Hallo,
einmal mehr das populäre Thema "Füllhöhe messen" :-) Habe hier bereits
einige Threads dazu gelesen. Ich möchte hier fragen, ob mein (einfacher)
Vorschlag für diesen Zweck funktionieren würde. Es geht darum, den
Wasserstand in einem Brunnen zu messen (etwa 0 bis 2 Meter).
Ich würde einen Differenzdrucksensor kaufen, gibt es relativ preiswert
bei R:
http://www.reichelt.de/Drucksensoren-Kraftsensoren/MPX-53DP/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=6676&ARTICLE=82335&OFFSET=16&WKID=0&;
Der ist auch für Flüssigkeiten geeignet, und das Gehäuse scheint
komplett dicht zu sein. Ich würde diesen Sensor einfach auf dem Boden
des Brunnens versenken. Den einen Anschluss würde ich offen lassen (bzw.
mit einem feinen Vlies gegen eindringende Verunreinigungen schützen), an
den anderen Anschluss würde ich einen Luftschlauch stecken, der oben aus
dem Brunnen rausführt (und auch gegen Eindringen von Dreck geschützt
ist). Dann sollte der Differenzdruck gerade der Schweredruck des
Wasserspiegels über dem Sensor sein. 50 kPa reichen für max. 5 Meter,
wäre also Ok. Die Verkabelung des Sensors würde ich mit
Schrumpfschläuchen mit Innenkleber vor Korrosion schützen.
Im Anhang nochmal eine Skizze des gedachten Aufbaus.
Würde das so funktionieren? Welche Probleme wären ggf. zu erwarten?
Viele Grüße,
Martin
Ich habe jetzt schon mehrfach von einer Einperlpumpe gelesen, kann mir
darunter aber nix vorstellen (Wiki/Google liefern keine Erklärung). Was
macht die und wozu braucht man die?
Martin schrieb:> Ich habe jetzt schon mehrfach von einer Einperlpumpe gelesen, kann mir> darunter aber nix vorstellen (Wiki/Google liefern keine Erklärung). Was> macht die und wozu braucht man die?
Da laesst Du einfach den Sensor oben und wirfst das offene Ende des
Schlauches auf den Grund der Fluessigkeit. Wenn Du dann Luft in den
Schlauch pumpst, bis diese unten herausperlt, dann stellt sich genau der
Druck im gesamten Schlauch ein, der dem Wasserdruck am unteren Ende
entspricht.
Vorteil: Sensor im Trockenen, wenn man es weit treibt, dann laeuft nur
der Schlauch unter Umweltbedingungen.
wendelsberg
Ok, danke für die Erklärung, das verstehe ich. Nachteil ist natürlich,
dass man dann eine Pumpe braucht (die in meiner Lösung ja nicht benötigt
wird).
Wenn man davon ausgeht, dass der Sensor wirklich komplett dicht ist (das
Datenblatt legt das nahe), wäre meine Lösung ohne Pumpe auch Ok? Oder
was für Probleme, die ich gerade übersehe, könnten da noch auftreten?
Martin schrieb:> Der ist auch für Flüssigkeiten geeignet, und das Gehäuse scheint> komplett dicht zu sein.
Wo hast Du denn diese Info im Datenblatt gefunden?
Martin schrieb:> was für Probleme, die ich gerade übersehe, könnten da noch auftreten?
das Brunnenwasser ist kalt, daher könnte sich in deinem Schlauch
Kondenswasser bilden und der Schlauch wäre dann irgendwann voll Wasser.
Wenn Dein Sensorrohr über die Zeit keine Luft verliert, dann brauchst Su
es nicht.
Es ist aber leider so, dass Luft eindringt.
Ev. kennst Du das Prinzip einer Öltankmessung, da zieht man an so'n Teil
und bringt so wieder genau die Luftmenge rein, die es ausgleicht.
Ist auch nicht teuer, geh' auf die Pollinseite, da gibt es 12Volt
Luftpumpen
Hmm, seltsam, jetzt finde ich es auch nicht mehr. Dann muss ich mich
verlesen haben ^^ Nicht mein Tag heute.
