Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Flüssigkeitenstand indirekt in kleinem Behälter messen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Philippe B. (philippe27)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

Ich baue nebenbei Behälter in Zylinderform aus PVC oder Plexiglas.
In diesen Behälter werden Wasser, Reinigungsmittel ect. gefüllt.
Die Behälter haben eine Höhe von 300 bis 1000mm und einen Durchmesser 
von 70 bis 100mm.

Nun möchte ich möglichst einfach den Flüssigkeitenstand dieser Behälter 
messen.

Anforderungen:
- Indirekte Messung (Flüssigkeit kann hoher/tiefer PH Wert haben)
- Flüssigkeit kann farblos oder farbig sein (bezüglich optischer 
Messung)
- Messung in 10% Schritten über die gesamte Höhe des Behälters
Min Auflösung bei 300mm hohen Behälter = 30mm
Max Auflösung bei 1000mm hohen Behälter = 100mm
- Messauswertung über Arduino
- Nicht zu teuer (ist ein Hobby Projekt und kleine Stückzahlen)

Was für Mess Möglichkeiten hätte ich?

- Optische Distanzmessung -> Funktioniert dies bei klaren Flüssigkeiten?
- Ultraschall Messung -> Funktioniert das bei 70mm Durchmesser und 300mm 
Höhe?
- Hall Sensoren und schwimmender Magnet (Magnet muss natürlich in 
Kunststoff vergossen sein)
- Druckmessung? (Flüssigkeit kann Problemlos mehrere Monate stehen und 
Gase ausdünsten, Deckel des Behälters hat extra eine Öffnung)

Besten Dank für eure Inputs.

Gruss Philippe

: Bearbeitet durch User
von Daniel B. (daniel_3d)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ist Wiegen auch eine Option?

Gruß Daniel

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Philippe B. schrieb:
> Was für Mess Möglichkeiten hätte ich?

Wiegen.

von M. K. (sylaina)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Eine weitere Möglichkeit:
Einen Kondensator bauen. Einfach von Außen auf das Gefäß z.B. zwei, 
voneinander isolierte, Kupferfolien kleben (über die gesamte Höhe 
natürlich). Die Flüssigkeit bildet das Dielektrikum.
Mit einem 74HC14 einen Schwingkreis aufbauen und dessen Frequenz messen. 
In etwa so funktioniert z.B. der Feuchtigkeitssensor vom Gies-o-mat, 
damit lassen sich sehr geringe Kapazitäten bzw. Kapazitätsunterschiede 
feststellen/messen.

von Flip B. (frickelfreak)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich nutze für wassehaltige, also halbwegs leitfähige flüssigkeiten 
kapazitive messung mit einfachem isoliertem kupferdraht, isolation an 
einem ende zuschweissen, kapazität gegen die flüssigkeit messen. 
Auswertung geht minimal mit einem portpin und dessen pullup.

von Adam P. (adamap)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey,

in einem Projekt vor paar Jahren habe ich mal die Sensoren von

https://www.microsonic.de/de.htm

eingesetzt.

Die Behälter hatten auch ca. 30cm Durchmesser.
Die Sensoren lieferten mir je nach Füllstand ein 4-20m mA Signal oder 
eine Spannung - gibt die Sensoren in verschiedenen Ausführungen.

Nachteil: Kostenpunkt.

von nachtmix (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philippe B. schrieb:
> (Flüssigkeit kann hoher/tiefer PH Wert haben)
> - Flüssigkeit kann farblos oder farbig sein

Temperatur?

von my2ct (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
nachtmix schrieb:
> Temperatur?

Die Temperatur wird sich innerhalb von ein paar Monaten wohl angleichen 
;-)

Philippe B. schrieb:
> ... Flüssigkeit kann Problemlos mehrere Monate stehen ...

Wenn, dann wäre eine Möglichkeit, die Wärmeleitung auszunutzen, i.e. 
Sensor kurz aufheizen und Abkühlgeschwindigkeit auswerten.

von nachtmix (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philippe B. schrieb:
> Was für Mess Möglichkeiten hätte ich?

