Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltung für Füllstandsmessung mit MPX2100DP


von Andre B. (goatrancer)


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Hallo,
Ich möchte mir einen Füllstandmesser an meine Moeller Easy820 
anschließen um in einem Nährstoffbehälter den Inhalt ermitteln zu 
können. Ich möchte dabei den Luftdruck in einem Staudruckrohr, mit dem 
Diverenz-Drucksensor von Freescale MPX-2100DP messen.

Ich habe angefangen die Schaltung von Freescale in ein Layout um zu 
wandeln, bin mir jetzt aber doch nicht sicher ob ich die Schaltung 
überhaupt nutzen kann.

Ich wollte die Schaltung mit 24V/DC von der EasyPow400 betreiben da der 
MC33179 bis 35V verkraftet. Am Ausgang brauche ich aber 0-10V!
Wie ändere ich die Wiederstände?

Ich habe leider wenig Ahnung von Elektronik, kann aber Schaltpläne in 
bestückte Platinen umwandeln....;-) Also wäre meine Bitte, ob mir da 
einer helfen könnte...??? :-) Vieleicht einfach in Paint öffnen und die 
richtigen Werte reinschreiben....;-)

Liebe Grüße Andre

von Willi W (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Am Ausgang brauche ich aber 0-10V!

Welchen Punkt in der Schaltung bezeichnest du als Ausgang? TP3 schaltet 
bei erreichen des Referenzpegels mit einer Hysterese zwischen 0V und 8 V 
um.

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
 Am Ausgang brauche ich aber 0-10V!
> Wie ändere ich die Wiederstände?

Das hängt von  der Dichte deines Mediums und deinem Füllstandsbereich 
ab, dem du die 0-10V zuordnen möchtest. Um den vollen Bereich abzudecken 
mußt die Versorgungsspannung auf z.B. 12V erhöht werden.

von Andre B. (goatrancer)


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Willi W schrieb:
> TP3 schaltet
> bei erreichen des Referenzpegels mit einer Hysterese zwischen 0V und 8 V
> um.

Das wäre ja schon nah drann... :-O
Also ich habe ja vor, die Schaltung mit 24V/DC zu betreiben und den TP1 
als Ausgang zu verwenden und mit IC4 so zu verstärken, das am TP3 dann 
0-10V herauskommen...., denke ich doch oder....? ...oh Man(n)..., die 
Werte stehen doch auf dem Plan, kann mir denn keiner die Werte 
anpassen...., oder ist die Schaltung Grundsätzlich nicht zu 
gebrauchen....., ich verzweifel.....?!?

Bei dem Medium, handelt es sich um Wasser mit Flüssigdünger. Ich wollte 
ein Teflonrohr senkrecht in eine Tonne platzieren und die eine öffnung 
des Sensors daran; die andere lasse ich offen um ein korektes Verhältnis 
zum Umgebungsdruck zu haben (so wurde das zumindest in einem anderen 
Forum beschrieben..., leider kein modifizierter Schaltplan dabei 
gewesen).

Ich gehe davon aus, das 100Pa 1cm Wassersäule entspricht. Das heist, ich 
werde das Verhältnis von Druck zur Menge, eh nachher umrechnen und in 
der Easy800 einstellen. Messen will ich den Bereich zwischen 0Pa und 
100kPa.

Bitte helft mir ich komme echt nicht weiter...., bin doch nur Handwerker 
und kein Elektroniker....:-(

Aber Danke trotzdem, das wer schon einmal den Anfang gemacht hat.

LG Andre

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> ich verzweifel.....?!?

Keine Panik!
;-)

Wenn ich dich also richtig verstehe, soll ein maximaler Wasserstand von 
rund 10 Metern (100 kPa) gemessen und als 10 V Signal ausgegeben werden. 
Richtig ?
Mit der Schaltung kommt man allerdings nicht bis auf 0 Volt 
Ausgangssignal runter (min 1..2V) bei 0 Pa. Wäre das ein Problem oder 
kannst du das nachher wegrechnen?
Sonst muß man sich nach einem vierfach Rail-to-Rail OP umsehen (min. 
einige 10 mV).