Danke für den wichtigen Hinweis.
Dann wäre Plan B, den Sensor in ein kleines Gehäuse zu stecken, und
komplett mit Epoxidharz zu vergießen, so dass nur die beiden Ports noch
rausgucken.
Ich würde ungerne eine (Luft-)pumpe in das Konzept einfügen. Der Brunnen
ist fernab von jedem Gebäude, also auch die Luftpumpe wäre der Witterung
ausgesetzt. Außerdem hat die wieder bewegte Teile und verschleißt, bzw.
kann ausfallen. Klar, das kann der Sensor (und der µC zur Auswertung)
auch... Aber wahrscheinlich erst nach deutlich mehr Stunden als eine
mechanische Luftpumpe...
Kann leider meinen Beitrag als Gast nicht editieren, daher Doppelpost.
Düsentrieb: Leider verrechnet. 1 bar sind ~ 100 kPa. 2 Meter Wassersäule
sind 0,2 bar, und damit 20 kPa. Passt also.
Helmut: Wieso müsste ich in meinem Luftschlauch Luft nachpumpen? Der
wäre doch in meinem Konzept einfach oben offen? Da herrscht keine
Druckdifferenz zur Umgebungsluft, wie soll der Luft verlieren. Bitte
beachten, bei mir ist der Drucksensor unten unter Wasser, nicht wie bei
der Lösung mit Luftpumpe...
Roland: Ja, das mit dem Kondenswasser ist natürlich ein möglicher
Schwachpunkt, danke. Da muss ich mal in Ruhe drüber nachdenken. Wenn im
Schlauch nahezu kein Luftaustausch herrscht, müsste eigentlich nach
anfänglicher (geringer) Kondensation Schluss sein...
Martin schrieb:> Wenn im> Schlauch nahezu kein Luftaustausch herrscht, müsste eigentlich nach> anfänglicher (geringer) Kondensation Schluss sein...
Bei Temperaturänderungen ändert sich das Volumen der Luft. Entweder gibt
es einen Luftaustausch oder der Druck ändert sich, was für deine Messung
etwas ungünstig wäre.
man könnte es mit einem fast leeren Luftballon über dem Schlauchende als
Membran versuchen. Dann könnte der Schlauch etwas "atmen".
Die Diffusion von Wasser und Gasen durch Kunststoffe verhält sich aber
manchmal merkwürdig.
Ich denke, die Lösung mit Pumpe und Frischluft ist besser. Die Pumpe
muss ja nicht dauernd laufen.
Roland L. schrieb:> man könnte es mit einem fast leeren Luftballon über dem Schlauchende als> Membran versuchen.
Ja, das ist eine gute Idee. Dann könnte man den Schlauch sogar vorher
noch mit Argon spülen (hab ich sowieso da für's WIG-Schweißen).
Die Lösung mit der Pumpe sagt mir wirklich nicht zu. Ich bin
Aquarien-Besitzer, und habe in den ersten paar Jahren etliche dieser
billigen Luftpumpen "verschlissen", wo nur ein Blech mit Magnet in 50 Hz
schwingt und damit eine Membranpumpe betätigt. Die halten echt nicht
lange.
Ich denke, ich werde die "Schlauch/Luftballon"-Lösung mal testen (und
den Sensor in Epoxidharz vergießen). Wird aber erst im Spätsommer, es
ist also leider erstmal nicht mit einem Erfahrungsbericht zu rechnen :-)
Amateur schrieb:> Wieso eigentlich ein Differenzdruckmesser?
der Luftdruck ändert sich und damit auch der Druck am Boden des
Brunnens.
Bringt mich aber auf die Idee, zwei Drucksensoren zu verwenden, einen
oben und einen unten.
Roland L. schrieb:> Amateur schrieb:>> Wieso eigentlich ein Differenzdruckmesser?>> der Luftdruck ändert sich und damit auch der Druck am Boden des> Brunnens.>> Bringt mich aber auf die Idee, zwei Drucksensoren zu verwenden, einen> oben und einen unten.
