Ich brauchte kürzlich für ein Heimprojekt einen
Füllstandsgrenzwertsensor und wollte wegen der relativ hohen Kosten
($40+) Versuche anstellen ob man sich so etwas nicht selber relativ
leicht bauen könnte. Da dieses Thema immer wieder vorkommt, möchte ich
gerne einen kleinen Erfahrungsbericht dazu geben. Diese Art Sensoren
sind recht praktisch weil es keine mechanischen Verschleißteile gibt.
Die einzige Voraussetzung zum Bau ist vorübergehender Zugang zu einer
Drehbank um das konische Prisma herstellen zu können.
Der elektrische Teil besteht nur aus einer IR-LED und einem IR
empfindlichen Phototransistor. Das Messprinzip beruht sich auf die
Tatsache dass sich der Brechungsindex eines Prismas beim Eintauchen in
eine Flüssigkeit drastisch reduziert und das zurückgeworfene Licht dann
drastisch reduziert wird. Im Trockenen wird das Licht im Prisma
praktisch fast 100% reflektiert. Bei meinem Testaufbau konnte ich ein
15:1 oder besseres Verhältnis messen. Jedenfalls funktioniert der Sensor
richtig bis auf unter 1mA LED Strom herunter. Die Bauteile sind ein
gerade vorhandener QEC122 und QSC122 für 880nm. Mit diesen Bauteilen
kann das Prisma bis 5cm weit entfernt sein bevor das zurückgeworfene
Licht nicht mehr ausreicht. Das entspricht einer optischen Distanz von
mindestens 11cm. Jedenfalls braucht man sich keine übermässigen Sorgen
mit LED Alterungserscheiningungen nach sehr langer Betriebszeit machen
weil so viel Sicherheits-Margin vorhanden ist. Ansprechzeit ist 100us.
Abfallzeit kann etwas länger sein weil das Wasser abfliessen muß.
Obwohl der verwendete Phototransistor ein IR-Filter hat gibt es Probleme
mit starken Tageslicht wenn man den Stab direkt nahe anleuchtet. Es gibt
IR-Phototransistoren mit noch besseren Tageslichtfilter und dürften
deshalb wahrscheinlich besser geeignet sein wenn es im Offenen
zuverlässig funktionieren muß. Mit normaler Raumbeleuchtung gibt es
allerdings keine Probleme. Hersteller haben es natürlich leichter weil
sie ihr Gehäuse mit einem passenden Lichtverhalten nach Maß herstellen
können. Als Hobbyist stösst man hier halt an Grenzen.
Als optisches Medium dient ein 12.7mm gegossen hergestellter
Plexiglasstab. (Gezogene Stäbe sollte man tunlichst vermeiden weil ssie
sich weniger gut verarbeiten lassen. Auch sollte man Alkohol von
Plexiglas wegen der Möglichkeit einer Risseentstehung fernhalten.) Das
ins Wasser getauchte Ende wurde genau auf 45 Grad fürs Prisma abgedreht
und leicht poliert. Die andere Seite wurde flach abgedreht, poliert und
ist ca. 10mm hoch. Dieser Stöpsel wird vom LED abgeleuchtet und
gegenüber sitzt der IR-Phototransistor. Das Ganze ist vollkommen
wasserdicht in einer engpassenden Röhre eingebaut welche zum Schluß mit
Plexiglas Solvent permanent zusammengefügt wird um das Ende vollkommen
wasserdicht zu machen.
Falls Interesse besteht, werde ich bald ein paar Bilder machen und
nähere Konstruktionshinweise geben. Hier eine Skizze vom Aufbau:
1
_ ____________________________
2
/ |____________________________\
3
/ |<LED. \_______ (LED+, LED-, PH-C, PH-E)
4
/ 45Gr |
5
\ | _______
6
\ __|<IR-Detektor. ___________ /
7
\_|____________________________/
Später soll noch ein Spannungsregler mit Verpolungschutz dazukommen,
damit der Betriebsspannungsbereich 8-32 Volt sein kann und ein Open
Collector Schaltausgang.
Mfg,
Gerhard
--
für "ASCII-Art" bitte die [ pre ] [ /pre ]-Tags verwenden.
-rufus
OldMan schrieb:> Ich finde das ist eine sehr interessante Sache.> Weitere Infos, Zeichnung und evt. auch ein paar Fotos sind bestimmt von> allgemeinem Interesse.
Wird geschehen. Danke fürs Interesse. Es wird eine Zeitlang dauern weil
ich noch eine Elektronikplatine mit Regler und Ausgangsstufe miteinbauen
möchte.
(8-32VDC Betriebsspannungsbereich und Open-Collector Schaltstufe oder
Aktiven Ausgang.)
So ein Teil ist hier auch an der Auffangwanne unter der Öl-Heizanlage.
