VL53L0X als Füllstandssensor

Andre B. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich plane einen VL53L0X Lidar als Füllstandsmesser für meinen Wassertank
> einzusetzen.Die Elektronik selbst ist dabei nicht das Problem.
>
> Vielmehr frage ich mich, wie man den Sensor haltbar macht. Ohne

...

> Hat jemand von euch Erfahrungen damit? Oder mit Füllstandssensoren und
> deren Haltbarkeit im Tank im allgemeinen?
>

So einfach reinhängen wird nicht lange herhalten.
Da wäre es wohl das Beste beim Hersteller nachzufragen was es da so 
alles schon gibt und wie man das bei Realanwendungen lösen kann/gelöst 
hat.


 Kurt

Ein Plexiglasgehäuse geht vielleicht.

Ich lese den Wassertank mit 5 Kontakten (Edelstahlschraube + Mutter) 
aus. Das reicht völlig. 5 Transistoren und 5 LEDs. Das ganze kostet 
keine 3 euro.

Wolfgang schrieb:
> Andre B. schrieb:
>> Oder mit Füllstandssensoren und deren Haltbarkeit im Tank im allgemeinen?
>
> Mit Einperlsensoren hast du das Problem nicht. Da kann Sensor und
> Elektronik im trockenen Raum nebenan stehen.

Andere Probleme drängen sich hier allerdings dann auf.

Leitung muss regelmässig durchgespült werden, Einperlluft muss breit 
stehen usw.
Ein verwendeter Kompressor erzeugt Stösse in der Leitung...

 Kurt

Wolfgang schrieb:
> Kurt B. schrieb:
>> Ein verwendeter Kompressor erzeugt Stösse in der Leitung...
>
> Lass ihn doch, du musst dabei ja nicht messen. Notfalls setzt du ein
> Magnetventil in die Leitung, das verhindert, dass die Luft zurückströmt,
> nachdem der Kompressor ausgeschaltet wurde, um für die Messung ruhig
> Druckverhältnisse zu haben.

Es gibt da mehrere Verfahren, das genaueste ist das mit 
kontinuierlicher, sehr geringer Einperlung.
Wenns nicht so genau geht dann das mit der Pumpe und dem Ventil zum 
Absperren. Nach dem Pumpen wird gewartet bis sich das Signal beruhigt 
hat.
Das ungenaueste ist das mit der Membranpumpe die ständig einbläst, hält 
aber auch die Leitung am saubersten.

 Kurt

Hi

Auch, wenn Das dem TE nicht hilft:

<OT>
Wenn man eh sonst noch Mal Luft braucht ...
Selber werkelt bei mir, seit Jahren, ein altes Kühlschrank-Aggregat als 
Kompressor.
Leise, sparsam, bis 20 bar Druck (laut INet, ab 10 bar geht mir der 
Kackstift ;), bei 8 bar ist's auch genug für Ausblas-Pistole & Co) und 
schaltet auch ab, wenn der Druck im Tang erreicht ist.
Je weniger Druck der Kompressor machen muß, desto sparsamer läuft 
Dieser.
Beim Vakuum ziehen (auf der Saug-Seite und freiem Auslaß) geht das 
Aggregat sogar in den einstelligen Watt-Bereich runter - zum 
Vakuumspannen.
</OT>

Zu dem angefragtem Sensor - ein Datenblatt wäre schön gewesen - so 
durfte hier Jeder selber Google bemühen.
Da der Sensor nicht explizit als Abstandssensor gedacht ist (meinem 
Verständnis nach), wird der Hersteller dazu wohl keine, oder eine 
ablehnende Meinung haben.
Wenn der Sensor das 'Loch' so braucht, wovon auszugehen ist, dürfte sich 
darin über kurz oder lang Schwitzwasser sammeln und im Inneren des 
Sensor für Unbehagen sorgen - aber ohne praktische Erfahrungen.
Selber bisher nur etwas mit einem HC-SR04 gespielt, dort aber schon im 
'Trockenem' stark wackelnde Werte gemessen und noch nicht weiter 
'geforscht'.

MfG

Diesen Sensor habe ich auch schon für eine Füllstandsmessung in Betracht 
gezogen. Ein Schutzglas ist natürlich Pflicht. Da sich Kondensation am 
Schutzglas wohl kaum vermeiden lässt habe ich das aber nicht weiter 
verfolgt.

Vielleicht sollte man das doch einmal testen.

Erstmal vielen Dank für die vielen Hinweise. Kapazitiv ist mir wegen dem 
Schnodder zu ungenau und zu wartungsintensiv, da ich nicht leicht an die 
Tanks komme. Ein Einperlsensor wäre eine Möglichkeit, aber wenn der VL53 
funktioniert wäre das viel präziser und energiesparender.

Der Sensor ist für Abstandsmessungen gedacht und ist mit geeigneter 
Filterung extrem genau (~ 1mm). Meine Displayschutzfolie als Cover Glass 
funktioniert wohl ganz gut.