Das geht natürlich auch noch :-) Könnte halt (a) Probleme mit dem
Gleichlauf beider Sensoren geben (Fertigungstoleranzen), und (b) kostet
es das doppelte. Ein einfacher Drucksensor dieser Firma kostet genau das
gleiche wie ein Differenzdrucksensor. Ist nämlich genau das gleiche
Bauteil, nur dass der zweite Anschluss einfach offen zur Umgebung ist ^^
(sorry für Doppelpost)
Geht leider doch nicht, diese Lösung :-/ Es gibt von der Firma keine
"absoluten" Drucksensoren. Die "einfachen" Sensoren (also die ohne
Differenzdruck) sind immer relativ zum Umgebungsdruck, also letztlich
doch wieder Differenzdrucksensoren. Damit könnte man am Boden des
Brunnens nur "0" messen ohne Luftschlauch...
Martin schrieb:> Die Lösung mit der Pumpe sagt mir wirklich nicht zu. Ich bin> Aquarien-Besitzer, und habe in den ersten paar Jahren etliche dieser> billigen Luftpumpen "verschlissen", wo nur ein Blech mit Magnet in 50 Hz> schwingt und damit eine Membranpumpe betätigt. Die halten echt nicht> lange.
Ich weiß ja nicht, wie schnell sich der Wasserstand in deinem Brunnen
ändert, aber normalerweise sollte es doch reichen, ein mal pro Tag zu
messen, d.h. die Pumpe muss jeden Tag nur eine Minute laufen. Die dürfte
also mehr als tausend mal länger als in deinem Aquarium halten.
Amateur schrieb:> Um welche Genauigkeit geht es eigentlich?
Wenn ich mich nicht verrechnet habe, entspricht die Luftdruckänderung
zwischen einem Hoch- und einem Tiefdruckgebiet etwa einer
Wasserstandsänderung von 50cm.
Das wäre schon ein nennenswerter Fehler.
Einen Differenzdruck braucht man nicht da sich der Sensor ja immer in
der gleichen Höhe befindet und auch der Brunnen nicht mal schnell auf
die Zugspitze wandert.
Mal zur Vorstellung:
Ein leeres Glas darin ein Strohalm an dem oben der Sensor drauf sitzt.
Nun füllt man das Glas mit Wasser auf das Wasser erzeugt einen Druck auf
die Luftsäule im Rohr da die Luft ja nicht nach oben entweichen kann und
das was dann doch wegdiffundiert kann man bestimmt zeitlich bestimmen
(Druckabfall obwohl Pegel gleich geblieben ist) und per software
korrigieren.
Thomas N. schrieb:> Einen Differenzdruck braucht man nicht da sich der Sensor ja immer in> der gleichen Höhe befindet und auch der Brunnen nicht mal schnell auf> die Zugspitze wandert.
Leider hat die Physik ein klein wenig was dagegen. Die Luft über dem
Brunnen drückt auf das Wasser und verändert den Druck. Genau in Höhe der
Luftdruckänderung.
Sonst hätten professionelle Tauchsonden auch keinen Schlauch im Kabel
eingebaut.
Martin schrieb:> Ich würde einen Differenzdrucksensor kaufen, gibt es relativ preiswert> bei R:
Ist aber wenig geeignet da er bei Kondensatbildung voll läuft und
vermutlich nicht mehr misst.
Datenblatt Seite 4:
The MPX53 series pressure sensor operating
characteristics and internal reliability and qualification tests
are based on use of dry air as the pressure media. Media
other than dry air may have adverse effects on sensor
performance and long term reliability.
Damit braucht du eine Membran gegen das Wasser musst den Differenzdruck
aus der Luft holen und hast noch das Schlammproblem.
Best practice für solche Anwendungen ist imho eine Messglocke.
Das ist eine Art Tauchglocke. Im Prinzip ein Luftballon mit Gewicht der
Sie unten hält. Schaluc nach oben, das ist alles was schwimmt und
taucht. Robust, einfach, hält ewig und du kannst es dir aus einem alten
Fahrradschlauch oder einem Blasebalg Gummiball etc selbst basteln.