Seit einigen Jahren ist es Pflicht, wenn ein Ablaufschacht im Heizkeller
vorhanden ist, dass eine Auffangwanne samt eines Pegelsensors und
Alarmgerät unter den ölführenden Teilen angebracht sein muss.
Da das Gerät für diesen Zweck zugelassen sein muss, hat es auch gleich
mal knapp 300,-Euronen gekostet. Für so einen Prismensensor mit kleinem
Stecker-Netzteil, bissel Trigger-Eektronik und Piezopiepser ne
ordentliche Latte Kohle
Simpel schrieb:> Für so einen Prismensensor mit kleinem> Stecker-Netzteil, bissel Trigger-Eektronik und Piezopiepser ne> ordentliche Latte Kohle
Ja, das scheint wie vieles anderes etwas überteuert zu sein. Andrerseits
wirst Du um eine teure und kommerzielle, vorgeschriebene Lösung aus
versicherungsrechtlichen Gründen leider nicht herumkommen. Wenn etwas
passieren sollte, dann werden Eigenbauten meist (Zu Recht oder Unrecht)
als "offizielle" Ursache des Unglücks gerne routinemäßig verantwortlich
gemacht.
Das mit dem Prisma ist eine uralte Sache, wird in vielen
Füllstandssensoren verwendet.
Der Einfluss von Umgebungslicht oder Tageslicht lässt sich komplett
beseitigen/unterdrücken wenn man die Lichtquelle moduliert, bei der
Auswertung z. B. ein Filter (Bandpass) verwendet.
Lamda schrieb:> Das mit dem Prisma ist eine uralte Sache, wird in vielen> Füllstandssensoren verwendet.
Ich erhebe natürlich keinen Anspruch auf die Idee. Mir ging es nur
darum, festzustellen inwieweit das Konzept selbstbautauglich ist. Die
Industriesensoren sind (mir) doch etwas zu teuer. Abgesehen davon war
für mich in diesem Fall eher der Weg das Ziel:-)
> Der Einfluss von Umgebungslicht oder Tageslicht lässt sich komplett> beseitigen/unterdrücken wenn man die Lichtquelle moduliert, bei der> Auswertung z. B. ein Filter (Bandpass) verwendet.
Das ist ein interessanter Vorschlag und zur Durchführung; nur erhöht
sich leider der Aufwand beträchtlich und die notwendige Aufbaugröße.
Mfg,
Gerhard
Gerhard O. schrieb:> Der Anhang sind die Schaltbilder der Testaufbauten.
brauchst Du bei V3 wirklich die 6-32V am PNP-Out? Oder würden es auch 5V
tun? Wenn ja, dann könntest Du einen 74LVC2G14 verwenden und Dir damit
Q2 und Q4 einsparen. Ansonsten nur den Q2.
Mich würde eine Variante mit modulierter LED reizen die dennoch kompakt
gebaut ist. Auf dem Markt für IR-Fernbedienungsempfänger gibt es doch
einige ICs die die Empfängerdiode + Demodulationsschaltung in einem
Bauteil integriert haben. Die allseits bekannten TSICs sind allerdings
doch recht groß für diese Applikation. Kennt da jemand vielleicht
kleinere?
Gerade noch ein wenig bei Vishay gestöbert und was gefunden was passen
würde:
http://www.vishay.com/docs/82444/vsop584.pdf
Die Dinger haben im Gegensatz zu den anderen keine eigene Photodiode
eingebaut und sind daher in der Bauform flexibler. Und so ein VSOP58438
ist auch nur 2x2mm groß und sollte daher auch nicht zu groß bauen. Die
Modulation der LED auf 36 oder 38 KHz, das Erkennen des Signals vom VSOP
sowie das Schalten des Ausgangs könnte ein Attiny4 (SOT23-6) machen.
Gerd E. schrieb:> Gerhard O. schrieb:>> Der Anhang sind die Schaltbilder der Testaufbauten.>> brauchst Du bei V3 wirklich die 6-32V am PNP-Out? Oder würden es auch 5V> tun? Wenn ja, dann könntest Du einen 74LVC2G14 verwenden und Dir damit> Q2 und Q4 einsparen. Ansonsten nur den Q2.
Nein. Nicht wirklich. Ich wollte nur Industriekompatibel bleiben. Mein
ursprünglicher Testaufbau lief ja mit 5V. Den 2G14 muß ich mir erst
ansehen. Bezüglich der Ausgangswahl bestückt man einfach nur den
gewünschten Ausgang.
>> Mich würde eine Variante mit modulierter LED reizen die dennoch kompakt> gebaut ist. Auf dem Markt für IR-Fernbedienungsempfänger gibt es doch> einige ICs die die Empfängerdiode + Demodulationsschaltung in einem> Bauteil integriert haben. Die allseits bekannten TSICs sind allerdings> doch recht groß für diese Applikation. Kennt da jemand vielleicht> kleinere?
Deinen Vorschlag für ein IR-Fernbedienungsempfängermodul finde ich gut.