Matthias

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Also ich habe ja vor, die Schaltung mit 24V/DC zu betreiben ...

Damit hat der Sensor ein kleines Problem. Lt. Datenblatt soll er mit 10V 
(max. 16V) betrieben werden.
Man sollte also zumindest vor den Sensor eine Spannungsregler schalten.

Ich hoffe, du brauchst nicht die volle Genauigkeit des Sensors, sonst 
muß man mit der Versorgungspannung des Sensors deutlich mehr Aufwand 
treiben.

Matthias

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias,

Matthias schrieb:
> Wenn ich dich also richtig verstehe, soll ein maximaler Wasserstand von
> rund 10 Metern (100 kPa) gemessen und als 10 V Signal ausgegeben werden.
> Richtig ?

Nein, 1 Meter also 10kPa! Habe mich vertippt...sory

> Mit der Schaltung kommt man allerdings nicht bis auf 0 Volt
> Ausgangssignal runter (min 1..2V) bei 0 Pa. Wäre das ein Problem oder
> kannst du das nachher wegrechnen?

Ja, das könnte ich in der Auswertung der Easy800 berücksichtigen.

Matthias schrieb:
> Damit hat der Sensor ein kleines Problem. Lt. Datenblatt soll er mit 10V
> (max. 16V) betrieben werden.
> Man sollte also zumindest vor den Sensor eine Spannungsregler schalten.

Ah..., siest Du hab ich mir doch gedacht...
Kann ich den einen LM7812 mit 24V beschicken? Oder wie komme ich auf 
eine Spannung von 12V?

Danke....:-) ...bitte bleib drann.....;-)

LG Andre

von Matthias (Gast)


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Hallo Andre
>
> ... 1 Meter also 10kPa! Habe mich vertippt...sory

Dann würde ich als Sensor eher die passende Version vom MPX2010 nehmen, 
damit du den Meßbereich besser nutzt.

>> Mit der Schaltung kommt man allerdings nicht bis auf 0 Volt
>> Ausgangssignal runter (min 1..2V) bei 0 Pa.
>
> Ja, das könnte ich in der Auswertung der Easy800 berücksichtigen.

Das ist gut.

> Kann ich den einen LM7812 mit 24V beschicken?

Der LM7812 sollte mit 24V Eingang gerade noch klarkommen. Die 
Eingangsspannung könnte aber je nach Hersteller schon knapp werden, d.h. 
Datenblatt lesen und evtl Vorwiderstand einplanen.
Der Spannungsregler braucht in jedem Fall zusätzlich noch Kondensatoren 
100 nF an Ein- und Ausgang.

Gruß Matthias

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Mathias,

Also ich habe doch den MPX2100DP schon, und es geht ja auch darum den 
Druck in relation zum Umgebungsdruck zu messen (weil der ja auch 
schwankt..).

Ist die Schaltung denn nicht für den MPX2100DP zu gebrauchen...?

Ach ja der LM7812 würde bis 36V verkraften, das müßte doch gehen...., 
oder...?

Matthias schrieb:
> Datenblatt lesen und evtl Vorwiderstand einplanen.

...Tja...., der kommt dann wohl in Reihe vor dem Stabi-Eingang...., 
oder....? Und wie hoch soll ich den wählen....?

Matthias schrieb:
> Der Spannungsregler braucht in jedem Fall zusätzlich noch Kondensatoren
> 100 nF an Ein- und Ausgang.

ok. sowas hatte ich in Erinnerung, ...nur die werte wieder nicht...., 
bin halt Handwerker...;-)

Jetzt aber trotzdem nochmal die konkrete Frage, ob die Schaltung die ich 
ins Layout übertragen habe stimmt und zu gebrauchen wäre (die 
12V-Stabilisierung füge ich natürlich noch hinzu!)???

