Füllstandüberwachung Aquarium

mir wäre die Robustheit im unbeaufsichtigten Betrieb am 
allerwichtigsten,  damit das Aquarium nicht überläuft. Bei einem 
Drucksensor kann ich mir schon ein paar Gründe vorstellen, warum dieser 
ungenaue Messwerte liefert, z.B. Verschmutzung.

Die Lösung mit dem Schwimmer klingt einfacher und liefert aucht direkt 
einen digitalen Wert "Füllstand erreicht".

 Michael

Für Grenzwerterfassung eignen sich auch gut die prismatischen optischen 
Sensoren die es in der Bucht gibt. Ich habe mir einige bestellt und sie 
funktionieren vorzüglich. Diese Sensoren bringt man einfach an der Wand 
an und schraubt sie ein.

Dann gibt es in der Bucht die rostfreien und Nylon Reedswitch 
Füllstandschwimmer. Die funktionieren auch einwandfrei.

Alles, einfache und zuverlässige Technik.

Die Druckmessung ist in meinen Augen Overkill.

Dann gibt es noch die Waschmaschinen Füllstanddruckschalter. Die kann 
man modifizieren um den Druckpunkt fein einstellbar zu machen.

Möglichkeiten über Möglichkeiten...

Wolfgang schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Für Grenzwerterfassung eignen sich auch gut die prismatischen optischen
>> Sensoren die es in der Bucht gibt. Ich habe mir einige bestellt und sie
>> funktionieren vorzüglich.
>
> Dann muss man nur ab und zu den Putzerfisch vorbeischicken, damit der
> die optischen Oberflächen vom Prisma sauber hält und außerdem dafür
> sorgen, dass die Auswertung den Putzvorgang nicht als "Wasserstand zu
> niedrig" interpretiert und gleich die Pumpe anschmeißt.

Das stimmt überhaupt nicht. Diese Sensoren funktionieren auch noch in 
schwarzer Tinte einwandfrei. Das habe ich nämlich neugierigerweise 
ausprobiert. Die Sauberkeit des Mediums hat keinen sichtlichen Einfluß 
auf die Operation des Sensors.

Ich verwende so einen Sensor übrigens auch in einem Ätzgerät mit FeCl3 
und da gibts auch keine Probleme.

Aber wenn Du mir nicht traust, dann... :)

Wolfgang schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Das stimmt überhaupt nicht. Diese Sensoren funktionieren auch noch in
>> schwarzer Tinte einwandfrei. Das habe ich nämlich neugierigerweise
>> ausprobiert. Die Sauberkeit des Mediums hat keinen sichtlichen Einfluß
>> auf die Operation des Sensors.
>
> Ein Problem tritt nicht auf, wenn das Medium zu dunkel ist, sondern kann
> auftreten, falls die "Zunge" des Putzerfisch zu hell ist.
>
> Wenn der Sensor in der Luft hängt, tritt an den Grenzflächen
> Totalreflektion auf und das Licht der IR_LED wird intern zum
> Phototransitor reflektiert.
>
> Wenn der Sensor unter Wasser ist, kann das Licht der LED durch die
> Grenzschicht Kunststoff-Wasser aus dem Prima ins Wasser transmittiert
> werden und verliert sich dort, so dass der Phototransistor dunkel
> bleibt. Sobald aber auf der LED-seitigen Prismenfläche ein heller
> Reflektor ("Zunge Putzerfisch") sitzt, muss man aufpassen, dass die
> Detektorschwelle so hoch eingestellt ist, dass das reflektierte Licht
> nicht ausreicht, um den Zustand "hell" zu signalisieren.

Danke für die näheren Erklärungen. Wußte gar nicht, daß so ein Putzfisch 
so eine lange Zunge hat. Naja, ungewöhnliche Probleme fordern 
ungewöhnliche Lösungen:-)

Die Putzerfische sind ja zum Teil gefährlich aussehende Fische. Die 
hatte ich mir anders vorgestellt. Allerdings, die mit den großen Lippen 
könnten tatsächlich den Sensorkopf umfassen und Fehlanzeigen 
produzieren.

Man könnte ein Schutzgitter um das Prisma in kleinem Abstand anbringen 
durch welches er nicht nahe genug herankommen kann.