Das 32khz Sendesignal ist ja leicht herstellbar. Ein 32khz Hc14
Kipposzillator im SOT-23 Gehäuse könnte die Sache vieleicht machen. Auch
ein Mikrocontroller im SOT-23 Gehäuse könnte sich dafür missbrauchen
lassen. Kleine Frequenzabweichungen vom Sollwert dürften bestimmt.
tolerierbar sein. Die IR-Module sind ja sehr leicht zu kriegen. Ich
arbeitete vor vielen Jahr schon damit und sollte noch einige auf Lager
haben. Müsste mal nachsehen ob ich sie noch finden kann:-)
Mir lieg es Anfangs nur daran das Prinzip praktisch nachvollziehen.
Optisch gesehen gibt es keine Probleme. Das Prisma ist ja leicht
herstellbar. Die Reflexion ist ja nahezu 100%. Das Empfangsverhältmis
ist wie schon gesagt besser als 15:1.
Mfg,
Gerhard
Gerd E. schrieb:> Mike A. schrieb:>> Gerd E. schrieb:>>> Die allseits bekannten TSICs>>>> ???>> http://playground.arduino.cc/Code/Tsic ?>> Sorry, falsche Schublade im Kopf...>> Ich meinte TSOP. Z.B. TSOP4438.> http://www.vishay.com/docs/82459/tsop48.pdf
Danke für Eure Vorschläge. Das obige IR-Modul wäre eigentlich klein
genug.
Ich habe prinzipiell vor zwei verschiedene Sensoren zu bauen. Einen in
Knopfform für Bodenmontage und einen stabförmigen für den Obereinbau.
Der stabförmige soll mittels einer GP16 Kabeleinführung in der Höhe
definiert einstellbar sein.
Gruß,
Gerhard
Gerhard O. schrieb:> Das 32khz Sendesignal ist ja leicht herstellbar. Ein 32khz Hc14> Kipposzillator im SOT-23 Gehäuse könnte die Sache vieleicht machen. Auch> ein Mikrocontroller im SOT-23 Gehäuse könnte sich dafür missbrauchen> lassen.
Wenn ich es richtig im Kopf habe, darfst Du nicht einfach kontinuierlich
ein 38kHz (oder was auch immer) Signal senden, sondern musst da einen
Code draufmodulieren damit der Empfänger nicht abschaltet. Daher wohl
besser ein kleiner µC.
> Optisch gesehen gibt es keine Probleme. Das Prisma ist ja leicht> herstellbar. Die Reflexion ist ja nahezu 100%. Das Empfangsverhältmis> ist wie schon gesagt besser als 15:1.
Die Idee wäre halt die Tageslichtempfindlichkeit noch weiter zu
reduzieren. Wenn ich so nen Teil bräuchte, dann für die Regenwassertonne
- und die steht in der prallen Sonne...
Gerd E. schrieb:> Gerhard O. schrieb:>> Das 32khz Sendesignal ist ja leicht herstellbar. Ein 32khz Hc14>> Kipposzillator im SOT-23 Gehäuse könnte die Sache vieleicht machen. Auch>> ein Mikrocontroller im SOT-23 Gehäuse könnte sich dafür missbrauchen>> lassen.>> Wenn ich es richtig im Kopf habe, darfst Du nicht einfach kontinuierlich> ein 38kHz (oder was auch immer) Signal senden, sondern musst da einen> Code draufmodulieren damit der Empfänger nicht abschaltet. Daher wohl> besser ein kleiner µC.>
Beim Lesen des Datenblattes ist mir das auch bewußt geworden. Wie Du
schon sagtest, ein uC macht das mit Leichtigkeit. Ich nehme an, ein
interner Bit-Slicer in ihrer Schaltung braucht die langsame Modulation
um den DC-Wert für die Daten Extrahierung zu mitteln.
>> Optisch gesehen gibt es keine Probleme. Das Prisma ist ja leicht>> herstellbar. Die Reflexion ist ja nahezu 100%. Das Empfangsverhältmis>> ist wie schon gesagt besser als 15:1.>> Die Idee wäre halt die Tageslichtempfindlichkeit noch weiter zu> reduzieren. Wenn ich so nen Teil bräuchte, dann für die Regenwassertonne> - und die steht in der prallen Sonne...
Ja. Das hat was für sich... Aber wenn die Sonne nur schräg von oben
reinscheint sollte das ausser Direkteinstrahlung doch nicht zu viel
ausmachen.
Da habe ich ja was angefangen...
Gerhard O. schrieb:>> Die Idee wäre halt die Tageslichtempfindlichkeit noch weiter zu>> reduzieren. Wenn ich so nen Teil bräuchte, dann für die Regenwassertonne>> - und die steht in der prallen Sonne...> Ja. Das hat was für sich... Aber wenn die Sonne nur schräg von oben> reinscheint sollte das ausser Direkteinstrahlung doch nicht zu viel> ausmachen.
