das diskret nachbauen. (Thermisors, Widerstaende)

http://www.sensirion.com/en/07_cmosens_technology/...

MFG,
Gerhard

Autor: Mensch Z (Gast)
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Algen , Eidechsen und Katzen lieben WAERME

Autor: Micha (Gast)
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>Algen , Eidechsen und Katzen lieben WAERME

Ja, aber die bei kalorimetrischen Messungen aufgewendete Energie ist 
vergleichsweise klein :-)

Autor: Arno H. (arno_h)
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Wenn schon nach Bernoulli, dann vor (oder danach) und -IN- der 
Engstelle. Wenn der Durchmesser danach der gleiche ist, stellen sich 
auch wieder die gleichen Druckverhältnisse ein (Verluste ignoriert).

Arno

Autor: Werner Becker (wirus)
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> Wenn schon nach Bernoulli, dann vor (oder danach) und -IN- der
> Engstelle. Wenn der Durchmesser danach der gleiche ist, stellen sich
> auch wieder die gleichen Druckverhältnisse ein (Verluste ignoriert).

Nö. Vor und nach der Engstelle ist schon richtig. Man möchte ja den 
Differenzdruck (=Druckabfall über die Reduzierung) wissen.

Siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Durchflusssensor Stichwort 
Kontinuitätsgesetz.

Näheres unter http://de.wikipedia.org/wiki/Messblende

Autor: Arno H. (arno_h)
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Dann müssen Venturi und ich da was falsch verstanden haben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Str%C3%B6mung_nach_Be...

Arno

Autor: Thilo M. (Gast)
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Angehängte Dateien:

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@ Arno:

Ja, ich denke du hast da was falsch verstanden.
Bei der Venturi-Düse gibt es einen Druck- und einen Saug-Anschluss.
Diese sind im optimalen Fall durch Ringspalte, mindestens aber durch 4 
Bohrungen auszuführen (wegen Verschmutzung). Die Venturidüse ist 
mechanisch anders als eine Normdüse ausgeführt, sie liegt an ihrem Ende 
am Rohr an (dichtet ab), dazwischen wird der Sauganschluss (- Seite) 
abgegriffen.
Siehe Bild.
Auch der Mindestdurchmesser des Rohres liegt bei ca. 50mm

Im Wiki ist auch nicht alles Gold was glänzt! ;)

Autor: Thomas (Gast)
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theoretisch gings auch mit Pitot-Rohr, das wird vor allem bei Flugzeugen 
eingesetzt und misst Total- sowie statischen Druck. Daraus lässt sich 
über die Isentropenbeziehung die Anströmmachzahl berechnen.
Ich weiss aber nicht, ob man bei so kleinen Geschwindigkeiten 
vernünftige Werte bekommt

Autor: Matthies (Gast)
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@Thilo Auch wenn ich etwas spät bin, gibt der Dubbel Auflage 22 (Seite 
B47) aber auch Arno recht. Im Labor haben wir u.a. (auch Staudruck, 
Laufrad) so die Strömungsgeschwindigkeit im Windkanal gemessen. Bei Gas 
muss man dann aber noch an die Änderung der Dichte denken. Sonst bekommt 
man alles nur kein brauchbares Ergebnis. Im Dubbel 22 Seite W19 findet 
man noch die Normblenden und deren Verlustleistung. Daher deltaP hinter 
der Düse.

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