Danke für Deine Hilfe

Gruß Andre

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Also ich habe doch den MPX2100DP schon, und es geht ja auch darum den
> Druck in relation zum Umgebungsdruck zu messen (weil der ja auch
> schwankt..).

In der Ausführung DP des Sensors erfaßt du sowieso nur die Differenz 
zwischen Umgebung und deiner Wassersäule, wenn du eine Seite offen läßt.

> Ist die Schaltung denn nicht für den MPX2100DP zu gebrauchen...?

Der MPX2100 hat einen Meßbereich bis 100 kPa, d.h. bei 1 m Wassersäule 
wird der nur zu 10% ausgesteuert. Damit verschenkt man Genauigkeit, aber 
wird schon gehen.

> Ach ja der LM7812 würde bis 36V verkraften, das müßte doch gehen....,
> oder...?

Der braucht dann nur seine Kondensatoren.

> Jetzt aber trotzdem nochmal die konkrete Frage, ob die Schaltung die ich
> ins Layout übertragen habe stimmt und zu gebrauchen wäre (die
> 12V-Stabilisierung füge ich natürlich noch hinzu!)???

Bei der Schaltung würde ich ein paar kleinere Änderungen vorschlagen 
(Achtung: Bauteilnummern sind anders). Der Sensor müßte bei 10kPa und 
12V ein Signal von 4.8mV liefert, dass in der ersten Stufe um einen 
Faktor 208 verstärkt wird (-> 1 V) und in der zweiten nochmal um einen 
Faktor 10, so dass daraus bei O1 max. 10 V werden.

Mit R5 kannst du die Verstärkung bequem verändern (evtl. R5 etwas 
vergrößern, damit dein Meßbereich nicht zu knapp in den 10 V liegt). Mit 
R10 kann man den Nullpunkt einstellen, da würde sich also ein Trimmer 
mit 25 k anbieten. Mit R12/R13 kann die Alarmschaltschwelle eingestellt 
werden, d.h. vielleicht ein Poti. Mit dem Kondensator C1 wird noch ein 
Tiefpaß gebildet, um Störungen zu verringern.

Eine grundsätzlich Sache noch zum Meßprinzip: Wenn dein Staurohr im 
Wasser steht, wird immer etwas Luft aus dem Rohr im Wasser gelöst, so 
dass der Anzeigewerte etwas driften kann. Ab und zu muß man das Rohr 
dann wahrscheinlich mal ganz rausnehmen und neu belüften.

Gruß Matthias

von Michael (Gast)


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Im Layout sollten man wegen der Störempfindlichkeit die Leitungen 
zwischen Sensor und OP möglichst kurz halten.
MfG

von Andre B. (goatrancer)


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Hi Mathias,
Danke erst einmal...:-)
Ich werde mich jetzt gleich mal an die Arbeit heran machen das Layout zu 
überarbeiten, die Einzelteile bestellen und das ganze mal 
auszuprobieren.

Das mit der diffundierenen Luft im Wasser will ich mit einer kleinen 
Luftpumpe für's Aquarium lösen, die kurz vor der Messwerterfassung für 
1-2sec. anspringen soll.

Danke an Michael, das mit den Leitungslängen ist kein Problem, da ich 
die Messwerterfassung direkt am Tank anbringe und nur die 10V, ca. 2m 
weit zur Auswertung schicke (denke das die Strecke aktzeptabel ist 
oder?).

Also rann ans Werk...., SUPER...., es geht weiter....:-D Danke...!!!

Ich hoffe das ich jetzt weiter komme, sonst melde ich mich später 
nochmal hier..., nein besser ich meld mich so oder so, um Euch am evt. 
Erfolg teihaben zu lassen...., wenn's funktioniert stelle ich das 
Platinenlayout gerne hier rein.