Ich habs noch nicht ausprobiert. Ich weiß nur aus Erfahrung, daß
direktes Sonnenlicht jegliche Skala für Innenräume bei weitem sprengt
und nicht zu unterschätzen ist. Das Auge schließt die Pupille und misst
auch noch logarithmisch - da bekommt man das gar nicht so mit.
Gerd E. schrieb:> Gerhard O. schrieb:>>> Die Idee wäre halt die Tageslichtempfindlichkeit noch weiter zu>>> reduzieren. Wenn ich so nen Teil bräuchte, dann für die Regenwassertonne>>> - und die steht in der prallen Sonne...>> Ja. Das hat was für sich... Aber wenn die Sonne nur schräg von oben>> reinscheint sollte das ausser Direkteinstrahlung doch nicht zu viel>> ausmachen.>> Ich habs noch nicht ausprobiert. Ich weiß nur aus Erfahrung, daß> direktes Sonnenlicht jegliche Skala für Innenräume bei weitem sprengt> und nicht zu unterschätzen ist. Das Auge schließt die Pupille und misst> auch noch logarithmisch - da bekommt man das gar nicht so mit.
Sicher. Man muß halt erst Erfahrungen sammeln. Ich habe den Eindruck
dass Du Schon solche Sensoren gebaut hast.
Sonneneinstrahlung ist für meine Anwendung kein Problem weil der
Behälter nicht direkter starker Beleuchtung ausgesetzt ist.
Trotzdem möchte ich mit den IR-Modulen einige Versuche anstellen. Wie
gesagt, muß ich mir erst welche bestellen oder die schon vorhandenen
wieder finden. Irgendwie find ich diese Methode einfach eleganter weil
die Wirkungen der Raumbeleuchtung weitmöglichst abgeschwächt werden. Ich
nehme an wenn die PIN-Diode im Sättigungsbereich durch starke
Beleuchtung kommt, dann ist auch damit die Herrlichkeit zu Ende.
Die Bauformen sind leider für die schlanke Stabkonstruktion weniger
geeignet. Auch ist der weite Einstrahlungswinkelbereich von +/-75 Grad
zu groß. Für die Knopfversion sind allerdings die Gehäuseversionen
günstiger.
Ja ja, das leidige Thema Füllstandssensor. Ist ein Kapitel für sich.
Diese optische Variante sieht vielversprechend aus, danke für die Infos.
Ich fürchte aber, das selbst das bei mir nicht lange funktioniert. Alles
im Wasser wird langsam von einer schwarzen, hartnäckigen Schicht
überzogen.
Meine momentane Lösung, Schwimmerschalter, 6 Stück, neigen nach 2 Jahren
Betrieb dazu, sich nicht mehr zu bewegen. Vorallem der Unterste, der am
meisten unter Wasser ist, und die Pumpe vor Trockenlauf schützen soll.
Ich fürchte, auch optische Sensoren würden hier mit der Zeit
"erblinden", oder regelmässig putzen.
Meine erste Lösung war kapazitiv, mit 2 isolierten Stäben als
Kondensator eines Oszillators. Resultat: Hochgenaue Erfassung aber eine
unsägliche Drift, nicht zu gebrauchen.
Eine andere, noch nicht getestete Variante wäre der leicht erwärmte
Halbleiter, der sich unter Wasser abkühlt. Scheint mir sehr resistent zu
sein, da auch keine bewegliche Teile, schmutzunempfindlich und gürnstig
herzustellen.
Gruss Chregu
Gerhard O. schrieb:> Die Bauformen sind leider für die schlanke Stabkonstruktion weniger> geeignet. Auch ist der weite Einstrahlungswinkelbereich von +/-75 Grad> zu groß.
Das meinte ich ja oben schon. Daher würde ich den oben von mir genannten
VSOP58438 nehmen und den z.B. mit einer SFH229FA kombinieren. Das ist
eine Fotodiode in klassischer 3mm-LED-Bauform mit 17° Einfallwinklel.
Der VSOP58438 ist im 2x2mm-QFN. Das sollte also eigentlich gut in ein
dünnes Rohr passen.
Christian Müller schrieb:> Meine erste Lösung war kapazitiv, mit 2 isolierten Stäben als> Kondensator eines Oszillators.
Rein interessehalber: was hast du da für Stäbe verwendet und wie hast Du
sie isoliert?
> Resultat: Hochgenaue Erfassung aber eine> unsägliche Drift, nicht zu gebrauchen.
die schwarze Dreckschicht wird sich auch auf den kapazitativen Sensor
auswirken.
Es blieben noch Ultraschallsensoren.
Gerd E. schrieb:> Christian Müller schrieb:>> Meine erste Lösung war kapazitiv, mit 2 isolierten Stäben als>> Kondensator eines Oszillators.>> Rein interessehalber: was hast du da für Stäbe verwendet und wie hast Du> sie isoliert?
