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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wasserstandmessung: anderes Problem


Autor: dreg's (Gast)
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Hallo

Die interessanten Postings zum Wasserstand an anderer Stelle im Forum
lassen in mir die Hoffnung keimen, das jemandem vielleicht die Lösung
für ein Problem einfällt, dass mich schon längerer Zeit beschäftigt.

Ich muss in einer flachen Wannen einen Wasserstand von 1 cm
auf +/- 1mm genau messen (einhalten).
Bisher mache ich das mit einem Sensor von Honeywell.
Dieser funktioniert opto-elektronisch mit einem linsenförmigen Gehäuse
mit einer eingebauten Leuchtdiode und einem Phototransistor.
Die Leuchtdiode leuchtet von innen auf den Linsenkörper.
Wenn der Sensor nicht in die Flüssigkeit eingetaucht ist,
wird das Licht der LED von der inneren Linsenfläche reflektiert und
trifft den Fototransistor. Mit der Benetzung ändert sich der
Brechungsindex der Linse und das Licht trifft nicht mehr auf den
Transistor - der Sensor schaltet.
Hiermit schaffe ich bereits etwa +/- 2-3 mm, ich muss aber noch genauer
werden. Als zusätzliche Fehlerquelle kommt noch die
Kappillarwirkung des Wassers an der Grenzschicht hinzu und die
100%-Luftfeuchtigkeit, bei der der Sensor arbeiten muss.

Hat hier einer ne Idee ?

Autor: HansHans (Gast)
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Hallo,
etwas Spüli ins Wasser scheidet wohl aus oder ?
Warum Elektronik ? geht nicht das Vogeltränken Prinzip ?

Autor: edi.edi (Gast)
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richtig,

an allen seiten des behaelters loecher bei etwa 1 cm bohren und dauernd
etwas nachfuellen....das haben auch die voegel gern

ed

Autor: Marcus M. (Gast)
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Hallo,

entweder per moduliertem Ultraschall, aus der Phasenverschiebung und
der Laufzeit läßt sich dann sehr präzisse der Wasserstand messen,
allerdings NUR wenn die Oberfläche ruhig ist!
Andere möglichkeit wären Graphitelektroden und deren
Widerstandsveränderung.

Letzte möglichkeit wäre ein sehr hoch auflösendern Drucksensor.

Gruß Marcus

Autor: edi.edi (Gast)
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Hi
das ding muss bei 100% luftfeuchtigkeit arbeiten...und wahrscheinlich
nicht nur fuer 5 minuten. geh auf nummer simpel und wartungsfrei. ist
diese praezision ueberhaupt unbedingt noetig ?

es ist leichter sich das leben schwer zu machen als umgekehrt!

Ed

Autor: HansHans (Gast)
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- - >moduliertem Ultraschall, aus der Phasenverschiebung und der
Laufzeit läßt sich dann sehr präzisse der Wasserstand messen

Ich habe so was mit Ultraschal noch nicht gemacht aber ich
denke eine Genauigkeit von 1mm und noch mehr ist
auf keinen fall zu schaffen .....(Rückfahrhilfe Auto)

Aber dreg's beschreibe mal genauer was gebraucht wird

wie oft und wie viel muss nachdosiert werden ca. ?
wie Zuverlässig muss das sein Lebensgefahr oder hoher Geldverlust
bei unter oder Überschreitung ?
Wackelt das ganze ?
Welsche Preisklasse ist erlaubt ?

Autor: dreg\\\'s (Gast)
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@alle
Erstmal Danke für Eure Hilfe.

Diese Wanne wird einmal/Tag gefüllt. Vorher wird das alte Wasser
entfernt und die Wanne über ein Magnetventil erneut befüllt.
Leider bin ich gezwungen die +/- 1 mm genau einzuhalten.
(Laborversuch)

Der Füllstandsensor schaltet ein Magnetventil für den Wasserzulauf.
Beim Füllen gibt es immer leichte Wellen, sodass das Ventil schon
einmal kurz abschaltet. Es schaltet sich im Wellental auch wieder ein.
Diese Wellen geben eine kleine Ungenauigkeit, die ich aber kompensieren
kann, da ich einige Minuten Zeit zum Füllen habe.
Da die Wanne auch einen gesteuerten Ablauf hat, könnte ich die Wanne
sogar überfüllen, und dann Wasser wieder ablassen bis der Füllstand
passt. Das Problem ist eben der Sensor.
Ich könnte natürlich auch Wasser in ein höheres Gefäss (Zylinder)
laufen lassen, (z. Beipiel gemessen über einen Drucksensor) und dieses
Wasser dann in die Wanne laufen lassen; ich muss aber den Wasserstand
während des Versuches konstant halten.

