Hallo,
ich möchte in einem Regenwassersickerschacht eine Füllstandsanzeige
installieren. Der Schacht ist unterirdich und normalerweise nicht
zugänglich. Mechanische Füllstandsanzeigen fallen deshalb aus.
Da von allen Seiten des Schachtes Rohre das Wasser zuführen, fällt
eine direkte Ultraschallüberwachung wohl aus. Meine Idee wäre jetzt
durch eine Rohr einen halbwegs stabilen und ungestörten Wasserstand
zu zu erzeugen.
Kann man Ultraschall durch eine Rohr leiten und damit brauchbare
Distanzen zu messen ? Habe noch nie mit Ultraschall gearbeitet.
Danke für sachdienliche Hinweise.
Gruss
Grundsätzlich geht Ultraschall im Rohr unter folgenden Bedingungen:
- Je 'punktförmiger' die Aussendung erfolgt, desto geringer ist die
Gefahr von Reflektionen des Rohrs. Typische industrielle Sensoren im M30
Gehäuse sind i.d.R. solche Sensoren mit kleinem Messfleck.
- Glatte Innenoberflächen neigen zu geringerem Reflexionsverhalten.
- Ab einer gewissen Rohrlänge kommt es aber in jedem Fall zu
Reflektionen und damit zu Fehlmessungen. --> Versuch macht klug!
Ich würde dir eine Messung mittels Thermistoren oder Transistoren raten,
sprich Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Luft. Ob du eine
Selbsterhitzung der Sensoren ausnutzt, oder nicht, wäre dann später zu
klären.
Vorteil gegenüber Ultraschall:
Dreck, Spinnen, ... machen die Ultraschallmessung problematisch. Auch
der Dreck, welcher sich ev. im Rohrinneren abgesetzt hat, und dann
fälschlicherweise dann die Wellen reflektiert, obwohl das Wasser viel
tiefer ist.
Die Idee mit Ultraschall kannst gleich verwerfen. Von Prinzip her würde
es schon nicht funktionieren wegen starkem unterschiedlichen akustischen
Widerstand vom Rohr und Wasser. Da würdest du nur die Dicke vom Rohr
messen.
Ausserdem ist der Bereich(NTD) eine kleine Wissenschaft für sich.
Der Drucksensor kann auch ueber Wasser sein, wenn man's ein wenig
blubbern laesst. Ein kleines Aquariumpuemchen, das Luft bis an den Boden
pumpt und blubbert.
Hallo,
ich bin gerade dabei, eine Füllstandsmessung mittels Ultraschall zu
machen. Bei meinem Kumpel läuft das Ganze schon in der Praxis, bei mir
erst im Büro.
Wir nutzen ein graues Abflussrohr mit Durchmesser 50mm (in jedem
Baumarkt erhältlich).
Dazu nutzen wir folgenden Sensor:
http://www.solajet.de/contents/de/d3.html#
Wenn man ein Rohr nimmt, was nicht geteilt ist, funktioniert das Ganze
auch, wenn man natürlich zwei Rohre zusammensteckt, hat man die
Reflexionen. Bei mir reicht ein 2 Meter Rohr aus. Diese Länge gibt es
noch im Baumarkt.
Erfahrungen mit Spinnen oder ähnlichen habe ich natürlich noch nicht,
aber es könnte ein Problem werden, wie oben beschrieben.
Bei mir im Büro messe ich auf den cm genau.
Danke sehr für die vielen nützlichen Hinweis.
Obwohl die Verschnutzung(Spinnen, etc.) durchaus ein Problem werden
kann, werde ich es mal mit US probieren. Alles andere scheint mir in
meinem Fall zu kompliziert. Evtl. kann man Vorkehrungen treffen
zum Spühlen des Rohres.
Der Hinweis auf Solajet ist nicht schlecht.
Werde gelegentlich berichten, wenn es von Interesse ist.
Danke nochmal.
Gruss
Vielleicht werden die Spinnen auch durch den Ultraschall verscheucht???