Da es ein geschlossenes System ist geht dann auch dein Sensor. 50kPa
Span mit einer Auflösung von 1.2 mV / kPa sind aber alles andere als
einfach zu messen. Du nutzt davon ca. 1/3 was alle Ungenauigkeiten
verdreifacht. Davon hat das Ding jede Menge die sich alle addieren und
im Datenblatt natürlich schön einzeln aufgeführt sind.
Ich hab die Dinger schon gehasst als da noch Motorola drauf stand (und
HP ne richtig gute Firma war).
D
Einen Differenzdrucksensor braucht man nur wenn sich die Referenz auch
verändert. Auf Meereshöhe sind etwas über 1000mBar und auf dieses Druck
ist so ein Sensor kalibriert. Wenn der Sensor sich immer in der gleichen
Höhe befindet ändert sich der Umgebungsdruck nicht ergo braucht man auch
nichts koriggieren nur evtl. einmalig den Nullpunkt verschieben. Falls
man z.b. 200 Meter über Meereshöhe ist.
Hei Thomas,
der TO will ca. 2m Höhenunterschied messen.
Normale bis extreme Luftdruckschwankungen liegen bei ca. 50 bis 100cm
Wassersäule.
DAS ist ein erheblicher Unterschied zu Deinen 10% :-P
Selbst 10% wären mir einfach zu viel. Das sind ja schon 20cm vom
Füllstand.
Grüße,
Tom
Das mit dem Differenzdrucksensor und einem oben offenen Schlauch ist
genau das, was passt.
Ändert sich der Luftdruck, so drückt diese Änderung gleichwertig auf die
Wassersäule und durch den Luftschlauch auf die Gegenseite der
Messmembran. Ist also kompensiert, was atmosphärische Druck-Schwankungen
betrifft..
Es sagt ja keiner was dagegen einen Differenzdrucksensor zu nehmen wäre
auf jedenfalls besser. Aber es ist kein unbedingtes muss. Die letzten 2
Wochen bewegten wir uns in einem Fenster von 18 mBar und da waren schon
einige sehr windige Tage dabei. 50-100mBar ist meiner Meinung
übertrieben.
http://www.weatheronline.de/cgi-bin/klibild?WMO=10653&ZEITRAUM=02&ZEIT=07052015&ART=LDR&LANG=de&1431089894&ZUGRIFF=NORMAL&MD5=
Hoffe mal das der Link nicht an eine Session geknüpft ist.
Mich würde mal die Genauigkeitsanforderung von Martin interessieren und
die Verbräuche aus dem Brunnen interessieren. Denn damit kann man auch
einen zusätzlichen RC Filter rein machen oder per Software unplausibel
Werte glätten.
Thomas O. schrieb:> die Verbräuche aus dem Brunnen interessieren.
Verbrauch kann man nicht aus dem Druck
messen/herausrechnen/zurueckfuehren.
wendelsberg
Wenn der max. Verbrauch pro Zeiteinheit ein gewisses Maß nicht über
steigt, dann kann man darauf schließen das eine Druckschwankungen nicht
plausibel ist die einen höheren Verbrauch darstellen würde. Dann kann
man das ganze zeitlich mitteln.
Man müsste also erstmal feststellen wie schnell kann der Wasserspiegel
im Brunnen steigen und fallen.
Thomas O. schrieb:> Man müsste also erstmal feststellen wie schnell kann der Wasserspiegel> im Brunnen steigen und fallen.
dazu müsste man erstmal den Wasserstand messen können.
ein Teufelskreis...
Thomas O. schrieb:> Wenn der max. Verbrauch pro Zeiteinheit ein gewisses Maß nicht über> steigt, dann kann man darauf schließen das eine Druckschwankungen nicht> plausibel ist die einen höheren Verbrauch darstellen würde. Dann kann> man das ganze zeitlich mitteln.
Das geht aber schon hart in Richtung Kaffeesatzleserei. ;-)
wendelsberg
Thomas N. schrieb:> Einen Differenzdruck braucht man nicht da sich der Sensor ja immer in> der gleichen Höhe befindet und auch der Brunnen nicht mal schnell auf> die Zugspitze wandert.