Wem da ne gute Lösung einfällt, kann das vielleicht gleich zum Patent
anmelden. Einen fertigen Sensor gibt es -glaube ich- nicht zu kaufen,
das Problem ist allerdings, das so etwas nicht viele Leute gebrauchen
können.

@Marcus M , die Idee mit der Phasenverschiebung ist garnicht  schlecht,
man könnte die Signale an der Wasseroberfläche  mit einer Referenzplatte
in einer Höhe von 1 cm vergleichen, bis die Differenz Null ist.

Autor: edi.edi (Gast)
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10 mm wasser...genau?

mach es doch volumetrisch.
einfach einmal messen wieviele liter in die wanne gehoeren damit der
Zentimeter erreicht wird.

deiner beschreibung nach ist dein nachfuellventil etwas grosszuegig
dimensioniert da es wellen erzeugt...nicht das optimale fuer die
''feinarbeit'' die anscheinend gewuenscht ist.

Ed

Autor: till (Gast)
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lässt sich ein oben geschlossenes röhren in das wasser tauchen, so das
sich ein abgeschlossenes füllstandabhängiges volumen ergiebt? dann
könnte man doch akustisch die resonanzfrequens des volumens messen und
so auf den pegel schließen.

Autor: Visitor (Gast)
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Wie wäre es denn, wenn man das Gefäß einfach wiegt?

Autor: AndreasH (Gast)
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Du hast geschrieben, dass es ein Laborversuch ist.
In Laboren stehen doch meist hochgenaue Waagen (auf 1/1000 g genau).
Ich weiss zwar nicht wie gross Deine gesamt Menge ist aber z.B. bis 30
kg kenne ich Waagen mit solcher Genauigkeit.
Zudem haben die auch noch eine RS232-Schnittstelle worüber Du den
Gewichtswert holen kannst.
Behälter wegtarieren. 1Kg Wasser entspricht 1L. Wenn der Filter in den
Waagen hoch eingestellt ist, siehst Du auch die Bewegungen des Wassers
nur gedämpft in der Anzeige.
Solche Waagen habe ich auch schon bei ebay für einen Spottpreis
gesehen.

Grüße
Andreas

Autor: Fritz Ganter (Gast)
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@AndreasH

Mist, wollte gerade dasselbe schreiben als ich gelesen hab dass es ein
Laborversuch ist.

Autor: AndreasH (Gast)
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@Fritz

Beim nächsten Mal lasse ich Dir den Vortritt :)

Ich komme aus der Wägetechnik. Daher ist das immer die erste Idee die
mir kommt.
Ultraschall finde ich auch nicht schlecht. Wollte ich mal bei unserem
Gartenteich ausprobieren. Ist aber nichts geworden. Daher kann ich hier
zur Genauigkeit nichts sagen.
Bei Waagen laufen aber hochgenaue Dosierungen drüber. Daher weiss ich,
dass es so auf jeden Fall geht.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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@dreg's,

eine Möglichkei ist der Einsatz von Positionsdetektoren. Hierbei
handelt es sich um einen Linearen Sensor welcher in Abhängigkeit des
auftreffenden Lichtschwerpunktes einen Ausgangsstrom an 2 Pins liefert.
Dazu eine reflektierende Folie ca. 1 cm/*2 auf dem wasser schwimmen
lassen und mit einem focussiertem Lichtstrahl (Laserdiode
o.ä.)anleuchten. Der reflektierte Strahl tritt bei verändertem
Wasserspiegel (geht im hundertstel mm Bereich) an anderer Stelle am
Sensor auf. Ist allerdings eine aufwendige Methode (ca 500-800 EUR)
welche ich hier bei Heuschreckenversuchen (Beinchenbewegung mit 1 mm
Durchmesser Reflexfolie) betreibe. Sensor von Hamamatsu. Schaltung wenn
gewünscht ebenfalls.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Peter Löschnig (Gast)
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hallo

warum so kompiziert ?
1mm bei 1cm sind doch 10% oder?? dass kann man doch (wenn die Anlage
richtig dimensioniert ist) bei Nacht, Bodennebel und Gegenverkehr
mit verbundenen Augen einstellen
2 rostfreie Nägel (Schrauben) + 1 OPAmp müssten doch reichen

Peter

Autor: Markus_8051 (Gast)
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Also ich würde in ein kleines Röhrchen am Rande des Beckens einen
Schwimmer stecken (z.B. etwas Styropor) und darauf etwas Ferritmetall,
das dann in eine Spule eintaucht. So ändert sich die Induktivität der
Spule mit dem Wasserstand. Und wie Peter schon geschrieben hat: bei 1cm
ist 1mm immerhin 10%, das sollte also meßbar sein. Sonst bin ich
allerdings von Peters Methode mit den Nägeln nicht überzeugt.

