Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sensor zum Messen eines Druckunterschieds


von Till (Gast)


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Hallo und guten Abend zusammen,

habe mir schon oft hier im Forum Tipps und Anregungen geholt und genau 
deswegen hoffe ich jetzt auf Eure Hilfe, da ich bei folgendem Problem 
keine Lösung gefunden habe:

Ich würde gerne bei einer Wasserpfeife messen, ob jemand an einem 
Schlauch zieht oder nicht und das ganze dann weiterverarbeiten. Die 
Programmierung sollte nicht das Problem sein, viel mehr hapert es bei 
mir am Aufbau und der Auswahl der richtigen Sensoren. Habe in einem 
ähnlichem Beitrag gelesen, dass das ganze mit einem Micro gelöst wurde, 
was mir allerdings nicht ganz zusagt, da wir oft (laut) Musik hören und 
ich glaube, dass das das Ergebnis verfälschen könnte.
Ich dachte eher das ganze über die Differenz des Drucks von "nicht am 
Schlauch ziehen" zu "am Schlauch ziehen" lösen - Wäre das eine 
Möglichkeit?
Bin auf diesem Gebiet ein absoluter Noob...
Wenn ja, könnt Ihr mir beim Auswählen der richtigen Sensoren helfen, da 
ich in Sache Hardware keine großartigen Skills besitze.
Über die Programmierung mache ich mir weniger Gedanken, das schaffe ich 
schon alleine :).

Vielen Dank für Eure Hilfe und bitte keine Kommentare von wegen Shisha 
ist ungesund, dem bin ich mir durchaus bewusst :D

Viele Grüße!

von Till (Gast)


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Sorry, habe ganz vergessen den Thread anzugeben, in dem ich mir erste 
Infos geholt habe:
http://www.roboternetz.de/community/archive/index.php/t-65120.html

von Tom E. (Gast)


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Till schrieb:
> Ich dachte eher das ganze über die Differenz des Drucks von "nicht am
> Schlauch ziehen" zu "am Schlauch ziehen" lösen - Wäre das eine
> Möglichkeit?

Dann braucht man nur einen barometrischen Drucksensor (BMP085/180/280, 
MS5611 o.ä.) und muss in der Software gucken, dass man den "nicht am 
Schlauf ziehen"-Druck vernünftig rausfiltert. Neben diesen 
Absolutdrucksensoren gibt es natürlich auch Differenzdrucksensoren (z.B. 
MPVZ7025) gleich mit Schlauchstutzen.

von M. H. (doktorgnadenlos)


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Schau Dir mal den MPX2010DP von Freescale an. Ich habe den mal 
eingesetzt um die Verschmutzung eines Filters durch Messung der 
Druckdifferenz an einem Lüfter zu überwachen. Den gibt es übrigens bei 
Reichelt. Einziges Problem: Er basiert auf dem Piezo-Effekt, liefert 
eine winzige Spannung, die entsprechend verstärkt werden muss. Da gibt 
es geeignete und weniger geeignete Verstärkerschaltungen.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Till schrieb:
> Wenn ja, könnt Ihr mir beim Auswählen der richtigen Sensoren helfen, da
> ich in Sache Hardware keine großartigen Skills besitze.

Solche Sensoren gibt es in jeder E-Zigarette. Die sehen meistens so aus 
wie ein kleines Elektretmikrofon und haben 3 Anschlüsse. Masse, Plus und 
Ausgang.
Der Ausgang treibt direkt die LED und den Verdampfer und sollte somit 
auch andere Dinge ansteuern können.
Das ist vermutlich das einfachste, kannst du beim nächsten Tabakhändler 
erstehen.
Es gibt natürlich auch teurere, schönere und genauere Sensoren, aber die 
wirst du nicht wirklich brauchen.

: Bearbeitet durch User
von Karl H. (kbuchegg)


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Till schrieb:

> ähnlichem Beitrag gelesen, dass das ganze mit einem Micro gelöst wurde,
> was mir allerdings nicht ganz zusagt, da wir oft (laut) Musik hören und
> ich glaube, dass das das Ergebnis verfälschen könnte.
> Ich dachte eher das ganze über die Differenz des Drucks von "nicht am
> Schlauch ziehen" zu "am Schlauch ziehen" lösen - Wäre das eine
> Möglichkeit?

Du Musik auf Schall basiert und Schall nichts anderes als sich in der 
Luft fortbewegende Luftdruckschwankungen sind, wirst du daher mit jeder 
auf Druck basierenden Messung auch immer automatisch die Musik 
"mitmessen" bzw. in den Daten sehen. Ein Mikrofon ist nichts anderes als 
ein differentieller Druckmesser.