Man könnte mit einer State machine delay das Einschalten der Pumpe 
verzögern bis eindeutig erwiesen ist, daß der Sensor auf fehlendes 
Wasser reagiert hat und nicht auf zeitweises kurzzeitiges Reagieren auf 
die Zunge.

Gleich einen zweiten Sensor daneben einbauen, da nicht anzunehmen ist, 
daß sich zwei Fische so nahe aneinander aufhalten würden.

Irgendwo dort anbringen wo ein Fisch nicht nahe genug heran kann.

Man müßte auch beobachten in welcher Richtung die Zungen das Sensor 
Prisma betasten würde. Da der Sensor nur zwei Seiten des Prisma 
ausnützt, könnte man den Sensor beim Einbauen so drehen, daß der Fisch 
natürlicherweise nur die unbenutzen Flächen "anfaßt".

Es geht mir nicht darum Dir meine Lösung "aufzuzwingen". Ich finde das 
Konzept nur sonst gut weil es ohne mechanischen oder pneumatischen 
Faktoren funktioniert. Das einzige was sich abnützt ist das IR-Led.
Aber das könnte man auch durch zeitweises periodisches Einschalten der 
Led überkommen.

Also nichts für ungut.

Grüße,
Gerhard

Wolfgang schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Man könnte ein Schutzgitter um das Prisma in kleinem Abstand anbringen
>> durch welches er nicht nahe genug herankommen kann.
"A fish with a job?" Gibt es Probleme mit Algen? Mein Vater hatte ein 
Aquarium und er hielt sich für den Zweck eine Art Schnecken die das Glas 
sauber hielten. Aber das war ein Süßwasser Aquarium.
>
> Und wie soll er die Oberflächen dann sauber halten.
> Da dürfte es
> einfacher sein, einen kritischen Blick auf die korrekte Einstellung der
> Schaltschwelle zu werfen.
>
>> Das einzige was sich abnützt ist das IR-Led.
> Die IR-LED muss man bei dem Sensor nicht quälen. Es wird reichen, den
> Wasserstand im Aquarium alle Stunde mal zu messen und während des
> Auffüllens vielleicht alle Minute (oder wie schnell auch immer das
> zuläuft). Bei jeweils ein paar Millisekunden Leuchtdauer dürfte die LED
> dann einige Milliarden Messungen durchhalten, so dass man sich die
> nächsten 10000 Jahre bestimmt keine Sorgen um die LED machen muss.

Ich sehe das genauso.

Ich habe auf jeden Fall den Eindruck, daß Du alles bedacht hast und 
werde Dich daher nicht länger traktieren:)

Ich hab eine Wasserstandsregelung in meinem Paludarium gebaut. Ich hab 
dabei auf Schwimmerschalter gesetzt. Da ist keinerlei Gefahr, daß 
irgendetwas verkeimt und dann nicht mehr funktioniert. Außerdem habe ich 
eine Steuerung mit Relais realisiert, da die Pis zwar schön zu nutzen 
sind, aber doch immer Pflege erfordern. Das war mir zu heiß.

Ich muss dazu aber noch sagen, daß das Paludarium etwas kompliziert ist. 
Ich habe einen Wasserteil, aus welchem ein Wasserfall fließt welcher 
dann in einen Bachlauf übergeht und nach ca. 1m verschwindet dieser in 
einen "Vorratsbehälter" in welchem ein Heizstab integriert ist unterhalb 
des Beckens. Danach fließt das Wasser durch den Filter und wird zurück 
in den Wasserteil gepumpt.