Ich glaube das waren fertige 4mm2 TT-Drähte, isoliert. Umgebogen und
wieder nach oben geführt bis zum Wasser raus. Siehe Bild. Die Schaltung
war wie im Bild, aber ein PIC.
>> Resultat: Hochgenaue Erfassung aber eine>> unsägliche Drift, nicht zu gebrauchen.>> die schwarze Dreckschicht wird sich auch auf den kapazitativen Sensor> auswirken.>> Es blieben noch Ultraschallsensoren.
Davon habe ich auch mal ein paar geordert, aber noch nicht ausprobiert.
Vergessen: Allererster Versuch waren simple Litzen, über Vorwiderstand
ins Wasser und auf eine Darlington-Stufe. Die Enden sind innert
kürzester Zeit buchstäblich abgefault.
Gruss Chregu
Christian Müller schrieb:> Ja ja, das leidige Thema Füllstandssensor. Ist ein Kapitel für> sich.>> Diese optische Variante sieht vielversprechend aus, danke für die Infos.> Ich fürchte aber, das selbst das bei mir nicht lange funktioniert. Alles> im Wasser wird langsam von einer schwarzen, hartnäckigen Schicht> überzogen.>> Meine momentane Lösung, Schwimmerschalter, 6 Stück, neigen nach 2 Jahren> Betrieb dazu, sich nicht mehr zu bewegen. Vorallem der Unterste, der am> meisten unter Wasser ist, und die Pumpe vor Trockenlauf schützen soll.>> Ich fürchte, auch optische Sensoren würden hier mit der Zeit> "erblinden", oder regelmässig putzen.>> Meine erste Lösung war kapazitiv, mit 2 isolierten Stäben als> Kondensator eines Oszillators. Resultat: Hochgenaue Erfassung aber eine> unsägliche Drift, nicht zu gebrauchen.>> Eine andere, noch nicht getestete Variante wäre der leicht erwärmte> Halbleiter, der sich unter Wasser abkühlt. Scheint mir sehr resistent zu> sein, da auch keine bewegliche Teile, schmutzunempfindlich und gürnstig> herzustellen.>
Versuch es mal mit Druckluft. Der Aufbau läuft seit jahrzehnten in der
Abwasserhebetechnik: Aquariumluftpumpe fördert durch einen Schlauch
Luft ins (Schmutzwasser)-Becken. Eien einfache mechanische
Druckmessdose (T-Schlauchstück dicht an der Aquariumpumpe) überwacht den
Druck.
Das System ist recht schmutzunempfindlich da selbstreinigend.
Lediglich die simple Pumpe fällt alle 5...8 Jahre aus und muß ersetzt
werden. Da das Teil ausserhalb des Beckens steht, ist das kein großer
Akt.
Gerd E. schrieb:> Gerhard O. schrieb:>> Die Bauformen sind leider für die schlanke Stabkonstruktion weniger>> geeignet. Auch ist der weite Einstrahlungswinkelbereich von +/-75 Grad>> zu groß.>> Das meinte ich ja oben schon. Daher würde ich den oben von mir genannten> VSOP58438 nehmen und den z.B. mit einer SFH229FA kombinieren. Das ist> eine Fotodiode in klassischer 3mm-LED-Bauform mit 17° Einfallwinklel.> Der VSOP58438 ist im 2x2mm-QFN. Das sollte also eigentlich gut in ein> dünnes Rohr passen.
Das ist auf alle Fälle besser. Was mir allerdings an den IR-Empfängern
prinzipiell Sorgen macht ist die hohe Empfindlichkeit bzw Reichweite.
Die sollen ja bis zu 35-40m funktionieren. Die Sensor Anwendung hingegen
hat eine sehr kurze Entfernung. Da sollte der IR-Emitter mit sehr
geringer Leistung arbeiten um den RX trotz AGC nicht zu übersteuern.
Hier müsste man auf alle Fälle Versuche anstellen.
Verschmutzung ist bei meiner Anwendung kein Problem weil bei mir nur
sehr reines Kondenswasser anfällt. Bakterielles Wachstum sollte keine
Problem sein weil es nie lange steht.
Für Regenfässer im Freien würde ich diesen Sensor auch nicht nehmen
wollen. Die Fässer werden mit der Zeit doch sehr dreckig. Wir waschen
unsere jeden Herbst. Für solche Messungen bevorzuge ich die
hydrostatische Methode bzw. Einperlung. Ich habe bei mir im Keller für
die Sumppumpe eine solche Anlage schon fast 20 Jahre im Betrieb. Bis
jetzt hat es noch keine Ausfälle gegeben. Eine Aquarium-pumpe macht das
zuverlässig. Die Maximalhöhe ist ja auch nur 50cm und da ist überhaupt
keine Elektronik vorhanden. Die Anzeige ist über ein über eine langen
Schlauch ein direkt kalibriertes Manometer in inches/H2O.
