Hallo, zuerst einmal ein Lob an das tolle Forum lies schon länger mit und habe auch von viele hilfreiche Informationen erhalten. Ich habe eine Frage zu einem Projekt von mir. Kurz zu der Funktion: Wir haben zu Hause eine eigene Wasserversorgung mit eigener Quelle. Der Speicher hierfür ist ca 400m vom Haus entfernt. Um den Füllstand zu ermitteln habe ich eine simple kapazitive Füllstandsmessung gebaut. Hierfür habe ich eine Zwilingslitze verwendet, aus dessen Kapazität ich eine Frequenz erzeuge (NE555). Diese Schaltung befindet sich im unterirdischen Speicher (in einer wasserdichten Verteilerdose). Ein ca 2m langes Kabel führt dann nach außen an einen Mikrocontroller (Atmega88) mit Funkmodul (RFM12B). Dies sendet im 5 Minuten Intervall den Messwert ans Haus. Soweit funktioniert alles recht gut. Ab und zu wird mal ein Messwert (wohl durch die lange Strecke) nich t übertragen, aber damit kann ich gut leben. Problem jetzt vor allem in den letzten Tagen ist ein Schwanken der gemessenen Frequenz zwischen Tag und Nacht. Tagsüber werden bis zu 29,3kHz gemessen und nachts dann nur noch 28,4kHz. Der Messbereich liegt normalerweise bei ca 28,5kHz = voll und ca 60kHz = leer. Als es noch kälter war sind die Nachtwerte auch mal auf 26,0kHz runter gegangen. Nun weis ich nicht wirklich wo diese Schwankungen entstehen. Im Speicher selbst sollten die Temperaturen nicht stark schwanken, da geschlossen und das Quellwasser keine große Temperaturänderungen hat. Habe den Verdacht, dass die Frquenz nicht richtig gemessen wird. Allerdings kann ich dies nicht begründen. der µC wird mit Quarz betrieben wodurch er eigentlich recht genau sein sollte. Tagsüber ist das Gehäuse mit dem µC Zeitweise direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Bin am überlegen das ganze ein bisschen zu umbauen um Schatten zu erhalten. Allerdings hatte ich auch an den weniger sonnigen Tagen schon solche Schwankungen. Ich erwarte keine 100 prozentige Genauigkeit von dem ganzen. Wird mit dieser simplen Technik wohl auch nicht möglich sein, aber die Werte an sich sollten doch halbwegs konstant sein also ca +/- 0,2kHz egal ob Winter oder Sommer. Vielen dank für die Hilfe im voraus Gruß
Der NE555 ist recht empfindlich auf Temp-Schwankungen. Kannst ja mal den TLC555 versuchen. Oder benutzt du den internen RC-OSzillator im ATMega?
Ich verwende einen externen Quarz. War gerade nochmal vor Ort und hab bisschen gemessen. Könnte gut sein, dass es daran liegt. Konnte nach dem öffnen des Deckels ne leichte Veränderung feststellen. Mal schauen vielleicht versuch ich das mit dem TLC555 mal. Danke für den Tipp Gruß
Vergiss nicht, dass der Quarz auch temperaturempfindlich ist! Seine Eigenfrequenz verschiebt sich in Abhängigkeit seines Alters und der Temperatur. Gerade direkte Sonneneinstrahlung solltest du meiden. Das verändert ja alle Bauteile. Vielleicht hat dein µC eine Schaltung um dies auszugleichen. Ansonsten schau dich mal um, bei der HF Abteilung solltest du Leute finden die sich damit auskennen! Das 2m lange Kabel zum µC, ist das für digitale oder analoge Werte? Es gilt nämlich, so früh wie möglich digital werden! 2m Kabel sind nicht viel, aber vielleicht beeinflusst das auch ein wenig. Hoffe ich konnte helfen! ;-)
>Vergiss nicht, dass der Quarz auch temperaturempfindlich ist!
Ja, das ist zwar richtig. Ich denke, es spielt hier in dem Fall keine
Rolle. Er sollte im Bereich +/- 100 oder 200ppm über Alles bleiben.