Nebenher gibt es noch einen Bypass, welcher das Wasser, was durch 
Kapilarkräfte den Bachlauf verlässt aufnimmt und einem Separaten 
Auffangbehälter zugeführt wird. von dort fließt es dann, wenn der 
Behälter voll ist und der Wasserstand im Becken in Ordnung ist, direkt 
in den Abfluss. Ist der Wasserstand im Vorratsbehälter zu gering, wird 
bei vollem Auffangbehälter dieser in den Beckenkreislauf zurückgepumpt. 
Daneben gibt es noch eine Übergeordnete Stufe, die nur den 
Vorratsbehälter überwacht: ist dieser zu leer wird Wasser direkt aus der 
Wasserleitung nachgepumpt, bis der Pegel wieder stimmt. Ist er zu voll 
fließt das Wasser hier direkt in den Abfluss.
Letzteres kann passieren, wenn es einen Stromausfall gibt oder der 
Filter zu Reinigungszwecken abgeschaltet wird. Dann verhindert ein 
Rückschlagventil nach dem Filter, daß der Wasserteil trocken fällt. 
Allerdings sorgt der Wasserfall dafür, daß dennoch soviel Wasser noch 
nachfließt, das der Landteil überflutet werden würde. Deshalb wird 
dieses überschüssige Wasser dann abgeleitet.

Das System funktioniert nun seit vielen Jahren (seit 2009) ohne jegliche 
Eingriffe. (vom Filter Reinigen 1 mal im Jahr abgesehen) Durch den 
permanenten Teilwasserwechsel ist die Wasserqualität immer sehr gut.

Ich glaube der Sensor setzt sich in kurzer Zeit mit Algen zu. Ein 
klassischer Schwimmer wäre besser.

Zu meiner Zeit hatte ich einen Überlauf drinnen, der das Wasser direkt 
in den Ablauf der Küche befördert.

Dann eine Schlauchpumpe welche konstant aus einem 120l Fass Frischwasser 
fördert. Also ganz ohne viel Elektronik Kram.

Jede verdammte Karre auf dieser Welt hat einen Schwimmer im Tank hängen, 
sogar moderne KFZ. Und das nicht ohne Grund.

Gähn schrieb:
>> Jede verdammte Karre auf dieser Welt hat einen Schwimmer im Tank hängen,
>
> Auch ein Tesla?

In der Tat, JA. Nämlich im Wischwasserbehälter. Der ist Pflicht für die 
automatische Reinigungsanlage der Scheinwerfer weil die eine 
automatische Leuchtweitenregulierung haben.

#dbakel schrieb:
> Schallübertragung.
> Lautsprecher unter Wasser platzieren, mit entsprechend Leistung (20-30W)
> machen da ein paar Algen auch nichts aus.
>
> Danach einen schönen Signalton abgeben und messen, wann der Ton oben
> ankommt.
> Sollte recht genau funktionieren.

Toll. Bei all den Pumpen und Filter im Wasser die da schön mitschwingen. 
Geht es vielleicht noch komplizierter?

Ich würde einen Industrieroboter kaufen, welcher einen Massstab in's 
Wasser taucht. Mittels Lastsensoren ermitteln, wann der Grund erreicht 
ist. Ein zweiter Roboterarm filmt den Wasserstand mittels CMOS Cam auf 
der Massstabs Skala. Das Bild wird an einen uC geschickt, welcher 
Picture to Text umrechnen kann. Damit könnte man den Füllstand auch 
ermitteln. Oder eine alte Sonaranlage aus einem U-Boot.

Philipp G. schrieb:
> Oder eine alte Sonaranlage aus einem U-Boot.

Das "SO R" vom Sonar reicht aber schon, das "ND" kannst du dir schenken.

Somit kann man auch gleich sagen, ein Echolot reicht, die Richtung des 
Bodens ist ja wohl bekannt. :)

Christian B. schrieb:
> Somit kann man auch gleich sagen, ein Echolot reicht, die Richtung des
> Bodens ist ja wohl bekannt. :)

Was machst Du, wenn ein Fisch drunterschwimmt? Das muss dann kompensiert 
werden.

Philipp G. schrieb:
> Was machst Du, wenn ein Fisch drunterschwimmt? Das muss dann kompensiert
> werden.

Mittelwertbildung mit Auswertung der Standardabweichung würde das 
Problemlos erkennen können.

Christian B. schrieb:
>> Was machst Du, wenn ein Fisch drunterschwimmt? Das muss dann kompensiert
>> werden.
>
> Mittelwertbildung mit Auswertung der Standardabweichung würde das
> Problemlos erkennen können.

Und was machst Du wenn ein TOTER Fisch liegenbleibt?

Ok, Zurück zum Thema.