Ich baute mir um 2005 herum einen kapazitiven Sensor auf Basis des SPI
QT300 (Quantum Research/Atmel) (den es leider nicht mehr gibt) und einen
AVR MC. Der Sensor ist koaxial ausgeführt (Außenleiter ist rostfreier
316 Stahl, 20mm DM. und ein 3mm Teflon umschlungenen Innenleiter). Im
Wasser kann ich auf mm genau messen. (Ich habe damals ein paar Bilder
und Hinweise ins Forum Kunstwerke Thread gestellt). Damals wollte ich
das Gerät im Keller für die Sumppumpe verwenden, war mir aber dann zu
schade um nie mehr gesehen zu werden;-). Der AVR war als Datenlogger
programmiert um aufzuzeichnen wie oft und wie viel Wasser abgepumpt
hätte werden sollen. Technisch gesehen war es ein Erfolg. Inwieweit
Verschmutzung das Messergebnis beeinflussen würde kann ich nicht
beurteilen. Ich testete es ein paar Monate im Keller und hatte keine
Probleme. Danach wusch ich die Sensor Koaxialleitung einfach mit
Leitungswasser. Teflon ist in der Hinsicht ziemlich gut. Allerdings ist
das Wasser im Sump nicht dreckig und Bakterienwachstum scheint kein
(wirkliches) Problem zu sein. Man riecht zumindest überhaupt nichts. Zum
QT300 glaube ich, dass Analog Devices gleichwertige Sensor ICs als
Ersatz für ähnliche Anwendungen herstellt. Weiß nur nicht die
Bezeichnung.
mfg,
Gerhard
Christian Müller schrieb:> Vergessen: Allererster Versuch waren simple Litzen, über Vorwiderstand> ins Wasser und auf eine Darlington-Stufe. Die Enden sind innert> kürzester Zeit buchstäblich abgefault.
das Prinzip geht gut, wenn man Edelstahl nimmt und nicht dauerhaft
misst,
ich messe Regenwasser mit V2A und jede Sekunde für ein paar usec, geht
seit 4 Jahren gut
Andrew Taylor schrieb:> Lediglich die simple Pumpe fällt alle 5...8 Jahre aus und muß ersetzt> werden. Da das Teil ausserhalb des Beckens steht, ist das kein großer> Akt.
Wenn man diese Ausfälle vermeiden will, kann man auch ein Tankradar
verwenden. Schmutzunempfindlich und millionenfach industrieerprobt.
Allerdings ist nicht nur die Zuverlässigkeit sondern auch der Preis
industrieüblich...
Gerhard O. schrieb:> Das ist auf alle Fälle besser. Was mir allerdings an den IR-Empfängern> prinzipiell Sorgen macht ist die hohe Empfindlichkeit bzw Reichweite.> Die sollen ja bis zu 35-40m funktionieren. Die Sensor Anwendung hingegen> hat eine sehr kurze Entfernung. Da sollte der IR-Emitter mit sehr> geringer Leistung arbeiten um den RX trotz AGC nicht zu übersteuern.> Hier müsste man auf alle Fälle Versuche anstellen.
Ja, das müsste man ausprobieren. Da hab ich auch noch keine Erfahrung
mit. Evtl. muss man den Strom, mit dem man die IR-LED ansteuert,
verändern und den nötigen Strom ab dem man den Code empfangen kann als
Messwert verwenden.
> Ich baute mir um 2005 herum einen kapazitiven Sensor auf Basis des SPI> QT300 (Quantum Research/Atmel) (den es leider nicht mehr gibt) und einen> AVR MC. Der Sensor ist koaxial ausgeführt (Außenleiter ist rostfreier> 316 Stahl, 20mm DM. und ein 3mm Teflon umschlungenen Innenleiter). Im> Wasser kann ich auf mm genau messen. (Ich habe damals ein paar Bilder> und Hinweise ins Forum Kunstwerke Thread gestellt).
Falls jemand diesen Post sucht:
Beitrag "Re: Zeigt her Eure Kunstwerke !"> Technisch gesehen war es ein Erfolg. Inwieweit> Verschmutzung das Messergebnis beeinflussen würde kann ich nicht> beurteilen. Ich testete es ein paar Monate im Keller und hatte keine> Probleme.
Das klingt ja schon mal ziemlich vielversprechend. Oben wurde ja von
Drift bei kapazitativen Lösungen gesprochen. Ich könnte mir vorstellen
daß das auch deutlich vom Aufbau des Sensorelements abhängt.
Warum hast Du diese Koax-Lösung, bei der das Wasser in das Sensorelement
reinläuft, gewählt und nicht 2 Leiter in PTFE-Schläuchen in definiertem
Abstand nebeneinandergeklebt? Ich könnte mir vorstellen daß letztere
Lösung leichter zu reinigen ist.
