Kann mir jemand Tips für die Wasserstandserfassung (Tank-Leer-Meldung
reicht) bei einer Espressomaschine geben, über atmel mega32? Ich habe
von Elektronik keine Ahnung, kann nur Schaltungen nachbauen, deshalb
müsste auch ein Schaltplan her. Es geht um eine kleine Gaggia Coffee,
das folgende Bild zeigt den entnehmbaren, quaderförmigen Tank hinter den
Tassen: http://shop.tuttocaffe.de/images/m_841294_l.jpg (dort, wo MAX
steht).
Die Anforderungen: möglichst keine mechanischen Änderungen am Tank, Tank
muss leicht entnehmbar bleiben, keine mit dem Tank verbundenen Kabel,
unsichtbarer Einbau an Maschine, preiswert. Es reicht eine Leer-Meldung.
Der Tank ist oben offen, darüber ist ein Metallblech, an dem man den
Sensor einbauen kann. Der Tank kann um ca 5 mm angehoben werden.
- kabelgebundener, am Tank angebauter Schwimmerschalter scheidet wegen
Optik und Kabel aus.
- Reed-Schalter a la Senseo-Kaffeemaschine (ein schwimmender Magnet im
Tank) finde ich nicht als Bauteil. Kennt jemand eine Bezugsquelle?
- Ultraschallsensor über Tank scheidet wegen dem geringen Abstand zum
Wasser, dem Preis und der aufsteigenden Feuchtigkeit aus (im Tank endet
ein heisser Schlauch vom Dampfventil, der das Wasser aufheizt).
- Für Widerstandsmessung habe ich keine Schaltung gefunden, nur den
Hinweis: "hochfrequente Wechselspannung wegen Vermeidung von Elektrolyse
nehmen" (Trinkwasser). Hat jemand eine Schaltung?
- Drucksensor unter dem Tank scheitert am Preis.
- Kapazitive Messung. Muss man dazu eine Kabelkonstruktion (den
Kondensator) eintauchen, oder ginge das auch durch den Tank hindurch mit
zwei langen Alustreifen, die direkt neben oder unter den Tank isoliert
an die Maschine geklebt werden? Die Maschine ist aus Metall, die
Tankwand ca 1 mm entfernt und 3 mm dick (Plastik). Schaltung habe ich
folgende gefunden:
http://www.atx-netzteil.de/kapazitiver_sensor.htm
Bezüglich Widerstandsmessung und kapazitiver Messung wäre ich sehr
dankbar für Hinweise, wie das mit so wenig externen Bauteilen wie
möglich zu realisieren ist.
Ich würds reflexoptisch machen. Die Wasseroberfläche als Spiegel
verwenden.
Oder übers Gewicht des Tanks.
viel mehr bleibt ja nicht...
Schaltung habe ich leider keine.
Gruß
AxelR
>Ich würds reflexoptisch machen. Die Wasseroberfläche als Spiegel>verwenden.
Da würde sich ein digitaler Abstandssensor von Sharp anbieten:
GP2D12 oder ähnliches.
Ich tendiere zu kapazitiver Messung. Der Aufwand ist etwas höher, es
funktioniert aber sehr gut. Da der Tank sowieso aus Plastik ist, hast du
keine Probleme.
Reflexoptisch ist wahrscheinlich vom Preis her günstiger.
Funktionieren diese reflexoptischen Sensoren tatsächlich als
Abstandsmelder im Tank, ist Wasser eine geignete Oberfläche?
Und kennt sich jemand mit Piezoelementen aus, könnte man mit einem
EPZ-20MS64W von Conrad (Artikelnummer 50 Cent) auch den Druck messen,
oder ist das nur ein Signalgeber?
Kennst du die Überfüllsicherung an Heizöltanks? Die die der Tankwagen
als Abschaltung benutzt?
Das ist nur eine Diode die mit Konstantstrom aufgeheizt wird, bei
Wärmeabfuhr (in Flüssigkeit getaucht) kühlt sie ab und ändert die
Sperrspannung drastisch. Das Ganze funktioniert natürlich auch
andersrum.
Das heißt: du brauchst eine Konstantstromquelle (50..80mA) und eine
Auswerteschaltung der Sperrspannung (habe ich noch nicht drüber
nachgedacht).
> Das ist nur eine Diode die mit Konstantstrom aufgeheizt wird, bei
Wärmeabfuhr (in Flüssigkeit getaucht) kühlt sie ab und ändert die
Sperrspannung drastisch
Geniale Idee, aber in diesem Fall wohl nicht möglich, da die
Espressomaschine den Tank selber beheizt: ein "Anti-Tropf-System" leitet
zwischen den Bezügen den heissen Dampf (Überdruck) aus dem Boiler in den
Tank.