Ich hatte früher in meinem mit Brackwasser gefülltem Fass zweier solcher 
Dinger hier:

https://www.conrad.ch/de/schwimmerschalter-200-v-05-a-1-schliesser-1-oeffner-binsack-11132-b5016-ip64-1-st-701629.html

Einfache Relaisschaltung schaltet Pumpe zu, falls der untere (leer) 
offen, bis der obere (voll) anschlägt und die Selbsthaltung unterbricht.

Das hat über 15 Jahre funktioniert. All paar Jahre mal musste ich die 
'freiklopfen' weil diese mit Salz und Kalk zugesetzt waren.

Druck zu messen halte ich für Blödsinn, weil es gar nicht erforderlich 
ist.

Gähn schrieb:
> Nennt sich "Einperlmethode" wurde im Forum schon dutzende Male genannt
> und auch hier in diesem Thread schon angesprochen.
> Dazu müsste man halt auch mal lesen statt arrogant auf "Physik" zu
> verweisen.

Nichtsdestotrotz ist die einfachste Methode mittels Schwimmerschalter 
(oder als High Tech Variante mit Kapazitivem Sensor) hier deutlich 
robuster, kostengünstiger (da vor allem keine / kaum laufende Kosten) 
und Fehlerunempfindlicher, denn ich brauche dafür kein Rechnerlein. Die 
Frage ist halt: Ist das nur eine Spielerei oder kann den Tieren / 
Pflanzen wirklich Schaden zugefügt werden wenn man das eine längere Zeit 
nicht überwacht. Bei meinem Paludarium war letzteres der Fall, sodaß ich 
hier die robusteste Technik verwende.

Wenns nur um eine Visualisierung geht, ohne irgendwelche Folgen bei 
Fehlfunktion zu haben, dann kann das mit der Druckmessung sicherlich 
funktionieren. Andernfalls wäre mir das zu heiß. Man darf ja auch nicht 
ausser acht lassen, daß die allermeisten Personen auch mal mehr als 5 
Tage nicht da sind. Erfahrungsgemäß passieren die Katastrophen immer in 
diesen Zeiten, wo dann keine da ist oder die ab und an anwesende Person 
nur die Fütterung beherrscht, von der Technik aber keine Ahnung hat.

In deinem Fall wird vermutlich den Tieren nix passieren, so schnell 
verdunstet Wasser ja nicht, aber im Fehlerfall kann entweder die Pumpe 
sterben (Max Laufzeit von 20 sek überschritten) oder das Becken komplett 
überlaufen, mit kapitalem Wasserschaden. Gerne lange unentdeckt und dann 
richtig teuer

Christian B. schrieb:
> Frage ist halt: Ist das nur eine Spielerei oder kann den Tieren /
> Pflanzen wirklich Schaden zugefügt werden wenn man das eine längere Zeit
> nicht überwacht. Bei meinem Paludarium war letzteres der Fall, sodaß ich
> hier die robusteste Technik verwende.

Das war bei mir genauso. Ich habe die Relaisschaltungen aber nur genutzt 
für die Brackwasser Aufbereitung. Der Wasserwechsel erfolgte konstant 
mittels Schlauchpumpe und einem Überlauf.

An dieser Stellt evtl. interessant. Ich hatte einen UV-Klärer im Einsatz 
- ein 'echter'. Im inneren ein Rohr aus Quarzglas, im Zentrum die UV-C 
Leuchte. Das Gehäuse bestand aus 4mm dicken, schwarzen ABS Plastik. Nach 
10 Jahren war der Teppich feucht.

Die UVC Leuchte hat es nach 10 Jahren geschafft, das 4mm ABS zu 
'fressen', so dass es da raustropfte. Keine Ahnung wie das passiert, 
aber ich fand das ganz interessant.

Karl schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Die Sauberkeit des Mediums hat keinen sichtlichen Einfluß
>> auf die Operation des Sensors.
>
> Aber die Sauberkeit des Sensors. Wie schon erwähnt basiert das auf
> Totalreflexion, und wenn der Sensor verkeimt ist, funktioniert die nicht
> mehr, der Sensor wird immer "Wasser" detektieren.
Sprichst Du hier schon aus eigener Erfahrung? Es ist wahrscheinlich 
schwer von Herstellern diesbezügliche Angaben zu bekommen.