Dann verfolge mal auf die Wetterkarte und guck dir an, wie stark sich
der Druck zwischen einem anständigen Sturmtief und eine kräftigen
Hochdruckgebiet verändert. Du wirst dich wundern.
Das mit dem Differenzdrucksensor in einem statischen System wird wohl
nix werden, weil zwischen den Anschlüssen für + und - eine gewisse
Leckrate vorhanden ist, d.h von dem was bei + reindrückt kommt etwas bei
- wieder raus (langsam aber stetig), die Perlpumpe ist dafür natürlich
ein prima Workaround.
Für die Niveaumessung in Brunnen gibt es aber auch andere Lösungen..
..und wenn's unbedingt per Wassersäule sein muss, das mit dem Luftdruck
kann man wohl auch ausser Acht lassen, wenn der Luftdruck steigt, drückt
er ja auch genauso stark auf die Wasseroberfläche wie in den offenen
Schlauch.
Hei,
BirgerT: ja wegen den Luftdruckschwankungen nimmt man einen
Differenzdrucksensor!
Aber hier sind manche der Meinung, dass der Einfluss vom Luftdruck auch
bei einem Absolutdrucksensor außer Acht gelassen werden kann.
Dass Gas den Differenzdrucksensor durchströmt, stimmt nur bei einem
speziellen Messverfahren. Das wird aber überwiegend bei Sensoren
eingesetzt, die nochmals ne Zehnerpotenz kleinere Drücke messen können.
Grüße,
Tom
Nun habe ich zugegebener Maßen nicht den ganzen Thread gelesen. Aber ein
barometrischer Sensor wie der BMP180 kostet inkl. Versand so ca. 2 €.
Damit kann man doch wunderbar den momentanen Luftdruck vom Absolutsensor
abziehen.
Etwas zu den Größenordnungen des Einflusses von möglichen
Luftdruckschwankungungen.
Mein stinknormales Barometer hat einen Messbereich von 940mbar bis
1060mbar.
d.h. man sollte im Exrremfall mit einer Luftdruckscwankung von bis zu
1200mmWS rechnen. Bei max. 2m Wasserhöhe beträgt der Messfehler 50% und
nicht nur 10%, wenn ich richtig rechne.
wolle g. schrieb:> Mein stinknormales Barometer hat einen Messbereich von 940mbar bis> 1060mbar.
Das wird dein Barometer wohl noch nie ausgeschöpft haben. Und falls
doch, hat man am Haus andere Sorgen, als den Wasserstand im Brunnen.
Mal im ernst: Wenn nicht gerade ein anständiger Hurrikan/Taifun/Zyklon
oder wie auch immer das Ding heißt, über den Brunnen zieht, kommt man
mit 970..1030hPa aus, d.h. die Luftdruckschwankungen entsprechen etwa
60cm Wassersäule.
Hei,
dann kann man doch auch vier Niveauschalter nehmen.
Die sind dann (Bei der gewünschten Messstrecke von 2m) sogar GENAUER als
der unkompensierte Drucksensor!
Grüße,
Tom
Tom P. schrieb:> Die sind dann (Bei der gewünschten Messstrecke von 2m) sogar GENAUER als> der unkompensierte Drucksensor!
Aber die Auflösung ist ungleich niedriger ;-)
Martin schrieb:> Die Lösung mit der Pumpe sagt mir wirklich nicht zu. Ich bin> Aquarien-Besitzer, und habe in den ersten paar Jahren etliche dieser> billigen Luftpumpen "verschlissen", wo nur ein Blech mit Magnet in 50 Hz> schwingt und damit eine Membranpumpe betätigt. Die halten echt nicht> lange.
Langt es nicht, einmal mit der Lunge kräftig durchzupusten und gut ist
es?
J. Ad. schrieb:> Langt es nicht, einmal mit der Lunge kräftig durchzupusten und gut ist> es?
Bis 50cm Wasserstandunterschied wird das gehen, aber bei 2m. Und willst
du wirklich vor jeder Messung in den Schlauch blasen? Da kannst du
genauso gut den Leitfähigkeitsdetektor am Band runterlassen, bis es
piept.