Oder einen Laserstrahl (kleiner Pointer) diagonal durch den Behälter
schicken und auf der anderen Seite eine Fotodiode. Wenn Wasser drin ist,
ist die Lichtbrechung anders und der Strahl trifft nicht auf die
Fotodiode. Erst wenn nur noch Luft (oder Plexiglas) zwischen Sender und
Empfänger ist schaltet der Empfänger.
Wenn der Tank durchsichtig ist, kann man das auch über die Erkennung des
Meniskus (die Krümmung der Wasseroberfläche am Rand) machen. Einfach
einen Lichtstrahl rein und messen wo er gebrochen wird. Hängt aber sehr
von der Konstruktion des Tanks ab.
Blackbird
Könnte man irgendwie preiswert die dämpfende Wirkung von Wasser auf
hochfrequente elektromagnetische Strahlung ausnuzten/auswerten? Z.B.
eine Drahtspule über den Tank, eine darunter, induzierte Spannung
messen?
Ein einfacher Füllstandsschalter für Wasser kann auch mit zwei dünnen
Drähten,zwei Kondensatoren, einem Oszillator und einem Monoflop mit
hochohmigen Eingang aufgebaut werden. Schaltung, siehe Anhang.
> Ein einfacher Füllstandsschalter für Wasser kann auch mit zwei dünnen
Drähten,zwei Kondensatoren, einem Oszillator und einem Monoflop mit hochohmigen
Eingang aufgebaut werden
Vielen Dank für die Schaltung. Verzeihe die Frage von einem
Elektronik-Ahnungslosen: kann man diese Schaltung irgendwie
vereinfachen, wenn ein Mega32 verwendet wird und man alles nutzt, was
der anbietet? So wenig externe Bauelemente wie möglich?
Mit den Elektroden musst du aufpassen. Durch Potentialunterschiede gibt
es im Wasser (wenn auch nur ganz schwach) Elektrolyse. Mal davon
abgesehen dass das giftig werden kann wird es das Wasser bei längerer
Standzeit mit einem üblen Geschmack versehen. Am Besten erst mal
ausprobieren. ;-)
ha, dietmar, witzig, genau an sowas hab ich heute morgen, bei meiner
espresso maschine , auch gedacht!
etwa gleiche bedingungen (tank, nix reinbohren, usw.)
meine 1. idee: mit avr von nem streifen alufolie die kapazität messen,
per entladung mit zb 1meg widerstd. ; leider macht vermutlich
brumm-einstreuung in die hochohmige "elektrode" die messung zu
verworren...
2. idee: 2 streifen alu , am 1. 500khz anlegen, am 2. pegel messen,
braucht dann 2 pins, 1 dig out, 1 a/d wandler in.
das sollte gehen, da wesentlich weniger brummempfindlich.
den avr will ich sowieso verwenden, da ich temp.regelung , dampf +
wasserpumpe damit steuern will.
>Mit den Elektroden musst du aufpassen. Durch Potentialunterschiede gibt>es im Wasser (wenn auch nur ganz schwach) Elektrolyse.
Dafür sind ja die Kondensatoren und der symetrische Oszillator in der
Schaltung. Es tritt kein Gleichspannungsanteil zwischen Elektroden auf.
Somit auch keine Elektrolyse.
>kann man diese Schaltung irgendwie>vereinfachen, wenn ein Mega32 verwendet wird und man alles nutzt, was>der anbietet? So wenig externe Bauelemente wie möglich?
Natürlich. Einfach die Wechselspannung mit einem der Timer Pins
erzeugen.
Der Pin kommt an C3 und der Timer wird auf einige kHz mit 50%
Tastverhältnis programmiert.
Dadurch entfällt der diskrete Timer, also entfallen U3, C4 und R4.
U2 und R2 sind nur zur Entkoppelung und schalten einer Last.
Man kann den Anschluss von C1 über einen Vorwiderstand an einen Eingang
des Controllers legen.
Damit bleiben nur noch C3,C2,C1,R3,R1,R7,U1 und D1.
Hinzu kommen ein MCU mit mindestens einem Timer und zwei freien
Portpins.
Hallo Dietmar,
Teile für Kaffeevollautomaten (wie den Magneten oder den Reed-Kontakt)
gibt es bei:
www.juraprofi.de , www.coffee-crew.de oder www.dicofema.de
Gruß Otto
> den avr will ich sowieso verwenden, da ich temp.regelung , dampf +
wasserpumpe damit steuern will.
Wir scheinen tatsächlich ähnliches vorzuhaben. Pumpe will ich auch
steuern: Aufwärmprogramm, Entkalkungsprogramm, Dosierung (Flowmeter).