Ich werde mal meinen Kumpel fragen, ob er solche Probleme schon
feststellen konnte.
Hallo,
> ich möchte in einem Regenwassersickerschacht eine Füllstandsanzeige> installieren. Der Schacht ist unterirdich und normalerweise nicht> zugänglich. Mechanische Füllstandsanzeigen fallen deshalb aus.> Da von allen Seiten des Schachtes Rohre das Wasser zuführen, fällt> eine direkte Ultraschallüberwachung wohl aus. Meine Idee wäre jetzt> durch eine Rohr einen halbwegs stabilen und ungestörten Wasserstand> zu zu erzeugen.>> Kann man Ultraschall durch eine Rohr leiten und damit brauchbare> Distanzen zu messen ? Habe noch nie mit Ultraschall gearbeitet.
Zunächst müßtest Du sagen, ob sich in dem Rohr Luft oder Wasser
befindet. Für beide sind die zu verwendenden Schallwandler
unterschiedlich.
Die beste (und teuerste) Lösung mit Ultraschall ist wahrscheinlich ein
(Wasser) Ultraschallwandler, der von unten in das gefüllte Becken
einstrahlt. Frequenzbereich etwa 1 MHz. Du würdest damit im
Puls-Echo-Verfahren arbeiten und das Echo der Wasseroberfläche messen.
Evtl. müßtest Du ein paar Kugeln als Schwimmer verwenden, damit Du
sicher eine Reflexion bekommst.
Wenn Du Luftultraschall verwenden willst, müßtest Du von oben durch ein
Rohr einschallen. Die entscheidende Größe für das Schallfeld ist der
Durchmesser des Wandlers. Bei der Berechnung des Schallfeldes kann ich
Dir behilflich sein. Es geht umso besser, größer die Öffnung des Rohres
ist.
Wie so ein Schallfeldbild aussieht, steht in
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonografie
unter der Überschrift
"Das Schallfeld eines kreisförmigen Ultraschallwandlers"
Die Firma Airmayr bietet Luftschallwandler an, deren ungefähre
Schallfelder ich einmal aus den gegebenen geometrischen Abmessungen
berechnet habe und Dir zusenden könnte.
Gast Harald empfiehlt Dir punktförmige Wandler. Das ist eine übliche,
aber falsche Vorstellung über die Schallausbreitung. In Wirklichkeit
strahlen punktförmige Wandler in alle Richtungen ab und sind die
schlechteste Lösung, die Du bekommen kannst. Du brauchst ausgedehnte
Wandler.
Gruß,
Michael
Ich würde das ganz einfach, wie weiter oben schonmal vorgeschlagen, mit
einer Einperlung machen. Ein Röhrchen bis knapp über den Grund und oben
drauf einen Druckmessumformer. Durch z.B. einem T-Stück wird dann gerade
soviel Luft in das Rohr gedrück, das ab und an mal eine Blase aufsteigt.
Wenn jetzt der Wasserstand steigt oder fällt, ändert sich proportional
zum Wasserstand der Luftdruck im Rohr.
1m Schwankung der Wassersäule ist eine Druckänderung von knapp 0,1bar.
Ist primitiv, einfach und funktioniert trotzdem.
Ganz nebenbei können die Spinnen dann die schönsten Weben in den Schacht
basteln, ohne das deine Messung beeinflust wird.
Gruss Stefan
EDIT: Das haben wir vor ein paar Jahren als kurzfristigen Ersatz für
eine Ultraschallmessung in ein Becken eingebaut. Es hat so gut
funktioniert, das bis heute keine Ultraschallmessung mehr eingebaut
wurde...
>Gast Harald empfiehlt Dir punktförmige Wandler. Das ist eine übliche,>aber falsche Vorstellung über die Schallausbreitung. In Wirklichkeit>strahlen punktförmige Wandler in alle Richtungen ab und sind die>schlechteste Lösung, die Du bekommen kannst. Du brauchst ausgedehnte>Wandler.