Autor: dreg's (Gast)
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@Peter

Das System mit den Nägeln funktioniert nicht gut.
Wenn der Wasserstand sinkt, 'hängt' das Wasser an den Nägeln und
bildet eine Wassersäule bis zu 2 mm. Außerdem ist das verwendete
destillierte Wasser sehr schlecht leitend. Da die Messschaltung
sehr empfindlich muss, spricht sie auch gerne an , wenn der Füllstand
noch nicht erreicht ist.
(Kondenswasserbildung, 100 % Luftfeuchtigkeit).

Das Prinzip mit den Wägezellen funktioniert, allerdings wiegt die
Anlage ca. 50 kg nicht ist nicht sehr kompakt.

Das Resonanzröhrchen und den Magnetschwingkreis werde ich mal
ausprobieren, und das Ergebnis hier posten.

@Manfred
Mit Lichtreflektionen habe ich auch schon rumprobiert.
Funktioniert Dein Sensor auch bei (leichter) Betauung ?
Auf jeden Fall würde ich mich freuen, wenn Du mir den Sensor-Typ und
Deine Schaltung zumailen würdest.

Autor: Simpel (Gast)
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Wie wäre es mit einer Durchflussmengenmessung ?

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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@ dreg's

der Sensortype iost: 1L30-SU2 eindim. Si-PSD, 8pin Dil Gehäuse 30mm
aktive Fläche.
Schaltungen im Anhang.
Sollte gehen, da der Lichtschwerpunkt detektiert wird. Kann Dir
allerdigs keine Garantie dafür geben, habe solches Problem im
beheitzten Heuschreckenumfeld nicht.
Frag doch mal beim distr. nach solchen Anwendungen bevor du kaufst.
PS: Der Ausgangsstrom repräsentiert den Lichtschwerpumkt. Die weitere
Schaltung Summe/differenz eleminert die eventuell wechselnde
Umgebungshelligkeit (wenn bei Deiner Anwendung überhaupt notwendig)

MfG  Manfred Glahe

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Summe/Differenz

Autor: Peter Löschnig (Gast)
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noch eine Möglichkeit

kleine PTC Perle (oder SMD, ist aber blöd anzuschliessen)
Strom einstellen, dass sich der PTC auf ca 50-70°C erwärmt (in Luft)
wenn Wasser dann steigt Strom (Wasser wird natürlich mit ca 0,5W
geheizt)
dieses Verfahren wird z. B.: bei Kraftstofftanks verwendet
Vorteil = billig, Feuchte egal

Peter

Autor: edi.edi (Gast)
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auch mit der 'PTC_perle' kann die Adhaesion nicht beseitigt werden.

die loesung mit schwimmer ,ferrit und spule duerfte ebenfalls
scheitern, weil die anordnung nicht ''reibungsfrei'' arbeiten
kann.
grund? siehe oben: adhaesion.

beruehrungslos messen...das,was du schon machst...etwas verbessern.

Autor: Peter Löschnig (Gast)
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also müsste der Sensor aus einem Material wie PTFE oder Silikon sein  =
nix Adhäsion mit Wasser
wobei ich wieder bei dem beheizten Fühler bin, es gibt sehr kleine
Silikonumhüllte PT100 (1000) Fühler
(bin eben ein Sparefroh ;)
oder aber dem Honeywellsensor eine dünne Schicht Silikon verpassen


Peter

Autor: Walter B (Gast)
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Akustisches Resonanzrohr ermittelt Stand verschleißfrei und sehr genau!

Autor: HansHans (Gast)
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- - - >Wenn der Wasserstand sinkt, 'hängt' das Wasser an den Nägeln
und bildet eine Wassersäule bis zu 2 mm.

Den Sensor egal ob Nage Ptc NTC oder sonst was ,
z.B. alle  15 Sec mechanisch kurz anheben und
wieder senken,  auf eine Anschlag der die Einstellung ist
zB. mit einem  Hubmagnet  .

Autor: dreg's (Gast)
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Danke nochmal an Alle !
Ich hab nicht gedacht, dass ich
soviel Antworten bekomme.

@HansHans

Das ist mechanisch nicht ganz einfach, aber wohl machbar.
Gute Idee, wird ausprobiert.