LG ANdre

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Das mit der diffundierenen Luft im Wasser will ich mit einer kleinen
> Luftpumpe für's Aquarium lösen, die kurz vor der Messwerterfassung für
> 1-2sec. anspringen soll.

Mußt du dann immer erst das ganze Wasser aus dem Rohr drücken oder hält 
die Pumpe so dicht, dass sie nur nachpumpen muß?

Das mit der Leitungslänge bezog sich wohl auf die gefühlten 5 cm 
Strippenlänge auf der Platine. Das Signal ist schon deutlich klein.

Bin gespannt auf den fertigen Sensor

Gruß Matthias

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias,

Tja das mit der Aqu-Pumpe war so eine Idee, aber Du hast Recht, ich 
sollte wissen, ob die den Druck überhaupt halten kann; sonst muß ich 
tatsächlich das Rohr immer erst leer pumpen und in der Messwetauswertung 
einstellen, das die Pumpe erst aufhört, wenn der Druck am Ende um einen 
bestimmten Wert schankt und nicht weiter steigt (das wäre ja, wenn 
Blasen aus dem Rohr austreten). Und dann erfolgt erst die Auswertung des 
Wasserstandes.

Das wäre meine Idee zu dem Problem wo drauf Du mich aufmerksam gemacht 
hast. Denke das müßte hinhauen....?

Ach und wegen der gefühlten 5cm Leitungslänge, die Platine ist im 
Original 6,5cm x 5cm. Die lange Leitung ist doch nur die Null alles was 
Signal also + ist doch kurz.... und der Sensor kommt ja direkt auf die 
Platine....! ....was meint Ihr denn jetzt da konkret ich werde ja jetzt 
noch den Stabi mit der Siebung auf die Platine bringen und die 
modifizierungen von Dir mit einbauen. Also wenn ich noch was beachten 
soll, immer heraus mit der Sprache..., eigentlich wollte ich die 
NullLeiterbahnen noch rundherum in Flächen umwandeln..., soll ich das 
auch nicht machen....?

Danke LG Andre

von Andre B. (goatrancer)


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Ps. Wenn ich mir den MPX2010 noch bestelle, müssen doch nur die 
Wiederstände geändert werden...., dann könnte ich die Platine auch 
später noch umbestücken...., Richtig...???
LG Andre

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias,
Ich weiß nicht was ich da im Kopf hatte, aber ich habe mir eben mal die 
Lupe zu Hand genommen und die Bezeichnung auf dem Sensor überprüft und 
mit entsetzen (aber doch zu meiner Freude) festgestellt, das ich gar 
keinen MPX2100 habe..., es ist wohl doch der den Du mir empfohlen 
hast...!

Also es ist der MPX2010DP! Ds heist wohl das ich die Wiederstände doch 
geändert haben müßte..., wenn Du mir dabei noch helfen 
könntest.....???;-)

Liebe Grüße Andre

von Helmut (Gast)


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So etwas habe ich mal mit einem Rail to Rail OP, LCD, SSR und einem 
Drucksensor gebaut:

http://www.ip-symcon.de/forum/f19/wasserstandsschalter-drucksensor-11413/

Gruß Helmut

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Also es ist der MPX2010DP! Ds heist wohl das ich die Wiederstände doch
> geändert haben müßte...,

Hallo Andre,

na fein, mit dem Sensor sollten bei 10 kPa und 12 V Versorgungsspannung 
maximal 30 mV zur Verfügung stehen. Mit den neuen Werten für R1, R2 und 
R5 wird das Signal in der ersten Stufe wieder auf 1 V angehoben. Der 
Rest ist wie gehabt. Falls du den Meßbereich vergrößern willst, kann 
z.B. R5 angepaßt werden.

Gruß Matthias

von Matthias (Gast)


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p.s.
Matthias schrieb:
> Falls du den Meßbereich vergrößern willst, kann
> z.B. R5 angepaßt werden.