Mag sein, ich habe absolut kein Problem damit, das so zu akzeptieren.
Ich kenne Ultraschallsensoren nur aus der Praxis und nicht so sehr aus
der Theorie.
Das mit der "schlechtesten Lösung" kann ich so nicht bestätigen, denn es
funktioniert in Serienanwendungen. Dabei befindet sich der M30-Wandler
in Rohren von ca. 30cm Länge und die Anwendung ist auch so von den
Herstellern verifiziert - wobei ich eher nicht glaube, dass die alle
blöd sind.
Ich weiß nicht, was die von dir vorgeschlagene Technik kostet, aber
irgendwie hört sich der OP nicht so an, als ob er (zig?-) tausende Euro
in Spezialwandler investieren möchte.
Im Köllner Chemiepark hat Endress+Hauser vor 4 Jahren eine
Füllstandsmessung für ein kugelförmigen Tank angebaut. Dort wurde in ein
Rohr in der Mitte (ca. 30cm Durchmesser)eine Ultraschallmessung
eingebaut.
Da das Rohr aber bis zum Boden des Behälters reichte, also ungefär 15m
lang war, gab es das schon erwähnte Problem mit den Reflektionen.
Der E+H-Techniker hat eine Woche damit zugebracht die Messung so zu
programmieren, das die falschen Reflektionen "ausgeblendet" werden.
Das hat jedoch einige (10)tausend Euro gekostet, schon allein das Gerät
war schweineteuer...
Wie Langzeitstabil das ganze ist, weiss ich allerdings nicht, da ich
vorher dort gekündigt hatte^^
Gruss Stefan
Die Idee mit dem Rohr würde ich nicht gleich verwerfen.
Wenn man so ein Steigrohr oben verschließt und einen Drucksensor
anschließt kann man den Füllstand über den Druckaufbau
gut messen.
In einfachen Fällen hätte auch
ein primitiver Schwimmer + Seil + Umlenkrolle + Gewicht gereicht.
Wer natürlich kein Loch in die Schachtabdeckung bohren darf, der braucht
eine aufwändigere Lösung. Siehe auch ELV.
Von der kapazitiven Füllstandsmessung bei Wasser halte ich nicht viel,
nachdem ich vor meinem Projekt (Füllstand einer Zisterne, max. 2m)
einige Messungen vorgenommen habe.
Die Kapazität ist vom Benetzungsgrad der Stabelektrode abhängig, je nach
Alterung der Kunststoff-Umhüllung oder dem Algen/Bakterienbelag ändert
sich der.
Dazu kommt die wechselnde Leitfähigkeit des Wassers, abhängig vom
Reinheitsgrad des Wassers. Gerade bei einer Zisterne gibt es die Extreme
von total verdreckt, nach einer Trockenperiode, und sehr sauber, nach
längerem Regen.
Nur mal so als Zwischenbericht.
Habe mir ein US Messgerät von Projet beschafft wie von Matthias 2000
erwähnt. Möchte keine Werbung machen, aber es sei gesagt es funktioniert
gut.
Hatte gerade ein 2m Stück DN40*1.8 zur Hand und bin recht zufrieden mit
dieser "Trockenübung". Werde mal sehen wie es sich mit dickeren und
etwas
längeren Rohren verhält. Aber so würde es mir eigentlich schon reichen.
Jetzt fehlt nur noch die Praxis und die Spinnweben.
Es ist ganz interessant und wer nicht das wenige Geld für eine komplette
Messmimik ausgeben will, sehe ich gute Möglichkeiten für eigene
Bastelprojekte. Es gibt sehr preiswerte US-Sensoren die schon fast alles
selber machen.
Aber ich habe leider keine Zeit dazu.
Gruss
Ich möchte diesen Uralt-Thread wieder aufleben lassen, da ich vor einem
ähnlichen Problem stehe:
Um den Wasserstand in meiner Zisterne ermitteln zu können, verbaute ich
im Schacht einen Ultraschallsensor (JSN-SR04T).