Ausserdem 25s-Countdown-Zubereitungs-Hilfe: bis 20s grün, dann blinkend,
ab 25s rot. Natürlich Regler für Temperatur (weiss noch nicht, ob PID
oder hausgemachte Fuzzy Logic). RTC für automatische Einschaltzeiten
wäre auch nicht schlecht. Dann noch einstellbare Pre-Infusion und ein
ansteckbarer, externer Temperatursensor für den Siebträger.
> 2. idee: 2 streifen alu , am 1. 500khz anlegen, am 2. pegel messen,
braucht dann 2 pins, 1 dig out, 1 a/d wandler in. das sollte gehen, da
wesentlich weniger brummempfindlich.
Ich wünchste, ich könnte so etwas auch planen und auslegen :(
Danke an die anderen für die Tips!
ich habe eine Siemens (war glaube ich Saecco) Maschine, da ist der Tank
durchsichtig und im Tank ist ein Schwimmer, ein rechteckiger länglicher
Körper. Ich denke der wird in der Maschine optisch erfasst, sowas sollte
mit einem Reflexsensor gehen. Wenn der Sensor leer meldet ist noch eine
Reserve vorhanden damit eine grosse Tasse noch voll wird.
hab gerade mal kleinen test mit 2 alu-streifen gemacht:
rechteck auf 15cm x 2cm alu-streifen, 1cm daneben alustreifen an oszi
leerlauf: 0,4 vss
mit leerer plasik-flasche drauf: 0,5 vss
+ flasche mit wasser: 0,8 vss
das sollte mit auswertung per a/d wandler locker reichen...
> dann lass es uns doch zusammen angehen...
Ich wäre keine Hilfe: keine Ahnung von Elektronik, keine Ahnung von
Micro-Controllern. Das wird mein erstes Projekt und so wie es aussieht,
wird es zäh wie Kaugummi :)
Hast Du schon einen Temperatursenor ausgewählt? Die "bequemen" Typen
scheinen immer nur bis 100/125 Grad zu gehen. Der vorhandene
Dampfthermostat legt nahe, dass man mit 145 Grad + x planen muss.
Der Test mit dem Kondensator ist ja sehr vielversprechend. Wenn das
klappt, könnte man sogar die Abtropfschale dezent überwachen .
@JojoS:
Die Schwimmer sind Magnete (Reed-Kontakt in der Maschine). Eigentlich
schöne, einfache Lösung, aber schwer im Tank einer nicht dafür
vorgesehenen Maschine anzubringen. Dafür müsste man einen Steigschacht
konstruieren.
temp.sensor : aus 3 dioden in reihe, gibt etwa 1,5v , mit 6mv/° koeff.,
bequem mit a/d wandler auf etwa 1° genau auszuwerten; (si dioden halten
bis 150° ohne probleme aus, die soll-temp. wird bei 120..140° liegen,
das sollte also passen; und der preis von 3x 2 ct auch)
+ cpu: tiny26 , interner osz. 1..8mhz, a/d wandler...
was will man mehr für 1.50 eu ?
nur das programm: in asm oder mal basic versuchen?
(zeitkritisch is hier ja nix, also ginge basic auch)
Ich messe den Füllstand eines Wassertanks auch Kapazitiv, einfach 2
Kupferstreifen links und rechts an den Tank und z.b. mit kleinen Federn
o.ä. kontaktieren. Zwischen den Kupferstreifen einen Schwingkreis , ich
nehme einen recht teuren VCO von Burr Brown wegen der Genauigkeit .Aber
ein Billiger VCO z.b. 74HC4046 und den PLL-Teil nicht benutzen sollte
für diese Anwendung reichen. An Pin 6 & 7 des 74HC4046 die
Kupferstreifen und an Pin 4 eine Frequenz proportional zum Füllstand des
Tanks abgreifen.
So ganz im groben zur Schaltung :-)
Cya
Sven
Was spricht gegen die industriellen Lösungen?
Die Billige:
Auf dem Wasser schwimmt ein kleiner Schwimmer mit Magnet der am Boden
des Tanks einen Reed-Kontakt auslöst.
Die Standart-Lösung mit vollständiger Levelanzeige:
Im Tank hängt ein Schlauch dessen Luftinhalt vom steigenden
Wasserspiegel komprimiert wird (befüllen) und vom sinkenden Wasserstand
(entleeren des Tanks) dekomprimiert wird. Alles was Du zu Deinem Mega32
dazu brauchst ist ein Drucksensor (Toshiba, IPC, ... ) den Du per ISP
ansprichst.
Mit noch weniger Elektronik geht nur, wenn Du einen Holzstab in den Tank
steckst und nachschaust bis wohin er nass geworden ist.