Das Schwitzwasser macht mir auch ein wenig Sorgen, ich werde wohl mal 
mit einer minimalen Beheizung der Scheibe experimentieren. Das könnte 
klappen, da ich plane den Sensor auf einer 10 mm Plastikplatte zu 
montieren, in die ich ein 20mm Loch bohre. Das Loch sollte sich durch 
Beheizen Schwitzwasserfrei halten lassen, hoffe ich. Da die Luft im Fass 
steht und warme Luft nach oben steigt hoffe ich dass < 1 W ausreicht.

Und falls das alles nix wird denke ich mal über den Einperlsensor 
nach...

Hey,

mir fiel der Satz "Advanced embedded optical cross-talk compensation to 
simplify cover glass selection" auf 
(https://www.st.com/en/imaging-and-photonics-solutions/vl53l0x.html). 
Also ein Schutzglas ist prinzipiell schonmal vorgesehen und muss 
funktionieren, falls es da Zweifel gab.

Ich wäre sehr an Details interessiert, würdest Du Dein Projekt 
vielleicht nochmal näher vorstellen, André? Schaltung, mech. Aufbau, 
jüngere/längere Erfahrungen mit den Messungen?

Danke!

Hier funktioniert der VL53L1X (im Öltank mit Glasscheibe davor)
seit einem Jahr problemlos.
Beitrag "Der letzte Füllstandmesser"

Supi, dass ist ja schonmal toll. Beantwortet die Frage nach dem wie. 
Esp8266 hatte ich auch als Host geplant. Jetzt hab ich nur noch 
Restsorge, ob das auch mit klarem Wasser funktioniert?

P. K. schrieb:
> Ich wäre sehr an Details interessiert, würdest Du Dein Projekt
> vielleicht nochmal näher vorstellen, André? Schaltung, mech. Aufbau,
> jüngere/längere Erfahrungen mit den Messungen?
>
> Danke!

Hallöchen,

ich habe damals nur mit dem Gedanken gespielt, aber aufgrund der auch 
hier genannten Schwierigkeiten keine Realisierung mit dem VL53L0X 
vorgenommen.

Stattdessen arbeite ich Kapazitiv mit zwei parallelen Leitungen. Das 
funktioniert allerdings nicht sehr zuverlässig, da ich den Wasserstand 
in Regentonnen messe. Änderungen werden nur sehr träge übernommen, da 
die Leitungen anscheinend nur recht langsam abtrocknen bzw. 
verschmuddelt sind.

Nach einer wirklich präzisen aber wenig aufwendigen Lösung suche ich 
noch immer...

Viele Grüße,
André.

Schade, aber vielen Dank!

Ich habe dummerweise zwei parallele Erdkabel genommen. Die Sensititvät 
ist natürlich geringer, weil der Mantel noch um die Leiter liegt. Im 
"Laborversuch" war das wunderbar, aber in der Praxis zeigt sich nach 
längerem Betrieb eben obiger Effekt.

Zum VL53L0X finde ich die von euch verlinkte Lösung für den Öltank sehr 
sexy. Bei mir ist es aber eine Regentonne die sommers wie winters 
draussen steht. Da könnte sich an meiner Scheibe doch vielleicht auch 
Kondenswasser bilden, was meint ihr?

Meine Erfahrungen mit dem VL53L0X: Nimm auf jeden Fall den Nachfolger 
VL53L1x, der ist wesentlich „robuster“ durch mehr Leistung des Lasers. 
Mag man denken, wozu braucht man mehr Leistung, geht doch auch so?! 
Durch die Scheibe vor dem Sensor braucht man Leistungsreserve, daher ist 
das schon sinnvoll.
Weiterhin: Auch im Light-Treiber ist ist eine Abgleichroutine für den 
Crosstalk vorgesehen. Setzte die unbedingt um, das ist bei Einsatz einer 
Schutzscheibe unerlässlich. Es ist auch nicht sonderlich kompliziert, 
man muss es nur tun. Die Abgleichwerte werden im Sensor selbst 
gespeichert, da muss man sich auch nicht weiter herumschlagen.

Bzgl. Kondenswasser: Setze dich mit einer Gehäusebelüftung auseinander, 
entweder einfache Bohrung wenn es die Dichtigkeit zulässt oder eben eine 
Goretex-Dichtung, wenn es absolut dicht sein muss. Es gibt nichts 
Schlimmeres als ein pottdichtes aber unbelüftetes Gehäuse.

Vielen Dank für die Infos, Harald!

Zum Kondenswasser: ich würde den Laser-Sensor von oben in den Deckel 
meines Regenfasses setzen. Für das Innere des Sensors - also oberhalb 
der Scheibe - mache ich mir keine Sorgen über Kodenswasser, da kann ich 
gut belüften. Aber ich begfürchte dass sich im Regenfass - also von 
unten an der Scheibe - Kondenswasser bilden wird. Oder könnte das wohl 
mit dem Crosstalk-Abgleich so wie die Scheibe "ausgefiltert" werden?