Der Sensor funktioniert auch, aber nur solange die Zisterne halbwegs
voll ist. Sinkt der Pegelstand zu weit ab, misst der Sensor irgendwann
immer den gleichen Wert.
Ich vermute, dass durch die kegelförmige Ausbreitung die Schallwellen
irgendwann auf die Seitenwand der Zisterne treffen, und daher die
Entfernung zur Seitenwand gemessen wird, und nicht mehr der Abstand zur
Wasseroberfläche.
Versuchsweise habe ich jetzt direkt unterhalb des Sensors ein
50mm-KG-Rohr (grau) mit einer Länge von ca. 25 cm verbaut - in der
Hoffnung das nur noch die Schallwellen gemessen werden, die sich
"senkrecht nach unten" ausbreiten.
Leider funktioniert diese Methode nicht, da innerhalb des Rohrs
vermutlich Reflexionen auftreten, obwohl ich darauf geachtet habe, dass
innen im Rohr die Fläche glatt und sauber ist.
Was könnte ich noch versuchen, denn ich würde ungern auf den
Ultraschallsensor verzichten wollen.
Macht es Sinn ein deutlich größeres Rohr zu nehmen (in Bezug auf den
Innendurchmesser), um das Rohr innen mit einem Stoff zu bekleiden,
welches die Schallwellen vollständig absorbiert?
Welche Stoffe kämen da überhaupt in Frage?
Gibt es vielleicht noch andere Ideen?
Ich hoffe mir kann jemand helfen, danke.
Thomas M. schrieb:> Sinkt der Pegelstand zu weit ab, misst der Sensor irgendwann> immer den gleichen Wert.
Wie tief ist die Zisterne denn?
Es gäbe ja noch die Möglichkeit mittels Luftpumpe Luft einzuperlen und
mittels Differenzdrucksensor dann den Druckunterschied zu messen.
Thomas M. schrieb:> Leider funktioniert diese Methode nicht, da innerhalb des Rohrs> vermutlich Reflexionen auftreten, obwohl ich darauf geachtet habe, dass> innen im Rohr die Fläche glatt und sauber ist.>> Was könnte ich noch versuchen, denn ich würde ungern auf den> Ultraschallsensor verzichten wollen.
Das sind wahrscheinlich Reflexionen durch Beugungseffekte aufgrund
schlechter akustischer Anpassung am Rohrende.
Damit hatte ich auch schon zu tun.
Die Kante sehr glatt abrunden hilft, am besten glattschmelzen.
Thomas M. schrieb:> Gibt es vielleicht noch andere Ideen?
Auf den US Sensor verzichten. Das funzt ne Zeitlang, irgendwann bilden
sich Ablagerungen im Rohr und das war's dann. Alles was im Öffnungskegel
des Sensors liegt macht auf Dauer Probleme. Feste Objekte kann man
"ausblenden", da wird dann das erste Echo ignoriert, alles was sich
ändert nicht.
Vor ein paar Jahren gab es hier einen Beitrag wo Ralph die
Zisternenwasserstandsmessung mit sehr geringen Aufwand sehr elegant und
zuverlässig gelöst hat:
Beitrag "Re: Füllstand über Differenzdruck messen"Beitrag "Füllstand über Differenzdruck messen"http://greinert.hopto.org/main/index.php?id=2012053078hhb4hh5n76n8939v9uhjer
Es gibt auch noch einige andere ähnliche Beschreibungen hier im Forum.
Die pneumatische Methode hat halt den Vorteil ohne Elektronik im
Zisternenbereich auszukommen und die Meßtechnik kann bequem dort
eingebaut werden wo es praktisch zugänglich ist. Mit modernen
Komponenten kann man auch pneumatische Methoden billig, klein und
zuverlässig konstruieren. In der Bucht bekommt man angeblich alles was
man dazu braucht.
Wie man vielfach hört ist US in der Zisterne eben doch viel öfter
problematischer als man sich vorstellt. Auch kapazitive Methoden haben
ihre eigenen Herausforderungen.