Martin schrieb:> Ich bin Aquarien-Besitzer, und habe ... etliche dieser billigen> Luftpumpen "verschlissen".... Die halten echt nicht lange.
Dauerbetrieb ist da wohl auch die falsche Methode. Für eine Messung muss
die Pumpe nur kurz laufen, bis der Schlauch leer ist und wann es so weit
ist, sieht man am gemessenen Druck. Ob so eine Aquarienpumpe allerdings
2m Hub schafft, wird man prüfen müssen.
Die Differenzdruckmessung ist schon eine sehr verbreitete Methode, wenn
das Medium nur von oben zugänglich ist (unten geschlossene Behälter oder
natürliche Gewässer). Der Sensor muss natürlich vertragen, dass er
dauerhaft untergetaucht ist. Wenn es in der Ausgleichsleitung, die nach
oben führt, zu einer Taupunktunterschreitung kommen kann, kann man diese
in einer Dose mit Trockenmittel enden lassen. Eine dünnere
Ausgleichsleitung verlängert das Kontrollintervall des Trockenmittels.
Drucksensor ist zu komplex.
Einfach eine Zwillingslitze in den Brunnen hängen. Unten wasserdicht
verschlossen (Silikon/Heißkleber). Das andere Ende z.B. an einen NE555
Taktgenerator hängen. Durch die Kapazitätsänderung der Litze im Wasser,
verändert sich die Frequenz.
Vergesst den Sensor unterzutauchen. Das Gehaeuse ist nie dicht. Expoxy
ist uebrigens hygroskopisch, dh hat eine Wasseraufnahmerate. Irgendwo
muss ja auch das Kabel raus.
Eine andere Moeglichkeit waere moeglicherweise Ultraschall. Die Resonanz
in einem Rohr messen. Und auf fuechte Luft kalibrieren. Und vermeiden,
dass sich Wasser am Sensor kondensiert.
Kannst Du nicht so einen schnurgebundenen Füllstandsanzeiger für Öltakns
verwursten?
Darin ist doch eine Schnuraufwicklung deren Umdrehungen man messen
könnte...
wolle g. schrieb:> Mein stinknormales Barometer hat einen Messbereich von 940mbar bis> 1060mbar.
Wss wohl deutlich mehr als alle hier in Deutschland je gemessene
Druckwerte ist. geh realistisch von weniger als der Hälfte aus.
Aber ist doch egal wenn er einen Differenzdrucksensor hat.
Jegliche Membranversuche mit Luftballon könnt ihr vergessen, das
schlechte Material ist in einem Jahr in Fetzen oder -schlimmer- klebrig
wie Kaugummi.
Dann besser eine hochwertige Folie als Ausstülpung nehmen, die sich
genügend bewegen kann.
Oder am zuverlässigsten Sensor oben im Trockenen, billige Membranpumpe
und vor jedem Messen 5sek. laufen lassen.
Vergiessen in Kunstharz kann man genauso vergessen, es gab hier genügend
Threads von Leuten die recht glaubwürdig erklärt haben, dass da mit der
Zeit doch Wasser reinkriecht.
Ausserdem schmeisst du da im fehlerfall alles weg, nix mehr mit
reparieren.
Und wenn man den Wasserverbrauch messen will, dann sollte man einfach
einen Durchflussmesser nehmen(billige Wasseruhr im Zweifel).
Udo Schmitt schrieb:> ss wohl deutlich mehr als alle hier in Deutschland je gemessene> Druckwerte ist.
Sagte ich ja schon vor Wochen ...
Wolfgang schrieb:> Das wird dein Barometer wohl noch nie ausgeschöpft haben.
Hei,
in meinem Brunnen baumelt eine Pegelsonde.
Das ist nichts anderes als ein Differenzdrucksensor.
Der Ausgleichsschlauch ist mit im elektrischen Anschlusskabel.
http://www.ge-mcs.com/download/sensing-manuals/920_094d.pdf
Das Ganze günstig bei Ebay geschossen.
Grüße,
Tom
Fuellstand.png
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