Zählsensor für eine amtl. Wasseruhr

[il Conte (Gast)]

Nachdem ich im Platinen Form eine Möglichkeit aufgezeigt habe  wie
man in KiCAD eine 3D Darstellung gestackter Platinen inklusive Gehäuse 
gezeigt habe,

Beitrag "KiCad: 3D Darstellung komplett mit Geäuse"

möcht ich hier eine kurze funktionale Beschreibung abgeben:


Inspiriert durch diesen Beitrag:

Beitrag "Wasserzähler erfassen"

und durch den Duschwasserverbrauch mein Tochter  :(
(Die hat sich immer zuerst einen Kaffee gebrüht,
 hat ihn in die Schnabeltasse gefüllt und ist damit in die Duschkabine
 gestiegen  und so schnell nicht mehr rausgekommen :-(

Soviel zum Startauslöser diese Kleinprojektes.

Die gängige Methode mit Fotosensor und  Komparator auf der Analogseite 
ist für mich bald mal ausgeschieden.
Der Grund ist die sehr geringe Lichtausbeute
durch das vorbeihuschen des roten Zeigers
und zum anderen der Offset (Tageslicht, Raumlicht, 
Temperaturschwankungen) der  einen nicht zu unterschätzenden Einfluss 
hat.

Das erfordert einen sehr genauen Komparator mit einer sehr stabilen 
Referenz und mit einer adäquaten Lösung  für das  Offsetproblem.

Die einzige Lösung die für mich ziehlführend  gewesen wäre,
war eine Lösung mir einer Laserdiode mit einer punktuell
gut ausgerichteter Optik. (Reflexlichtschranke)

So wie hier angedacht:
Beitrag "Re: Laserdiode zur Wasserzählererfassung"

Das war mir dann aber zu teuer und zu umständlich.

Mir ist durchaus bekannt  dass es käufliche Lösungen gibt.
Im meinem Fall ging es aber um einen Abgriff einer
amtlichen Wasseruhr die nicht mechanisch manipuliert werden darf.

Zu Lösung:

Zuerst ging es auf die Suche nach einen adäquaten,
sehr empfindlichen Colorsensor mit i2C Anschluss.
(Wenn man einen solchen Sensor durch eine Rohr nachts auf den Vollmond 
ausrichtet,so kann man ohne weiteres das Vorbeifliegen eines Flugzeuges 
detektieren)

Der nächste wichtige Punkt war die Konstruktion einer 'Warze'.
Hier war es wichtig den Sensor durch eine kleines Rohr schauen zu lassen
(Schlüssellocheffekt).
Das hat den Vorteil das es zu einer Fokussion im Bereich
des kleinen roten Zeigers kommt und demzufolge
eine bessere hell/dunkel Erkennung.

Beleuchtet  wird  die Uhr mit 2 sehr hellen weißen 3mm LEDs.
Man glaubt es nicht, aber  das Wasser zwischen Zeiger und Glas  schluckt 
sehr viel Licht.

Der Rest wurde dann auf der Digitalseite erledigt, Dazu gehört dann ein 
eimaliges Teach-In Verfahren und eine ständige Offset
und hell/dunkel Anpassung.
Die dadurch ereichte Genauigkeit liegt bei unter einen Promill.

Der Sensor hat einen S0 (S-Null) Ausgang und kann mit 12 bis 24 Volt 
versorgt werden.

Im nächsten Schritt (noch durchzuführen) wird der Sensor
über einen WLAN-Adapter ans Hausnetz angebunden.

(Jetzt schließt sich der Kreis ;-)
Um gegebenen Falls den  Wasserverbrauch mit einem wasserdichten 
Smartphone  auch unter der Dusche zu checken :-3

Das klingt jetzt komisch, ab das funktioniert irgendwie, wie ein 
geschlossener Regelkreis und führt dadurch
zum Minderverbrauch von Wasser.

Damit man den Sinn besser versteht,
wir bezahlen hier für 1 m*m*m  Wasser + Abwasser 5 € !

[Wolfgang (Gast)]

il Conte schrieb:
> Die einzige Lösung die für mich ziehlführend  gewesen wäre,
> war eine Lösung mir einer Laserdiode mit einer punktuell
> gut ausgerichteter Optik. (Reflexlichtschranke)

Das kommt drauf an, ob man da zu einem Industrielichttaster greift, oder 
selber etwas baut. Ein grünen Laserpointer für den Zweck kostet keine 2€ 
und der Detektor braucht nicht sauber fokussiert zu sein, wenn sich das 
ganze halbwegs abgedunkelt aufbauen lässt und man mit moduliertem Licht 
arbeitet.

il Conte schrieb:
> Beleuchtet  wird  die Uhr mit 2 sehr hellen weißen 3mm LEDs.

Weiße LEDs sind denkbar ungeeignet, wenn du einen roten Strich 
detektieren möchtest. Meist sind weiße LEDs eigentlich blaue LEDs (Peak 
bei 450nm), die durch Lichtumwandlung mit einem photolumineszierenden 
Farbstoff zusätzlich weißgelbliches Licht erzeugen. Zusammen ergibt das 
dann je nach Anteilen kaltweißes bis warmweißes Licht, aber eben mit 
einem kräftigen Rotanteil.

Den besten Kontrast für den roten Strich der Wasseruhr bekommst du mit 
einfarbigem oder kürzerwelligen Licht, bei dem der Zeiger möglichst 
schwarz aussieht.

[il Conte (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Weiße LEDs sind denkbar ungeeignet

Was meinst du soll ich schwarzes Licht verwenden ;-)

Spaß bei Seite, glaube mir ich habe da sehr lange
herumexperimentiert um zu dieser Lösung zu kommen.

Letztlich zählt das Ergebniss !!
Das ist mit nachgewiesenen < 1 Promille  durchaus o.k.
(Zählverlust von einem Liter bei 1 Kubikmeter Wasser)

[Dieter F. (Gast)]

il Conte schrieb:
> Zuerst ging es auf die Suche nach einen adäquaten,
> sehr empfindlichen Colorsensor mit i2C Anschluss.

Und, was genau hast Du gefunden?

[Wolfgang (Gast)]

il Conte schrieb:
> Was meinst du soll ich schwarzes Licht verwenden ;-)

Schwarzes Licht hätte den Nachteil, das der Rest der Scheibe damit auch 
eher dunkel aussieht.

Der rote Strich erscheint rot, weil er im wesentlichen nur rotes Licht 
reflektiert, aber wenig grünes und blaues. Die Scheibe drumrum erscheint 
dem Betrachter farbneutral, weil Alu alle drei Farbkomponenten, die der 
Mensch wahr nimmt, etwa ähnlich gut reflektiert.

Wenn man jetzt also grünes Licht verwendet, reflektiert die Scheibe viel 
und der Strich wenig, d.h. man kann ihn gut von der Scheibe 
unterscheiden und hat für die Detektion einen guten Kontrast.