Wenn der Behälter transparent ist, und es sich um wässerige Lösungen 
handelt, könntest du dir den Füllstand mit einer Webcam (NoIR für den 
Raspi) und IR-Beleuchtung anschauen und die Grenzfläche Luft/Flüssigkeit 
mittels Bildverarbeitung suchen.

Sonst eben mit ein paar IR-Lichtschranken.

Auch klares Wasser hat im nahen IR schon eine merkliche Absorption.



P.S.:
my2ct schrieb:
> Die Temperatur wird sich innerhalb von ein paar Monaten wohl angleichen
> ;-)
>
> Philippe B. schrieb:
>> ... Flüssigkeit kann Problemlos mehrere Monate stehen ...

Diesen Satz hatte ich überlesen.
Die Frage war aber nicht unbegründet ;-)

von Asdf (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kapazitiv, wie oben vorgeschlagen halte ich für die beste Möglichkeit. 
Eine weitere Option wäre Resonanzmeessung, optische Transmissionsmessung 
bei gefärbten Flüssigkeiten (ist wahrscheinlich schwierig zu 
Kalibrieren), Gewicht sofern die Dichten der jeweiligen Flüssigkeiten 
bekannt und konstant sind,

von Chr. M. (snowfly)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich bin mir nich sicher ob es funktioniert,
bin selbst gerade am testen...

Schau dir mal den VL53l1x an, wäre eine elegante Lösung.

von Dirk S. (Firma: Messtechnik Mittelstand) (schabadu)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Messkette mit Reedkontakten und Schwimmer mit Magnet.

von VL53L1X Fan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Chr. M. schrieb:
> Schau dir mal den VL53l1x an, wäre eine elegante Lösung.

https://www.st.com/resource/en/datasheet/vl53l1x.pdf

Bin gerade auch mit den Dingern am Spielen: Das sollte in jedem Fall bei 
den gewünschten Abständen funktionieren. MIt 1000mm reicht der short 
distance mode mit bester Genauigkeit.

Um das nicht für alle Flüssigkeiten kalibrieren zu müssen, würde ich 
einen Schwimmer einsetzen, der eine definierte Oberfläche hat.

von nachtmix (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kannst auch ein unten offenes Röhrchen von oben bis auf den Grund des 
Topfes führen und langsam Luft hineinblasen, bis diese unten austritt.
Der erforderliche Druck ist ein Maß für die Tauchtiefe.

Evtl könnte man die geringe erforderliche Gasmenge auch mittels 
Elektrolyse aus der zu messenden Flüssigkit erzeugen.

Waschmaschinen machen ihre Füllstandsmessung ähnlich, aber sie brauchen 
keine Pumpe um den Gasverlust zu ersetzen, weil die Suppe darin nicht 
wochenlang steht und nach dem Abpumpen von selbst frische Luft in das 
Meßrohr kommt.

von Mike J. (linuxmint_user)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. K. schrieb:
> Eine weitere Möglichkeit:
> Einen Kondensator bauen. Einfach von Außen auf das Gefäß z.B. zwei,
> voneinander isolierte, Kupferfolien kleben (über die gesamte Höhe
> natürlich).

So ähnlich also, nur mit zwei parallelen Streifen nebeneinander oder 
gegenüber?
https://www.youtube.com/watch?v=BEwNEg1KWpg&feature=youtu.be

von M. K. (sylaina)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mike J. schrieb:
> So ähnlich also, nur mit zwei parallelen Streifen nebeneinander oder
> gegenüber?

Ich dachte an Streifen gegenüber die von oben nach unten verlaufen, aber 
ja. So ähnlich dürfte das funktionieren.

von Philippe B. (philippe27)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für die vielen Antworten.

Bisher gefällt mir die Variante mit dem Kondensator am besten.
Ich muss es wohl oder übel einmal aufbauen und schauen ob die 
Flüssigkeit einen merklichen Unterschied macht.

Der VL53l1x sieht auch interessant aus.
Das Gehäuse ist aber für meine Lötkünste etwas schwierig und die 
kaufbaren Breakout Boards relativ teuer.
Kennt Ihr dort ein Breakout Board was weniger als 10€/SFr. kostet?