@ Pascal (Gast) >Vergiss nicht, dass der Quarz auch temperaturempfindlich ist! Seine >Eigenfrequenz verschiebt sich in Abhängigkeit seines Alters und der >Temperatur. Und schon mal über die Grössenordnung nachgedacht? Das sind gerade mal +/-50ppm, meinetwegen auch +/-100ppm. Das ist GAR NICHTS im Vergleich zu der gemessenen Abweichung. > Gerade direkte Sonneneinstrahlung solltest du meiden. Das >verändert ja alle Bauteile. Bist du ein Esotherikfreak? >viel, aber vielleicht beeinflusst das auch ein wenig. Hoffe ich konnte >helfen! ;-) Die Hoffnung stibt zuletzt . . . @ Christof (Gast) >aus dessen Kapazität ich eine Frequenz erzeuge (NE555). Diese Schaltung >befindet sich im unterirdischen Speicher (in einer wasserdichten >Verteilerdose). Ist die WIRKLICH hermetisch dicht? Wenn nein, kann es sein dass Kondensation ein der Dose zu Leckströmen und damit Messfehlern führt. > Ein ca 2m langes Kabel führt dann nach außen an einen >Mikrocontroller (Atmega88) mit Funkmodul (RFM12B). Sollte unkritisch sein, ist ja ein digitales Signal. >29,3kHz gemessen und nachts dann nur noch 28,4kHz. Woher weisst du, dass der Wasserstand NICHT schwankt? > Der Messbereich liegt >normalerweise bei ca 28,5kHz = voll und ca 60kHz = leer. Dann sind deine 28,4..29,3 eine Schwankung von ca. 3%. Nicht wirklich viel für deinen einfachen Aufbau. MFG Falk
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Also 100% Dicht ist das ganze nicht. Allerdings habe ich die Platine inklusive Bauteile mehrfach lackiert. Dachte eben auch schon, dass es Leckströme sein könnten. Habe allerdings keine Unterschiede festgestellt. Also die Schwankungen am Tag sind eigentlich noch halbwegs ok das ist richtig. Habe im Anhang mal ne Grafik über die erfassten Messwerte (werden nur aufgezeichnet, wenn ich den PC an habe. Immer wo Punkte sind ist ein Messwert. Aber im allgemeinen ist eine steigende Tendenz zu beobachten. Habe jetzt heute morgen noch einen Temperatursensor dazu gehängt. Werde mal beobachten ob berechenbare Abweichungen auftreten. Klar ob der Wasserstand nicht schwankt sieh ich nicht genau. Allerdings bei ca 11000Liter (2,5m Wasserstand) in einem Haushalt von 5 Personen und einem sehr starken zulauf zu dieser Jahreszeit ist kaum davon auszugehen, dass es stark schwankt. Ich habe mir schon den Spass gemacht und mal Wasser laufen lassen. bei 20cm konnte ich deutlich die Abweichung erkennen. Die Messfehler um die es mir geht sind fast perfekt Sinusförmig :). Habe noch eine Messung von mitte März wo eine deutliche Entnahme zu sehen ist. Das ganze ist dann auch recht schnell wieder voll gelaufen. Dort waren die Schwankungen übrigens nicht so stark. Da gabs auch keine direkte Sonneneinstrahlung Gruß
@ Christof (Gast) >Dateianhang: messungen.JPG (120,4 KB, 21 Downloads) Bildformate >Also 100% Dicht ist das ganze nicht. Allerdings habe ich die Platine >inklusive Bauteile mehrfach lackiert. Naja, Lack ist nicht gleich Lack. Viele Lacke sind nicht wirklich Feutigkeitsdicht, da kann nach Tagen oder Wochen das Wasser doch drunter kriechen. >Klar ob der Wasserstand nicht schwankt sieh ich nicht genau. Allerdings >bei ca 11000Liter (2,5m Wasserstand) in einem Haushalt von 5 Personen >und einem sehr starken zulauf zu dieser Jahreszeit ist kaum davon >auszugehen, dass es stark schwankt. Vollkommen falscher Ansatz. Du WEISST es nicht. Darum kannst du das auch nicht einfach mal so lala als konstant annehmen. Um das auszuschliessen kannst du ja mal deine Zweidrahtleitung durch einen Keramikkondensator aus NP0 bzw. COG ersetzen. Dann müsste der Messwert wirklich konstant sein. Wenn er das im Rahmen der Genauigkeiten ist, dann schwankt dein Wasserstand anseinend wirklich. MFG Falk
Entweder kompensierst du den Temperatureinfluss durch ein Thermometer. Wert = frequenz + calwert * temperatur. Oder du packst die Elektronik in ein Styroporgehäuse und hälst die Innentemperatur konstant auf 55 °C. Als Heizung reicht ein Transistor und ein 10 Ohm-Wiederstand (oder so ähnlich). Zur Temperaturerfassunng ein Spannungsteiler aus einem Trimmpoti und einem NTC. Eventuell ein Differenzverstärker mit einem festen Spannungsteiler als Referenz. So hatte ich mal einen Quarz beheizt. Das wird öfters so gemacht: Siehe z.B: http://www.suessbrich.info/elek/DigitalUhrQuarzofen.html
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Also habe ja gestern ein Temperatursensor eingebaut (LM 335) und direkt an ADC des AVR gehängt. Hatte dafür schon alle Drähte liegen :). So über Nacht hat mein PC die Daten gelogt. Zwischendurch mal ein Absturz aber macht nichts. Ich glaube, dass man hier deutlich die Temperaturabhänigkeit sehen kann. Werde das denke ich dann so via Software kompensieren. Danke noch für die Ratschläge. Ach und Temperatursensor ist nicht kalibriert oder so. Deswegen ists wohl ein bisschen warm :). Sollte halt schnell gehen. Werde mir da aber noch was schöneres bauen. Die Heizung ist vielleicht von der Theorie sehr gut. Allerdings läuft das ganze vor Ort mit Batterie und ich habe alles sehr Energiesparend ausgelegt. So eine Heizung würde da alles zu nichte machen. Gruß
Du könntest die Messung identisch nochmal aufbauen, nur mit fester Kapazität anstatt Kabel. Dann nur die Differenz der Frequenzen auswerten. So sollte sich der Temperaturgang größtenteils 'rauskompensieren.
