Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Flüssigkeitssensor für Rohrleitungsentlüftung


von Jannis (Gast)


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Hallo Leute :),

ich stehe derzeit vor dem Problem, dass ich für meine Bachelorarbeit 
mittels einer Düse eine sehr geringe Flüssigkeitsmenge versprühen muss. 
Die Düse funktioniert einwandfrei und auch die Taktzeit bekomme ich mit 
den Ventilen und Arduino hin.
Leider habe ich ein dummes Problem nicht von Anfang an erkannt und 
dieses schlichtweg übersehen.
Bei jedem Neubeginn einer Versuchsreihe befindet sich noch Luft in der 
Rohrleitung (bzw. Schlauch) vor der Düse. Diese kann mit der Aktivierung 
der Düse herausgefördert werden, jedoch verliert man dabei ebenfalls ein 
wenig von der Flüssigkeit.
Um dies nun möglichst gering zu halten und vor allem eine 
Automatisierung zu gewährleisten, hatte ich mir überlegt eine Art 
Flüssigkeitssensor vor die Düse zu schalten, welcher sich nur meldet, 
wenn sich nur noch die Flüssigkeit im Schlauch befindet.
Dieser soll dieses Signal an den Arduino abgeben und nach einer kurzen 
Verzögerung dann abschalten.

Nun habe ich im Internet nach allen möglichen Flüssigkeitsmeldern, 
Messgeräten und sonstigem geschaut, aber leider werde ich nicht ganz 
fündig.
Daher wollte ich mich an dieses Forum wenden, ob jemand hierzu bereits 
eine Lösung gefunden hat oder mir einen Tipp geben könnte.

Vielen Dank schonmal im Voraus!

Freundliche Grüße,

Jannis

von Max M. (jens2001)


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Überleg mal welche Informationen fehlen damit man DIR helfen kann?

von Christian (Gast)


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Wie wäre es denn damit, dass du durch die Anordnung der Rohre 
sicherstellst, dass die Luft sich an anderer Stelle sammelt (z.B. durch 
einen Bogen nach oben - direkt vor der Düse) und dort baust du sowas 
ein: 
https://www.armaturenking.de/Oventrop_Schnellentluefter_1088303_mit_Absperrautomat_DN_10_38_Zoll_10_bar_max_110.html

Passt das für deine "Flüssigkeit" vielleicht?

von Schlauch (Gast)


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Jannis schrieb:
> Bachelorarbeit

Jannis schrieb:
> Arduino

Nur aus reiner Neugier, was studierst du?

Je nach Material des Schlauchs und Art der Flüssigkeit könntest du auch 
optisch oder kapazitiv etwas versuchen. Wie steht denn die Düse? 
Waagrecht, oder senkrecht nach oben/unten? (Wo genau sammelt sich die 
Luft?)

von Jannis (Gast)


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Christian schrieb:
> Wie wäre es denn damit, dass du durch die Anordnung der Rohre
> sicherstellst, dass die Luft sich an anderer Stelle sammelt (z.B. durch
> einen Bogen nach oben - direkt vor der Düse) und dort baust du sowas
> ein:
> 
https://www.armaturenking.de/Oventrop_Schnellentluefter_1088303_mit_Absperrautomat_DN_10_38_Zoll_10_bar_max_110.html
>
> Passt das für deine "Flüssigkeit" vielleicht?


Habe mir dasselbe auch schon überlegt. Wollte dabei ein 
Entlüftungsventil von der Firma FESTO kaufen. Ich war mir aber nicht 
ganz sicher, ob das dann einen konstanten Volumenstrom fördert! Vor 
allem ist die Besonderheit an meiner Anlage, dass die Flüssigkeit per 
,,Gravitation'' aus einem höher gelegeneren Behälter herausgeführt wird. 
So will ich vermeiden, dass das Sprühmuster durch den Kolbenhub einer 
Pumpe, verfälscht wird.

von Lama (Gast)


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... alternativ könntest du natürlich auch:

- den Druck in deiner Flüssigkeit messen (Luft ist komprimierbar. Anhand 
der Messung kann man gut erkennen wann dein System luftfrei ist). 
Entsprechend empfindlicher / zuverlässiger Aufbau ist Pflicht.

- den Motorstrom messen (Im Prinzip das selbe wie oben. Drehmoment geht 
hoch wenn alles luftfrei ist. Dieser Ansatz ist eher für Profis, da man 
etwas Erfahrung und praktisch anwendbares Grundwissen sowohl für den 
analogen Teil als auch für die digitale Auswertung braucht)

- die Farbe bzw. Lichtbrechungsindex der Flüssigkeit direkt vor der Düse 
messen

- den entstehenden Ton analisieren (mit FFT am einfachsten, da man im 
Frequenzbereich die UNterschiede gut sehen müsste)

--> Alle Lösungen sind für den Umfang einer Bachelorarbeit m.M.n. mit 
einem viel zu hohen Aufwand verbunden (für eine Nebenaufgabe)

von Jannis (Gast)


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Schlauch schrieb:
> Nur aus reiner Neugier, was studierst du?

Ich studiere Verfahrens- und Umwelttechnik :) bei der Bachelorarbeit 
handelt es sich um ein Verfahren zur Besprühung von Probenmaterialien 
mit einer Keimsuspension. Deswegen ist da eine Kombi aus allen möglichen 
Ingenieursbereichen notwendig.. Gottseidank ist da Arduino doch eine 
relativ einfache Variante zur Automatisierungsrealisierung.