Für den Aufbau deiner Schaltung sollte R5 mindestens 1,2 kOhm betragen, 
da mit dem OP Ausgangsspannungen von 0 V nicht erreichbar sind und damit 
nicht der volle Bereich 0..10V zur Verfügung steht. Wie Helmut schon 
schrieb, würde da ein Rail-to-Rail OP als Alternative zum MC33179 
helfen.

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias u. Helmut,

Ich war ein paar Tage offline (sory...;-) und wollte mich nun eigentlich 
an die Schaltung machen...., hm....., und schon hänge ich da mit einigen 
Fragen...., grins....;-) :-D

1) In der alten Schaltung ganz oben, ist der Sensor direkt über die 
Eingangsspannung versorgt. In Deiner Schaltung habe ich das vermist..., 
die sind ja so wie ich das interpretiert habe nur mit dem positiven 
Eingang des LT1006a+b verbunden...., oder....? Müßen die Sensoren denn 
nicht Eine Spannung haben, oder wertet die Schaltung nur den Wiederstand 
aus, der zwichen Eingang und Masse liegt...?

2) In meiner Schaltung ist ja ein Trimpoti eingebaut...., in Deiner 
Schaltung sehe ich nichts zu einstellen...., oder....? Brauche ich da 
nichts mehr zu justieren...?

3) Ich glaube das ich ein Problem mit dem Stabi MC7812A habe. Ich denke 
das ich bei dem doch nicht über 22V am Eingang gehen sollte...., 
oder.... (siehe Anhang)..? Und wenn ich den MC7815A (siehe Anhang) 
nehme....??? Der MC33179 würde das verkraften und der Sensor geht bis 
16V.....!

4) In Deiner Schaltung hast Du LT10006 angegeben. LT1006 bedeutet doch 
nur Leistungstransistor, und bezieht sich auf meinen MC33179 
quad-Op......., Ja.....???

5) Wenn ich einen Rail-to-Rail OP nehmen würde, welchen würdest Du mir 
da empfehlen...?

Also mit dem Umsetzen in ein neues Layout, warte ich besser noch ab, bis 
ich Rückmeldung von Dir habe. Jedenfalls schon mal wieder ein großes 
Danke für Deine Bemühungen....:-)


Helmut schrieb:
> So etwas habe ich mal mit einem Rail to Rail OP, LCD, SSR und einem
> Drucksensor gebaut:

Danke für Deinen Beitrag, den ich mit interesse gelesen habe, aber ich 
brauche ja den Analogausgang 0-10V (bzw. erst mal 1,2-9V ca.).....;-)

Danke und Liebe Grüße Andre

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo da bin ich nochmal schnell,

Ich hab da was gefunden....: MC33207.

Das ist wohl ein Quad Rail-to-Rail Op. Nun hat der Neun Pinns und die 
mit der Bezeichnung "Enable", weiß ich nicht unter zu bringen....

...kurz, wäre der brauchbar...??? ....dann könnte es ja eigentlich los 
gehen...!...?


LG Andre

von Andre B. (goatrancer)


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Matthias schrieb:
> würde da ein Rail-to-Rail OP als Alternative zum MC33179
> helfen.

Hallo Matthias,

Was sagst Du zu dem Teil, oder bist Du nicht mehr da...?