Gerd E. schrieb:> Warum hast Du diese Koax-Lösung, bei der das Wasser in das Sensorelement> reinläuft, gewählt und nicht 2 Leiter in PTFE-Schläuchen in definiertem> Abstand nebeneinandergeklebt? Ich könnte mir vorstellen daß letztere> Lösung leichter zu reinigen ist.
Nur ganz kurz weil wegen Arbeit:
Hauptsächlich aus mechanischen Gründen und dass der ganze Sensor eine
komplette Einheit bildet. Die koaxiale Bauform hat auch den Vorteil dass
die Umgebung nicht das Messergebnis beeinflussen kann. Obwohl in meinem
Fall nicht wichtig, ergibt sich wegen der kleinen Löcher auch ein
Tiefpassfiltereffekt so dass eventuell schwappendes Wasser sich nicht so
schnell auf den Pegel im Rohr auswirken kann. Ich weiß, es ist
Overkill...
Seitdem habe ich einen zweiten größeren Sensor ähnlicher Art mit einem
zusätzlichem einfachen Grenzwertmelder (Konduktiv) entwickelt um
unabhängig vom MC Alarm schlagen zu können.
Zum Reinigen lasse ich nur Wasser von oben durch die Entlüftungslöcher
laufen. Teflon nimmt ja nicht leicht Schmutz an.
Hier noch eine alter Link zum QT300:
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Quantum%20PDFs/qt300.pdf
Hallo,
erstmal Danke Gerhard und die anderen, für meine Aquarium Osmose Anlage
war ich noch auf der Suche nach einem nicht mechanischen DIY Sensoren.
Durch das lesen Deines und der Beiträge von einigen anderen und ein paar
Recherchen habe ich mich dann mal dran gemacht auch einen IR Sensor zu
basteln. Im Gegensatz zu der Ursprungs Version nutze ich eine ATTINY45
und generiere ein mit 36KHz moduliertes IR Signal. Dann missbrauche ich
einen IR Empfänger und da im speziellen die AGC Stufe. Die AGC Stufe im
IR Empfänger braucht länger um einzupegln wenn das Trägersignal schwach
ist. Diesen Umstand + dem optischen Brechen an Grenzflächen nutze ich um
die Zeiten der AGC Stufe im IR Empfänger mit dem ATTINY zu messen. Die
Schaltung ist vollkommen unempfindlich gegen Tageslich, oder Störung
durch Energiesparlampen durch die IR Modulation. Aus Dental Gussmasse
habe ich mir dann Sensor Formen gebaut um mit Epoxy Harz dann die
Schaltung komplett vergießen zu können. Wenn man das mit einem 6 poligen
Kabel macht kann man sogar noch den ATTINY umprogrammieren oder sich mit
dem Scope die Signale ansehen. Allerdings hat man ca. 0,5 Sec.
Schaltverzögerung bei dieser Methode. Hab das ganze mal unter meiner:
https://www.marelab.org/index.php/aquarium-techink/osmose/ir-wasser-sensor
Seite genau Beschrieben, vorallem welche Materialien ich für die Form
und das Gießen nutze. Schaltplan und Source Code etc. liegen auf GitHub
unter:
https://github.com/marelab/OsmoIRSensor bereit. Vielleicht kann jemand
es ja noch gebrauchen der noch andere Anwendungen im Kopf hat.
Gruß & Danke
Marc
Gerhard O. schrieb:> Das Messprinzip beruht sich auf die Tatsache dass sich der Brechungsindex> eines Prismas beim Eintauchen in eine Flüssigkeit drastisch reduziert ...
Bei dieser Aussage krümmen sich einem als Physiker sämtliche Zehennägel.
Den Brechungsindex des Prismas interessiert es überhaupt nicht, ob und
worein das Prisma eintaucht. Der Brechungsindex ist eine
Materialkonstante, die allenfalls von ein paar Umweltparametern (bspw.
Temperatur) abhängt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Brechungsindex
Vollintegrierte FB-Empfänger wird man, aufgrund Ihrer meist voll
aufgedrehten AGC und damit einhergehenden Empfindlichkeit optisch nicht
ausreichend vom Sender trennen können.
Der Fototransistor ist schon prima, da er einfach auszuwerten, preiswert
und leicht beschaffbar ist. Ein Problem ist dabei allerdings, dass er
bei starkem sonnenlicht ggf. in die Sättigung geht, wenn man die
Verstärkung zu hoch wählt. In Bezug auf das Umgebungslicht wäre es am
einfachsten, man wertet das Signal vom Fototransistor mit einem ADC aus
und schaltet den Sender vom gleichen Controller aus ein und aus - dann
brachte man auch nicht zu modulieren, bzw. zu demodulieren.
Messung Umgebund ohne eigenes Licht (A), dann Messung Umgebung mit
zusätzlichem eigenen Licht (B). Nutzwert = B-A. Das macht man 2-3 mal in
Folge, um auszuschließen, dass man gerade die 50Hz einer Lampe erwicht
hat und sollte so eigentlich recht störfest sein.