Da wäre an und für sich die Grundlage für ein Experiment um die 
Auswirkung einer möglichen Verkeimung bei prismatischen 
Wasserstandsensoren in einem "Real World" Einsatz zu untersuchen. Aber 
gerade in seinem Fall könnte der Putzerfisch eine interessante 
Unbekannte ins Experiment werfen.

Sollte Verkeimung tatsächlich ein Langzeitproblem sein, müßte man eben 
fallspezifisch entscheiden ob regelmäßige Wartung akzeptabel wäre. Unter 
regelmäßig verstehe ich hier 1-5 Jahre. Abgesehen davon kommt man an den 
Sensor wahrscheinlich sehr leicht heran was eine Wartung nicht unmöglich 
oder zu unbequem machen würde.
>
> Christian B. schrieb:
>> Ich hab
>> dabei auf Schwimmerschalter gesetzt. Da ist keinerlei Gefahr, daß
>> irgendetwas verkeimt und dann nicht mehr funktioniert.
>
> Schwimmerschalter können hängen, sprich mechanisch blockiert werden.
Auch das wäre ein Experiment wert. Die Schwimmschalter sind im 
Allgemeinen ziemlich lose. Da müßte das Wasser schon sehr schlammig 
sein. Da wäre vielleicht dichter Pflanzenwuchs auch ein Problem wenn 
jener die freie Bewegung des Schwimmers beeinträchigen würde.

Obwohl ich sonst auch ein Fan vom Einperlverfahren und Ultraschall 
Entfernungsmessung bin, kann es auch damit Probleme geben. Prinzipiell 
hätte man mit den Aquariumspumpen schon eine Luftquelle für die 
Einperlung. Es gibt kleine Luftelektromagnetventile. Mit so einem Ventil 
könnte man regelmäßig durch Öffnen des Ventils einen Luftschwall 
hinunterschicken, kurze Zeit warten bis sich der Luftdruck in der 
Wassersäule stabilisiert und ausgeglichen hat und dann den Luftdruck 
messen. Es ist ja nicht notwendig, daß kontinuierlich gemessen wird.

Vieles in solchen Anwendungen läßt sich ändern falls das eventuell 
zweckmäßig sein sollte. Ein Aquarium braucht in der Regel sowieso 
ständige Überwachung und Wartung. Man muß halt die Für und Wider 
abwägen.

Karl schrieb:
> Gähn schrieb:
>> Nennt sich "Einperlmethode" wurde im Forum schon dutzende Male genannt
>
> Du hast aber schon mitbekommen, dass er um die 20mm messen will? Das
> sind 2mbar, vernünft müsste er um die 0,1 bis 0,2mbar auflösen. Der
> normale Luftdruck schwankt um 100mbar.
>
> Ja, man kann das messen. Nein, es ist nicht trivial.

Solange ein Differenzialsensor verwendet wird, machen die 
Luftdruckänderungen nichts aus. Ich verwende schon seit 20 Jahren ein 
Einperlverfahren bei mir im Keller für die Sumppumpe mit einem 
Messbereich bis 50cm. Allerdings geht das ohne Elektronik. Nur mit einem 
Zeigeraneroiddruckmesser und Aquariumpumpe mit 
Flusseinstellungsnadelventil. Hat bis jetzt störungs- und wartungsfrei 
funktioniert. Die Auflösung und Genauigkeit liegt um 3-6mm.

Karl schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Solange ein Differenzialsensor verwendet wird, machen die
>> Luftdruckänderungen nichts aus.
>
> Ich sach ja auch nicht, dass es nicht geht.
>
> Mit so einem Sensor
> https://www.pollin.de/p/drucksensor-mp2010gp-frees...
> bekommt man den Bereich erfasst. Hat aber dennoch nur 0.5mV Messbereich
> mit 50uV Auflösung. Ohne INA und Temperaturkompensation geht da gar nix,
> sonst hat man ein besseres Thermometer gebaut.

Einen unverstärkten Brückensensor würde ich auch nicht nehmen wollen. Es 
gibt ja von NXP auch verstärkende und temperaturkompensierte Versionen 
wie z.B. die MPX(V) Serien. Dann könnte es auch noch einige brauchbare 
Sensoren von Intersema und anderen geben. Natürlich sollte der 
Druckmeßbereich auf die Anwendung zugeschnitten sein.