> Ich messe den Füllstand eines Wassertanks auch Kapazitiv, einfach 2
Kupferstreifen links und rechts an den Tank und z.b. mit kleinen Federn
Sehr interessant. Welche Genauigkeit erreichst Du damit?
hinter den Atmega32 noch n Enc28j60 und das ganze mit
HTCPCP (siehe HTCPCP,http://tools.ietf.org/html/rfc2324)
steuern ;)
grüüüße da kai
_______________________________>Das ist kein Sinnfreier Beitrag
> glasgehäuse, 130° kein problem
Danke. Ich finde wenig Informationen zu dem Thema, speziell zu
Ansprechzeiten und Linearität der Kennlinie von Dioden. Vieleicht sollte
man 5 EUR in einen kalibrierten 1 Wire-Sensor investieren. Der hält zwar
keine 150 Grad aus (zumindest laut Datenblatt), aber zumindest könnte
man so den endgültigen Senor einigermassen kalibrieren? Und den
digitialen Sensor könnte man später gut als externen Sensor benutzen,
damit man auch mal am Auslauf der Brühgruppe messen kann.
bzgl dioden:
ansprechzeit: minimal, da chip auf anschlussdraht gebondet, dh, temp.
des drahtes ca. = diode
lin.: sehr gut, da die 2mv/° eine si-material eigene konstante sind
kalibr.: eine ref.messung bei zimmertemp. (zb 21° mit normalem
thermometer als referenz), im eeprom speichern; offset dazu entspricht
dann der aktuellen temp. ;
der absolutwert = genauigkeit is bei dieser anwendung wenig wichtig,,
nur die wiederholbarkeit bringts: der kaffee soll immer die mal
eingestellte temp haben, ne "127,5°" anzeige wäre...wie die
netzwerk-anbindung des ganzen...
> ansprechzeit: minimal, da chip auf anschlussdraht gebondet, dh, temp. des
drahtes ca. = diode
Dann muss man die Anschlussdrähte der drei Dioden mechanisch mit dem
Boiler vebinden (isoliert durch Temperaturleitfolie), nicht die
Glaskörper?
nee, verbinden nicht!!! nur sehr nah dran, draht+glaskörper, aber
isoliert:
ich papp sie mit silikon drauf...einfach, billig, hält, hitzefest bis
300° , isoliert . ideal.
3 dioden : weil das heizelement nicht überall gleich warm wird (habs mit
ir-thermometer abgemessen), daher sind 3 messpunkte imho sinnvoll
(zumindest, wenn sie eh fast nix kosten)
isolation is nicht kritisch, metallkörper liegt an masse, avr schaltung
auch, dann liegt an den dioden max 1,5 v relativ zum metall körper;
die zuführung zu den dioden sollte natürlich silion-isolierter draht
sein
(pvc is bei > 100° nicht so glücklich :-)
und die zeitverzögerung der messung is sicher geringer, als die reaktion
der original verbauten mechanischen temp.schalter !!!
> 3 dioden : weil das heizelement nicht überall gleich warm wird
In der Tat. Bei meiner Gaggia ist das so: unten kommt kaltes
Frischwasser rein (und bleibt erst mal unten), das Wasser für den Bezug
fliesst in der Mitte des Boilers über ein Röhrchen im Boiler ab, oben
steht der überhitzte Dampf. Eine ziemlich ungleichmässige
Temperaturverteilung ist die Folge. Die Original-Thermostate messen an
zwei Stellen, die der Hersteller wahrscheinlich (hmm) sorgfältig
ausgesucht hat, deshalb werde ich dort messen. Über die M4-Sacklöcher
der Thermostaten kommt man immerhin näher ans Wasser.
> Zwischen den Kupferstreifen einen Schwingkreis [...] z.b. 74HC4046 [...] An Pin
6 & 7 des 74HC4046 die Kupferstreifen und an Pin 4 eine Frequenz proportional zum
Füllstand
Hat jemand eine Vorahnung, welche Frequenz der VCO des 74HC4046 in
diesem Fall liefern würde (R1=300K; 5V; aber was ist die Kapazität von
1x5 cm Alustreifen, die nebeneinander an der Tankwand kleben?!) und ob
der Mega16/32 damit ohne Teiler zurechtkommt?
Wasser hat ein Epsilon-r von 80,35
Wenn deine Platten 5mm auseinander sind un dsich komplett überdecken und
der Raum zwischen beiden vollständig mit Wasser gefüllt ist, hat dein
Kondesator eine Kapazität von 71pF. Im "trockenen" Zustand hat dein
Kondensator dann eine Kapazität von 0,885 pF.