Hallo Christof, wie kann ich dich per email erreichen? Ich hätte eine Offtopic Frage an dich. Wenn's nicht öffentlich sein soll, PN an mich - danke. Gruß Christian
Aha, gibt's hier was zu mauscheln, oder was? Vielleicht interessiert es uns andere ja auch :-)
Ne, zu Mauscheln gibt's nichts - jedoch möchte den (bisher noch sehr geradlinigen/sachlichen) Thread nicht unnötig vom ursprünglichen Thema ableiten, da die Frage wie gesagt offtopic ist. Wenn es im Sinne des "Urhebers" ist, soll es mir recht sein, jedoch möchte ich ihn vorher wenigstens gefragt haben. Wenn allgemeines Interesse besteht, kann man es ja immer noch hier breit treten, aber bis dahin sollten wenigstens die Kernpunkte geklärt sein, oder? :-) Gruß Christian
Die Idee mit der identischen Schaltung zur Kompensation ist mir heute morgen auch gekommen :). Hab im moment nur die Teile dafür nicht da. Sonst wär das auch kein ding. Werd ich vielleicht bei Gelegenheit auch mal noch versuchen. So hab mich jetzt auch mal angemeldet :). Also über PN auch erreichbar. Gruß
Hallo, so der Vollständigkeit halber nochmal einen kleinen Bericht. Habe doch noch einen NE555 gefunden und einen passenden Kondensator. Das ganze natürlich sofort eingebaut und laufen lassen. Funktioniert sogar noch besser wie erwartet. Meine kompensierte Frequenzmessung schwankt nun nur noch um 0,03 kHz. Das ist jetzt wirklich zu vernachlässigen. Das kommt zum einen mit Sicherheit von dem herumschwappenden Wasser und ein paar Faktoren, die ich mit dieser simplen Schaltung nicht mehr beeinflussen kann. Muss jetzt nur nochmal die Messwerte für die einzelnen Füllstände ermitteln, um die schönen Werte auch richtig umzurechnen :). Durch das ganze hin und her passt das jetzt nimmer. Wenn ich jetzt von einem Messbereich von 20-30kHz ausgehe (der wohl noch so sein wird), dann ist die momentane Abweichung nur noch maximal 0,2 Prozent. Mehr brauch ich auch nicht. Hoffe da änder sich auch nichts mehr dran in der nächsten Zeit. Habe gleich noch ein kleines PHP Script gemacht um mir ne Auswertegrafik zu erzeugen. Geht schneller wie in Excel :) Zu der Grafik: Die orangene Linie ist der normale Messwert. Die grüne ist der Wert mit Hilfe der zweiten Messung ausgeglichen. Der erste Ausschlag war eine Wasserstandssenkung von ca 10 - 15 cm. Beim zweiten wurde eine Badewanne voll Wasser herausgelassen. Ach und bei der "privaten" Frage ging es um das allgemeine Prinzip der kapazitiven Füllstandsmessung. Gruß
@ Christof Vogt (chvo) >noch besser wie erwartet. >Geht schneller wie in Excel :) besser als schneller als Germanistische Grüsse Falk
Christof Vogt wrote: > Habe doch noch einen NE555 gefunden und einen passenden Kondensator. Das > ganze natürlich sofort eingebaut und laufen lassen. Funktioniert sogar > noch besser wie erwartet. Stellt sich die Frage, was überhaupt der 555 da drin verloren hat. Man muß nicht mit Krampf noch über 30 Jahre alte Technik verwenden. Die AVRs haben nen Analog-Komparator, damit läßt sich prima eine Kapazität (Aufladezeit über nen Widerstand) quarzgenau messen. Man braucht nur noch 3 Widerstände (50ppm/°C Metallschicht reicht), fertisch. Hat man nun den Verdacht, daß die Kapazität temperaturabhängig ist, dann schaltet man den Analog-Komparator über den ADC-Multiplexer auf ne 2. gleich lange immer nasse Referenzleitung um. Peter P.S.: Wir haben kürzlich in nem älteren immer noch produzierten Gerät nen 556 durch nen ATTiny25 ersetzt. Warum es den 556 regelmäßig zerschossen hat, kann sich keiner erklären, aber der ATtiny25 läuft nun wie dumm.
Diese Möglichkeit hört sich auch interessant an. Wär ich da schon früher drüber gestolpert hätte ich es vielleicht auch gleich so gemacht :). Werde wohl mal ein paar Versuche damit machen. Vielleicht sind noch bessere Ergebnisse zu erreichen. Danke und Gruß Christof
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