Aber: Um an einem Schlauch etwas anzusaugen, muss man schon recht 
ordentlich ziehen. D.h. die Druckdifferenz bzw. der plötzliche 
Druckabfall wird da wesentlich höher sein, als es Musik je könnte. Und 
vor allen Dingen ist dieser Druckabfall andauernd, was man von Musik 
nicht gerade sagen kann. Musik ist zwar auch Druckunterschied, aber ein 
Lautsprecher schiebt die Luftmenge vor ihm ständig vor und zurück, d.h. 
der Luftdruck wechselt ständig zwischen 'niedriger als normal' und 
'höher als normal'. Oder hast du schon einmal beobachtet, dass man per 
Musik Flüssigkeit durch einen Strohhalm ansaugen könnte?

von Till (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Die sehen meistens so aus
> wie ein kleines Elektretmikrofon und haben 3 Anschlüsse. Masse, Plus und
> Ausgang.

Das scheint mir nach guten Lösung, da die Bauform wahrscheinlich auch 
sehr kompakt ist!

Gerade mal ein wenig dazu Google angeschmissen und das erhalten:
http://www.elektronik-labor.de/Labortagebuch/Tagebuch0615.html

Hier ist die Rede von einem Unterdruckschalter mit genau den 
Eigenschaften, die du beschrieben hast.

Zitat aus dem Beitrag:
Der Unterdruckschalter ist an der Spitze der Zigarette eingebaut und 
sieht aus wie ein Elektret-Mikrofon. Er hat drei Anschlüsse, Plus, Minus 
und Power-FET-Ausgang. Zusätzlich ist eine SMD-LED aufgelötet. Für einen 
Funktionstest habe ich die Kapsel in einen Silikonschlauch gesteckt und 
alles an ein Netzteil angeschlossen. An die Stelle der Glühwendel kam 
eine kleine Glühlampe. Es funktioniert. Die Last wird bei einem 
Unterdruck von geschätzten 0,1 bar eingeschaltet. Und die LED wird sanft 
hochgefahren und glüht dann vorbildgetreu langsam aus. Da hatte ich erst 
ein PWM-Signal vermutet, aber das Oszilloskop sagt analog.

Daraus müsste sich doch etwas basteln lassen oder?

von Till (Gast)


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Karl H. schrieb:
> Du Musik auf Schall basiert und Schall nichts anderes als sich in der
> Luft fortbewegende Luftdruckschwankungen sind, wirst du daher mit jeder
> auf Druck basierenden Messung auch immer automatisch die Musik
> "mitmessen" bzw. in den Daten sehen. Ein Mikrofon ist nichts anderes als
> ein differentieller Druckmesser.

Darauf hätte ich eigentlich auch selbst kommen können...
Hast du evtl. ein passendes Micro, das ich für mein Vorhaben verwenden 
könnte?
Bin nicht zu faul um zu googlen, bin mir einfach nicht sicher, was ich 
da verwenden kann / sollte.

von Rauchverabscheuer (Gast)


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Till schrieb:
> dem bin ich mir durchaus bewusst :D
Der Dativ ist dem Genitiv sein Tod ! ;-)


Aber auch was Konstruktives:
Am einfachsten ist ein U-Rohr mit Flüssigkeit darin.
Damit kannst Du schon minimalste Druckunterschiede messen.

Eine andere Möglichkeit habe ich mal für eine ganz andere Anwendung 
realisiert: Eine mit Unterspannung betriebene kleine Glühbirne reagiert 
auf Luftbewegung sehr empfindlich mit Widerstandsänderung.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Till schrieb:
> Hast du evtl. ein passendes Micro, das ich für mein Vorhaben verwenden
> könnte?

Das Problem bei einem Mikro ist, das es nur Spannung liefert (und zwar 
eine sehr kleine Spannung), solange es Änderungen erkennt. Ein 
gleichbleibender hoher Druck führt nicht zur Ausgabe einer Spannung, 
genausowenig wie ein gleichbleibender Unterdruck.
Das tun echte Drucksensoren und deswegen werden am Luftdruckstand an der 
Tankstelle oder in industriellen Systemen Drucksensoren und keine 
Mikrofone benutzt.
Industrielle Drucksensoren sind eine tolle Sache, brauchen aber immer 
eine Folgeelektronik zur Auswertung und kosten auch Geld. Deswegen 
schlug ich dir den E-Zigarettensensor vor, denn da ist so gut wie alles 
schon drin und ein Versuch kostet eben wenig.

von Harald W. (wilhelms)


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Rauchverabscheuer schrieb:

> Eine andere Möglichkeit habe ich mal für eine ganz andere Anwendung
> realisiert: Eine mit Unterspannung betriebene kleine Glühbirne reagiert
> auf Luftbewegung sehr empfindlich mit Widerstandsänderung.

...aber nur, wenn manvorher den Glaskolben entfernt.

von Der Andere (Gast)


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Einfach den Luftstrom messen, nicht den Differenzdruck.

Oder noch besser das kiffen sein lassen (SCNR)

von Joseph Offenbach (Gast)


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Differenzdrucksensoren (für kleine Drücke, auch mit Schlauchanschluss) 
gibt es fast wie Sand am Meer.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Reichelt hat einen Sensor mit wesentlich höherer 
Ausgangsspannungsänderung:
MPXV 5004GC6U 13,50 € 0 ... 3,92 kPa, 1000 mV/kPa das ist das 100- bis 
1000-fache der anderen Typen.

von Klaus (Gast)


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Harald W. schrieb:
> ...aber nur, wenn manvorher den Glaskolben entfernt.