LG Andre

von Paul (Gast)


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Wenn ich mal stören darf:

Die Ursprungsschaltung ist ja so ausgelegt, daß über den Triac nur der 
Motor aus- oder angeschalten wird. Ich kenne den Senor nicht, könnte mir 
aber vorstellen, daß vor der Umwandlung in ein lineares 0-10-Signal eine 
Linearisierung stattfinden muß. Zur Berechnung der Ausgangsschaltung 
schau mal unter Instrumentenverstärker mit 3 OPV (z. B. INA-Reihe von BB 
bzw. TI) Einen kompletten laserabgeglichenen Brückenmeßverstärker 
(linarisiert) gibts auch von BB (TI). Der heißt XTR103. Das Stromsignal 
am Ausgang muß nur noch auf eine Bürde gelegt werden.

von Andre B. (goatrancer)


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Paul schrieb:
> könnte mir
> aber vorstellen, daß vor der Umwandlung in ein lineares 0-10-Signal eine
> Linearisierung stattfinden muß.

huch....., jetzt wird's kompliziert......, dacht ich wäre schon so 
weit....;-)

Ich habe mir das Dateinblat von dem xtr103 mal angeschaut...., der wäre 
ja eigentlich gut....., aber dann muß der Schaltplan und die Werte 
wieder neu erstellt werden....., kannst Du das...., hättest Du Zeit und 
Lust....?

LG Andre

von Matthias (Gast)


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Andre B. schrieb:
> Was sagst Du zu dem Teil, oder bist Du nicht mehr da...?

Ich war gestern nur nicht da.
Der Sensor wird so wie in deiner Originalschaltung angeschlossen und das 
was ich da an OPs gezeichnet habe, ist auch stellvertretend für deinen 
4-fach OP.

Der MC33207 mag anscheinend nicht über 12V. Bei "enable"=0V sind die OPs 
abgeschaltet, du kannst sie mit an VCC klemmen.

Mit R10 als 25k-Poti kann der Null-Punkt verschoben  und Offset vom OP 
kompensiert werden. Falls du in deiner Steuerung Nullpunkt und 
Skalierung programmieren kannst, reicht natürlich ein Festwiderstand. 
Die Verstärkung wird über R5 eingestellt. Wenn du den Schaltausgang 
benutzen möchtest, wird über R12/R13 (könnte auch ein Poti sein) die 
Schaltschwelle eingestellt.

Bei dem Spannungsregler muß die Angabe für die Input-Voltage deutlich 
über deinen 24V (+ Reserve für Ladezustand?) sein, dann ist alles ok.

Mit einem Rail-to-Rail OP würdest du mit deinem Minimalwert näher an 0 V 
herankommen, das sehe ich aber nicht als so kritisch, wenn du den Offset 
für die Anzeige sowieso in deiner Steuerung festlegen kannst. Exakt auf 
0 kommst du in keinem Fall ;-)

Gruß
Matthias

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias,

Also ich denke jetzt blicke ich so weit durch, das ich jetzt anfangen 
kann...:-)

Habe mir die Einzelteile bestellt und werde mich dann am Montag oder 
Dinstag an die Schaltung rann machen...., puh.....:-O

Also werde ich mich dann warscheinlich wieder melden ;-)

Morgen werde ich dann das Layout nochmal neu machen und gleich posten, 
damit Ihr mich vieleicht noch auf evt. Fehler aufmerksam machen 
könnt...;-)

Bis die Tage und nochmal Danke....:-)

LG Andre

von Andre B. (goatrancer)


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Hallo Matthias,
erschlag mich jetzt nicht gleich, aber ich habe am Wochenende bei ebay 
einen sehr günstig Endres & Hauser Messumformer ersteigern können (12€). 
Ich hoffe ich kann den brauchen....:-O ...Sonst geht er wieder raus.....

Vieleicht kannst Du mir sagen, welchen Sensor ich da einsetzen kann...? 
Wenn ich den original Sensor nehmen würde, wäre die Sache 
unerschwinglich (original sensor ca. 150-500€)....:-( Aber ich denke das 
müste doch auch mit anderen Sensoren möglich sein...., oder....???

Es handelt sich um die "Prosonic FMU 862" eine Ultraschallmessumformer 
der Firma "Endres u Hauser".

Übrigens werde ich das mit dem Drucksensor trotzdem mal bauen, weil es 
recht interessant ist. Also Dein Bemühen ist nicht für die Katz'...;-)

LG Andre

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