Vielleicht lasse ich das Ding sogar schwingen, und messe das
Tastverhältnis. Mal sehen was da so an Signalverlauf rauskommt.

Das Resonanzprinzip werde ich auf jeden Fall auch testen.

Autor: Simpel2 (Gast)
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Was spricht in diesem Fall gegen die Durchflussmengenmessung,
wie weiter oben erwähnt ? Warum sollte das nicht die (eine
der)einfachste(n) Möglichkeit(en) sein ?

Autor: Daniel (Gast)
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Hallo zusammen,

kapazitiv müsste das doch auch zu erfassen sein.
Du bastelst Dir einen Plattenkondensator.
Luft hat eine Dielektrizitätskonstante von 1. Die von Wasser ist 81 mal
höher.
Annalogmicro bietet einen Baustein an, der eine solche Veränderung
auswerten kann.
http://www.analogmicro.de/german/products/cav414.htm
Das Wasser steigt langsam "in" den Kondensator und der CAV414 gibt
dazu analog eine Spannung aus.


Grüße an alle !!

Daniel

Autor: Wolfgang (Gast)
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Wenn es um die Konstanz der Füllhöhe geht, kann man mit einem Überlauf
die Höhe konstant halten. Man führt einen bestimmten Wasserstrom einem
als Überlauf gestalteten senkrechten Rohr zu und verbindet dies mit der
Wanne.(kommunizierende Röhren)
Habe dies schon erfolgreich angewendet, indem ich das ganze zweimal
hintereinandergeschaltet habe. Die erste Überlaufvorrichtung sorgt
dabei für einen nahezu konstanten Vordruck für den 2. Überlauf. Die
zuzuführenden Wassermengen werden mit einer Lochscheibe oder Kapillare
eingestellt. Die Füllhöhenkonstanz ist besser als 1mm.
MfG
Wolfgang

Autor: Alf (Gast)
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Zwei Ideen

1. Lichtschranke direkt über dem Wasserspiegel.

2. Spindel(Schwimmer) wie bei Dichtemessung(z.B. Kühlwasser Auto oder
Alk) und Optisch(Lichtschranke) oder über Ferit und Spule oder
mechanisch über Drucksensor auswerten.
Möglich ist auch ein Inkrementgeber mit entsprechender Auflösung oder
übersetzung.


__________________________
Bei der Sache mit den Schwimmer auf der Oberfläche oder den
Nägeln(Leitwert meiner Meinung durchaus messbar auch bei
Demoralisierten ;-) Wasser ) Könnet man den Messfehler einfach
einrechnen.

Generell bei optischen Sensoren und hoher Luftfeuchte
könnte man die Optik heizen (über Raumtemp).

Alf

Autor: coolmen66 (Gast)
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Hallo

Dein Problem geht auch anderst zu lösen. Du benutzt einen Schwimmer den
du über einen Drehwinkelgeber anschlies. So ist es möglich auf zehntel
millimeter genau zu positionieren

gruß Eric

Autor: Gerhard. (Gast)
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In diesem Zusammenhang fällt mir ein, dass bei Wasserstandsmessungen im 
Freien oft eine sogenannte "Stillwell" angewendet wird. Das ist Schacht 
der mit dem Wasser das gemessen werden soll durch ein duennes Rohr 
verbunden ist. Dort ist auch der Wasserstandsmesser. Das ganze hat den 
Vorteil dass die Rohrverbindung zusammen mit dem senkrechten Schacht wie 
ein elektrisches  Tiefpassfilter wirkt. Auf diese Weise verhindert man 
also dass der Sensor mit der Unruhe/Wellen der Wasserbewegung fertig 
werden muss.

http://www.rickly.com/MI/3590.htm
http://www.mesotech.com/PDFs/Mesotech%20evap%20broch.pdf

Autor: Sowieso (Gast)
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schau dir mal die tabelle an.

Autor: Nullpainter (Gast)
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Ne kleiner Frage ? wie sauber ist denn das wasser ? Sauberes Wasser 
angenommen, dh keine Algenbaenke und dergleichen, wuerde ich's mit einem 
NTC versuchen, den NTC 2mm Durchmesser horizontal biegen, sodass er 
gerade halb eingetaucht ist. Diese Position muesste sich regeln lassen. 
Wenn er nicht eingetaucht ist, so nimmt die Temperatur sehr schnell zu 
wenn man etwas Strom reinlaesst. Zunehmendes Eintauchen veraendert das 
Aufheizverhalten wenn man Strom kontrolliert pulst.

Autor: Dieter Werner (Gast)
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3 Jahre nach Eröffnung des threads sollte das Problem eigentlich gelöst 
sein.

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