Schlauch schrieb:
> Je nach Material des Schlauchs und Art der Flüssigkeit könntest du auch
> optisch oder kapazitiv etwas versuchen. Wie steht denn die Düse?
> Waagrecht, oder senkrecht nach oben/unten? (Wo genau sammelt sich die
> Luft?)

Die Düse hängt senkrecht, mit der Öffnung nach unten, an einem 
Laborständer und wird mit einer Steuerluft (welche das Düsenventil 
öffnet), einer Prozessluft (welche zur Zerstäubung der Flüssigkeit 
hinzugezogen wird) und der Flüssigkeit versorgt.
Die Luft steht dabei am Flüssigkeitseinlass an und verhindert, dass die 
Flüssigkeit an die Düse kommt. Nachdem die Luft dann komplett 
herausgelassen wurde, funktioniert die Düse einwandfrei und es befinden 
sich nicht einmal mehr Luftbläschen in der Flüssigkeit.

von Jannis (Gast)


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vielen Dank dir für den Beitrag!

Lama schrieb:
> die Farbe bzw. Lichtbrechungsindex der Flüssigkeit direkt vor der Düse
> messen

Über die Lichtbrechung hatte ich mir noch gar keine Gedanken gemacht. 
Falls es da einen günstigen Sensor geben sollte, wäre das schoneinmal 
einen Versuch wert.
Im Endeffekt könnte ich genauso gut eine einfache Kalibrierung 
vollziehen, bei der ich eine gewisse Zeit festlege, bis die Rohrleitung 
auf jeden Fall entlüftet ist. Leider hängt dies aber auch stark vom 
Flüssigkeitsstand im Vorlagebehälter ab, weshalb ich dies sehr gerne per 
Messverfahren lösen würde.

von Lama (Gast)


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Jannis schrieb:
> Leider hängt dies aber auch stark vom
> Flüssigkeitsstand im Vorlagebehälter ab, weshalb ich dies sehr gerne per
> Messverfahren lösen würde.

Dann messe doch einfach den Flüssigkeitsstand :-)

Im einfachsten Fall mit einem Schwimmer, oder aber auch berührungslos...

von Kolja L. (kolja82)


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Jannis schrieb:
> Bei jedem Neubeginn einer Versuchsreihe befindet sich noch Luft in der
> Rohrleitung (bzw. Schlauch) vor der Düse.

Muss es denn wirklich automatisch entlüften?

von Jannis (Gast)


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Lama schrieb:
> Dann messe doch einfach den Flüssigkeitsstand :-)
>
> Im einfachsten Fall mit einem Schwimmer, oder aber auch berührungslos...


Da hast du auf jeden Fall auch wieder recht :) dann könnte ich es 
zumindest vom Flüssigkeitsstand abhängig machen! Oder ich muss es halt 
so machen, dass die bedienende Person rein optisch entscheiden muss, ob 
die ganze Luft draußen ist.

Kolja L. schrieb:
> Muss es denn wirklich automatisch entlüften?

Das ist noch die Frage. Ich fände es halt super praktisch, da meine 
Betreuerin später das Gerät benutzen muss und dann wäre es halt super, 
wenn Sie während dem Entlüftungssvorgang Zeit hätte noch etwas anderes 
zu arbeiten.

von mIstA (Gast)


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Jannis schrieb:
> wenn Sie während dem Entlüftungssvorgang Zeit hätte noch etwas anderes
> zu arbeiten.

Dauert der Entlüftungsvorgang wirklich so lange, daß sich währenddessen 
etwas anderes erledigen läßt - also zumindest mehrere Minuten?

von Manu (Gast)


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Wie wäre es denn, wenn du stattdessen die Flüssigkeit kurz vor der Düse 
abgreifst und einfach zurückleitest, und zwar für einen festen, vorher 
gemessenen Zeitraum, der eine Entlüftung sicherstellt? Danach würde ein 
Ventil auf die Düse umgeschaltet - vorausgesetzt, das ganze ist 
konstruktiv möglich bei deinem Aufbau.

von Jannis (Gast)


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mIstA schrieb:
> Dauert der Entlüftungsvorgang wirklich so lange, daß sich währenddessen
> etwas anderes erledigen läßt - also zumindest mehrere Minuten?

Da hast du auch wiederum recht :) an sich würde das nicht reichen, aber 
fände es halt echt super, wenn das alles automatisch funktionieren 
würde. Im Endeffekt ist es aber nicht notwendig.


Manu schrieb:
> Wie wäre es denn, wenn du stattdessen die Flüssigkeit kurz vor der Düse
> abgreifst und einfach zurückleitest, und zwar für einen festen, vorher
> gemessenen Zeitraum, der eine Entlüftung sicherstellt? Danach würde ein
> Ventil auf die Düse umgeschaltet - vorausgesetzt, das ganze ist
> konstruktiv möglich bei deinem Aufbau.

Genau dasselbe habe ich bereits ausprobiert, jetzt ist mir nur gestern 
aufgefallen, dass ein Ventil für die Öffnung der Düse nicht ganz 
leckagefrei ist und daher die Düse immer ein wenig geöffnet war. So ist 
natürlich klar, dass kein Druck aufgebaut werden kann!

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