Stefan . schrieb:> Vollintegrierte FB-Empfänger wird man, aufgrund Ihrer meist voll> aufgedrehten AGC und damit einhergehenden Empfindlichkeit optisch nicht> ausreichend vom Sender trennen können.
Nicht ohne Grund gibt es die vollintegrierten TSOP-Empfänger auch ohne
AGC, bspw. den TSOP4038
Trotzdem bleibt die hohe Empfindlichkeit Durch die geringe Distanz
zwischen Sender und Empfänger ist das einerseits ein technischer
Overkill, andererseits besteht doch auch überhaupt keine Notwendigkeit,
hier etwas anderes and einen Phototransistor zu nehmen ... Ggf. noch
eine Photodiode, die mit ihrer Linearität der Auswertung durch einen µC
entgegenkommen würde.
> Der Einfluss von Umgebungslicht oder Tageslicht lässt sich komplett> beseitigen/unterdrücken wenn man
Eine RF-Schaltung packt man selbstverständlich in ein Blechgehäuse zur
Abschirmung.
Warum hier mehr als nur die konische Spitze aus Lichtdurchlässigem
Material gemacht ist... einfach Facepalm
Muss es denn auch unbedingt ein rotationssymmetrisches Teil sein?
Ich arbeite auch gerne an der Drehbank, aber würde eine abgeschnittene
90 Grad Ecke einer Platte nicht einfacher zu fertigen sein?
(zumindest f.ein Prototyp, natürlich ist das Rohrgehäuse dann doch
einfacher und dann ist man ohnehin am drehen... :-)
Physiker schrieb:> Gerhard O. schrieb:>> Das Messprinzip beruht sich auf die Tatsache dass sich der Brechungsindex>> eines Prismas beim Eintauchen in eine Flüssigkeit drastisch reduziert ...>> Bei dieser Aussage krümmen sich einem als Physiker sämtliche Zehennägel.> Den Brechungsindex des Prismas interessiert es überhaupt nicht, ob und> worein das Prisma eintaucht. Der Brechungsindex ist eine> Materialkonstante, die allenfalls von ein paar Umweltparametern (bspw.> Temperatur) abhängt.>> https://de.wikipedia.org/wiki/Brechungsindex
Bei mir jetzt auch;-) Da habe ich mich, sagen wir mal gelinde, etwas
schlampig ausgedrückt. Jedenfalls, danke für das Meckern!
Gruß,
Gerhard
Marc H. schrieb:> Hallo,> erstmal Danke Gerhard und die anderen, für meine Aquarium Osmose Anlage> war ich noch auf der Suche nach einem nicht mechanischen DIY Sensoren.> Durch das lesen Deines und der Beiträge...
Hallo Marc,
Habe zufällig Deinen Beitrag gesehen. Bin beeindruckt von Deiner Arbeit.
Deinen Projektbericht auf Deiner Webseite finde ich sehr interessant.
Die Gußmethode für so ein Projekt finde ich auch recht ideal. Bis jetzt
habe ich allerdings selber noch keine Erfahrung damit. Ich hatte immer
wegen Luftblasenbildung große Bedenken. Vielleicht läßt sich das mit
einer Vakuumpumpe vermeiden.
Übrigens, Deine Schaltbilder PDF lassen soch auf einem iPad nicht öffnen
und verursachen aus irgendeinen Grund einen "Loading Error".
Gruß,
Gerhard
Blechkuchen schrieb:> Muss es denn auch unbedingt ein rotationssymmetrisches Teil sein?> Ich arbeite auch gerne an der Drehbank...
Die Chinesen verkaufen einen viereckig, prismatischen Sensor dieser Art.
Ich finde nur, ein gedrehter läßt sich leichter daheim herstellen.
Hi Gerhard,
sehr gut gemacht, und klasse Beschreibung.
Für alle die nicht die Mittel haben das Gerät so nachzubauen, nach dem
Prinzip gibt es auch ein fertiges Produkt von Contrinex:
https://www.contrinex.com/product/lfp-1010-020/
Das Frontteil ist sogar aus Glas und daher nicht so empfindlich....
VG
Blechkuchen schrieb:> Muss es denn auch unbedingt ein rotationssymmetrisches Teil sein?> Ich arbeite auch gerne an der Drehbank, aber würde eine abgeschnittene> 90 Grad Ecke einer Platte nicht einfacher zu fertigen sein?> (zumindest f.ein Prototyp, natürlich ist das Rohrgehäuse dann doch> einfacher und dann ist man ohnehin am drehen... :-)
Muss es nicht. Ich habe mir mit meiner CNC ein kleines Prisma gefräst
und hinten 2 Löcher für die LEDs gebohrt. Tut 1A!
Siehe Anhang.
PS: Danke an Gerhard für die Inspiration so ein Teil selbst zu bauen!
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