Aber vielleicht könnte man einfach einen billigen schaltbaren 
Waschmaschinen Füllstandsdruckschalter nehmen. Den könnte man so 
modifizieren, daß der Druckpunkt genau einstellbar ist.

Ich bin eigentlich doch der Meinung, daß "einfach" am besten ist und 
würde mein Glück vorerst mit einem Schwimmerschalter vesuchen. Ein 
Aquarium wird in der Regel nie so wie eine Klärankage verschlammen. Je 
einfacher desto besser die Zuverläßigkeit.

Ob der prismatische Sensor durch Algenbildung fehlerhaft funktionieren 
würde kann ich mangels Erfahrung nicht gut abschätzen. Aber man käme ja 
zum Reinigen höchstwahrscheinlich leicht dazu. Es ist ja nicht so als ob 
man an die Aquariumseinrichtungen nicht heran käme.

Nur meine Meinung...

hubert huabameier schrieb:
> Wie wärs mit dem robustesten Ansatz überhaupt?
> Langsames Nachlaufen von Frischwasser und ein Ablauf in der richtigen
> Höhe.
>
> Wo ein Wasseranschluss vorhanden ist, ist in der Regel auch ein
> Abwasseranschluss.
>
> Frischwasser braucht es ohnehin ab und an... Das kann man bei der
> Gelegenheit gleich miteliminieren.

Ein "richtiger Aquarianer" würde Dir jetzt wahrscheinlich die Levitten 
lesen:-)

Das funktionieren Ökologischer Aquarien ist stark von der Einhaltung und 
Stabilität der Waser Chemie (pH) und Biologie abhängig. Es ist sogar so, 
daß "altes", stabiles Wasser dafür am günstigsten ist und die Fische oft 
auf Waserwechsel stark reagieren würden. Da ist so ein andauernder 
Austausch sogar unerwünscht. Man will das Wasser nur von Verschmutung 
beschützen. Ich weiß nicht ob das nur "Old School" war, aber so dachten 
früher viele mir bekannte Aquariumsbetreiber. Wasser wurde nur teilweise 
vorsichtig ausgetauscht um die Fische nicht zu schocken.

Gerhard O. schrieb:
> Wasser wurde nur teilweise
> vorsichtig ausgetauscht um die Fische nicht zu schocken.

Das ist schon richtig. Aber es ist ein Unterschied, ob ich die Fische 
von jetzt auf gleich von altem in neues Wasser setze, oder ob ich 
kontinuierlich, in einem 200l Becken ca. 5l Frischwasser täglich 
zuführe. Wenn letzteres dann noch aus einer Regenwasserzisterne kommt 
ist es imho überhaupt kein Problem. Ich selbst hatte das ganze früher am 
Regenwassertank, hab es aber seit 4 Jahren permanent an der 
Wasserleitung was kein Problem ist. Allerdings haben wir auch sehr 
weiches Talsperrenwasser. (Allerdings gilt das nur für Fische, die kein 
Kalreiches Wasser benötigen. die würden vermutlich mit Brunnenwasser 
besser bedient sein.)

Über die ganze länge schlitzen ist nicht notwendig. Ein Loch unten, eins 
oben und fertig.Lasermessung kann man auf den mm genau machen, auch 
reproduzierbar. Ich hab ein Lasermessgerät zu hause. Aber ob man das 
selbst bauen kann, das weiß ich nicht. Die Messgeräte gibt es aber imho 
auch mit einem Datenausgang. Damit könnte man ein fertiges Messgerät 
nutzen und müsste es nur auslesen. Wird aber sicher nicht billig werden.

Herbert schrieb:
> Hallo Christian,
>
> die Materialkosten werden sich auf ca. 10-15€ belaufen. Einen
> zusätzlichen ESP8266 (3-7€) und ein VL53LOX (7-10€) plus div. Kabel.
>
> Ich denke, dass ich dann auf dieser Lösung zurückgreifen werde.

So einen VLxxx Laser Entfernungsmesser bestellte ich mir vor drei 
Wochen. Bin schon ganz neugierig darauf.