Natürlich, hatte ich vergessen zu erwähnen.

Bezüglich der Auswahl der Glühbirne (Taschenlampe u.ä.) muss man ein 
bisschen probieren. Ich weiss heute leider nur noch dass es eine kleine 
Signallampe war.

von T. C. (frog)


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Da wäre vielleicht ein Durchflusssensor besser geeignet, wie z.B. dieser 
hier: 
https://www.reichelt.de/Durchflusssensoren-Fuellstandssensoren/AWM-720P1/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=151369&GROUPID=6677&artnr=AWM+720P1
Da kannst du auch gleich messen wie stark gezogen wird ;-)

von WehOhWeh (Gast)


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Karl H. schrieb:
> Du Musik auf Schall basiert und Schall nichts anderes als sich in der
> Luft fortbewegende Luftdruckschwankungen sind, wirst du daher mit jeder
> auf Druck basierenden Messung auch immer automatisch die Musik
> "mitmessen" bzw. in den Daten sehen. Ein Mikrofon ist nichts anderes als
> ein differentieller Druckmesser.

Ich denke nicht, dass Musik stört:
1pA sind 93dBA, weil der Bezugswert dafür 20µPa (@1kHz) ist. Sicher ist 
der Druck bei Bass höher, aber soviel wie ein Zug an der Wasserpfeife 
wird das nie.

Da zieht man sicher mit einigen zig mBar an, und 10mBar sind schon 
1000Pa.

Ich habe mir ein Altimeter mit einem MPXH6115 und einem 16-bit ADC 
gebaut. Damit schaffe ich ungefähr 1Pa. 1m geht also schon zuverlässig 
:-)
Und da stört Musik mit normaler Lautstärke nicht.

Ich denke, dass der von mir genannte Drucksensor für deine Anwendung 
reichen wird. Du kannst den Absolutdruck in deiner Wasserpfeife messen, 
wenn jemand anzieht, sinkt der um Hunderte Pascal.

Weil jetzt Umwelteinflüsse (Wetter, Luftdruck) stören, würde ich das 
Signal vor dem ADC durch einen Hochpass jagen (1Hz oder 0,5Hz) und dann 
verstärken. Dank Hochpass sollte eine relativ große Verstärkung möglich 
sein, und jeder 8-Bit-ADC kann das dann auswerten.

von Wolfgang (Gast)


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Christoph K. schrieb:
> Reichelt hat einen Sensor mit wesentlich höherer
> Ausgangsspannungsänderung:
> MPXV 5004GC6U 13,50 € 0 ... 3,92 kPa, 1000 mV/kPa das ist das 100- bis
> 1000-fache der anderen Typen.

Was war denn jetzt eigentlich das Argument gegen fertige digitale 
Sensoren, die nur ein Bruchteil von diesem Sensormodell - ich hätte 
beinahe gesagt "aus dem vorigen Jahrhundert" - kosten?

Tom E. schrieb:
> ... (BMP085/180/280, MS5611 o.ä.)

von Till (Gast)


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Hallo zusammen,

hier mal ein kurzer Zwischenstand für alle, die es interessiert:

Morgen sollte der Luftdrucksensor bei mir ankommen, habe mich für zwei 
BMP 180 entschieden. Sobald sie da sind, mache ich mich ans Testen. Das 
Programm habe ich bereits geschrieben, fragt sich natürlich nur, ob es 
auch in der Wirklichkeit so funktioniert, wie ich es mir gedacht habe. 
Das ganze Projekt hat einen kleinen Karton als zuhause bekommen, sodass 
es möglichst mobil ist - Dank Powerbank ist die Stromversorgung ja kein 
Problem. Die aktuelle Zugzeit, sowie die Gesamte wird auf einem 16x2 LCD 
Display angezeigt, zudem gibt es noch drei LEDs, die je nach Länge 
aufleuchten.
Sobald der Sensor verbaut ist und es (hoffentlich gute) Neuigkeiten 
gibt, schreibe ich sie hier ins Forum.
In der Zukunft würde ich das ganze noch für mehrmals für mehrere 
Schläuche anfertigen und die einzelnen Arduinos einen Status an einen 
Raspberry Pi schicken lassen, der alles auf einer kleinen DB (sqlite3) 
speichert, um eine Art Ranking des ungesündesten Lebensstils zu haben... 
:)

Bis dahin auf Wiedersehen und vielen Dank für die Tipps!

PS: Falls jemand von Euch noch eine coole Idee hat, immer raus damit!

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus schrieb:

>> ...aber nur, wenn manvorher den Glaskolben entfernt.
>
> Natürlich, hatte ich vergessen zu erwähnen.
>
> Bezüglich der Auswahl der Glühbirne (Taschenlampe u.ä.) muss man ein
> bisschen probieren. Ich weiss heute leider nur noch dass es eine kleine
> Signallampe war.

Je kleiner der Nennstrom, desto besser. Gut geeignet sind z.B. die
momentan wieder gut erhältlichen Lämpchen für die Adventbeleuchtung.

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