Kondenswasser an der Scheibe oben oder unten kann man leider nicht per 
Crosstalk-Kompensation rausrechnen, da der/die Tropfen eben nicht 
statisch sind. Müsste man probieren, wie da der Einfluss ist. Gegen die 
Wasseroberfläche zu messen könnte sowieso problematisch werden, da der 
Laser vermutlich auch in das Wasser hinein misst - undefiniert versteht 
sich.

Vielleicht doch besser die Einperlmethode? Vielleicht gibt es sehr 
kleine Pumpen mit wenig Energiebedarf, einfach mal bei eBay/Ali stöbern

Harald A. schrieb:
> Gegen die
> Wasseroberfläche zu messen könnte sowieso problematisch werden, da der
> Laser vermutlich auch in das Wasser hinein misst - undefiniert versteht
> sich.

Lt. Datenblatt ist wohl ein elementares Bauteil eine
"photon avalanche Diode" o.ä.
da sollten bei meinem Verständnis zu spät kommende Photonen keine Rolle 
spielen.

Chr. M. schrieb:
> da sollten bei meinem Verständnis zu spät kommende Photonen keine Rolle
> spielen.

Hört sich durchaus plausibel an, also käme es tatsächlich auf einen 
Versuch an!
Am Rande: Aus eigenen Versuchen kann ich berichten, dass der L1X auch 
relativ robust gegenüber Sonnenlicht ist, natürlich immer auf den 
Nahbereich (<=1m) bezogen, die angeblichen 4m kann man sich außerhalb 
einer Dunkelkammer abschminken.

Hallo zusammen,

nun hat es doch deutlich länger gedauert als erhofft, aber ich habe 
endlich meinen VL53L1X aufbauen und im Wasserfass einbauen können. Dazu 
wollte ich euch ein Update geben.

Bei mir sitzt er im Deckel meiner Wassertonne, von der ich drei parallel 
angeschlossen habe (900l insgesamt). Ich habe ihn im Prinzip nach diesem 
Beitrag realisiert:

Chr. M. schrieb:
> Hier funktioniert der VL53L1X (im Öltank mit Glasscheibe davor)
> seit einem Jahr problemlos.
> Beitrag "Der letzte Füllstandmesser"

Ich habe ihn in einem dickwandigen, halbwegs gut isolierenden Gehäuse 
eingebaut, um Schwitzwasser an der Scheibe zu vermeiden. Daher heize ich 
das Gehäuse auch mit ein paar hundert mW auf und messe die Temperatur im 
Gehäuse und mit einem Fühler (schwarz im Bild) auch innerhalb der 
Wasserfasses.

An sich funktioniert das ganz gut. Angehängt habe ich auch eine Messung, 
in der ich das Fass komplett leer gepumpt habe. Besonders bei leerem 
Fass schwanken die Werte doch recht stark, obwohl ich mir schon 
folgenden Algorithmus ausgeheckt habe:

- Messung von 40 Werten
- Sortieren nach Abstand
- wegwerfen der niedrigsten und höchsten 10
- Mittelwert der "mitteleren" 20 Werte

Bei geringen Abständen (minimum bei mir 72 mm) schwankt da so gut wie 
nichts. Beim Test mit harten Gegenständen in Raumtemperatur auch nicht. 
Beim Wasser in 70 cm Abstand dann schon, wie man sieht.  Vielleicht 
liegt es auch an den tiefen Temperaturen, bis -7°C heute Nacht, wobei im 
Faß noch Plusgrade herrschen.

Ich werde da noch mal ein wenig zu optimieren versuchen. Erstmal ist das 
Fass aber leergepumpt und bis Frühjahr außer Betrieb.

Soviel für euch als Update, werde weiter berichten wenn Interesse 
besteht.

Viele Grüße,
André.

Super, vielen Dank!

Hallo Andre,

wie bitte heizt Du das Gehäuse auf?

Mein VL53L1X funktioniert wunderbar hinter einer Glasscheibe, ehemalige 
Sickergube ca. 4m tief. Auch der I2C-Bus funktioniert über ca. 5 Meter 
Kabel vom ESP8266 an der Erdoberfläche bisher problemlos. Der Sensor 
sitzt in einem Gehäuse auf einem 2m hohen, senkrecht stehenden 
HT-Kunststoffrohohr damit kein Schmutz eindringend kann.

Allerdings habe ich das zu erwartende Problem mit Kondenswasser an der 
Sensorscheibe, da sich Rohr Wasserdampf bildet wenn der Wasserspiegel zu 
schnell sinkt.

Vermutlich wird es ausreichen die Scheibe oder das gesamte Gehäuse etwas 
zu erwärmen.

Vielen Dank!

Peter