Gruss Philippe

von Herbert B. (braherb)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau mal bei cypress nach da gibts was mit Psocs Liquid Level sensing 
oder so.

von Thomas R. (r3tr0)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Evtl dummer Vorschlag, aber gibts ne Möglichkeit am Boden des Behälters 
eine Schnur anzubringen? An diese Schnur dann eine kleine Plastikplatte 
befästigen. Je nach Wasserstand steigt die Plastikplatte. Diese könnte 
man nun optisch per Infrarot erfassen und hätte somit den Füllstand.

von Chr. M. (snowfly)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philippe B. schrieb:
> Kennt Ihr dort ein Breakout Board was weniger als 10€/SFr. kostet?

Du kannst es erst mit einem VL53l0X versuchen wenn dir die
1,2m reichen(Datenblatt)
Der kostet nur die hälfte.

von G. O. (aminox86)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Philippe B. schrieb:
> Was für Mess Möglichkeiten hätte ich?

Optische Methoden kann man nach meiner Erfahrung vergessen. Entweder 
verdreckt ein Element der Messkette nach einiger Zeit oder liefert bei 
Reflexion an bewegten Oberflächen lauter Hausnummern.
Bei Bestimmung der (elektrischen)Leitfähigkeit ist mit elektrochemischer 
Korrosion der Elektroden zu rechnen. Außerdem werden die TÜV-Prüfer sehr 
kleinkariert wenn das Prüfmedium mit der elektrischen Anlage verbunden 
(und frei zugänglich) ist. Der Aufwand, deren Anforderungen zu genügen, 
ist erheblich.
Das Prüfmedium als Dielektrikum eines frequenzbestimmenden Kondensators 
zu verwenden, ist eine sichere und einfache Methode (wurde jahrelang in 
meiner Firma gemacht) und der Kondensator ist elektrisch vom Medium 
isoliert. Allerdings, mit Änderung des Mediums, Mischverhältis usw muß 
der Sensor neu abgeglichen werden und der Temperaturgang des VCOs sollte 
beachtet werden.
Die besten Erfahrungen habe ich mit Magnetschwimmern gemacht, die in 
Verbindung mit Hallsensoren die Pegelinformation liefern.
Vor einigen Jahren habe ich einen Pegelmesser für einen Behälter mit 
!kochendem! Wasser konstruiert, der direkt mit der Flüssigkeit 
eintauchte:
Ein Ringmagnet, der in einen Styroporschwimmer eingelassen war, bewegte 
sich entlang eines Edelstahlrohres. Im Rohr waren Hallsensoren 
(Reedrelais haben die Temperatur nicht lange ausgehalten) montiert, die 
der Magnet "betätigt" hat. Eine angeschlossene Elektronik hat daraus den 
aktuellen Pegel bestimmt. Die Schwimmer haben wir von einer Firma aus 
dem Raum Frankfurt bezogen, Hallsensoren von Honeywell bzw Allegro, 
glaube ich.

von HildeK (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich habe mal mit Q-Touch auf einem kleinen Tiny einen vielversprechenden 
Versuch gemacht. Als Sensor habe ich eine zweiadrige 0.75qmm Doppellitze 
als U geführt verwendet. Damit kommt der Sensordraht nicht mit der 
Flüssigkeit in Berührung. Erreichte Auflösung <1cm, hängt aber stark von 
der verwendeten Geometrie der Doppellitze ab. War aber nur ein einfacher 
Versuch mit Wasser. Da die Ergebnisse direkt vom eps_r der Flüssigkeit 
abhängen, könnte das ein Problem sein, wenn man mit verschiedenen und 
wechselnden Flüssigkeiten arbeiten muss. Das ist aber bei den anderen 
Vorschlägen mit kapazitiven Sensoren auch so.

von Sebastian S. (amateur)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wen um alles auf der Welt interessiert die Füllhöhe, wenn - so möglich - 
gewogen werden kann?

Natürlich ist die Relation zwischen leer und voll von vielen Faktoren 
abhängig. Ich kenne aber keinen Fall, wo nicht irgend ein 
Proportionalfaktor zwischen Gewicht und Füllhöhe besteht.

Interessanterweise geht dass sogar bei "unförmigen" Gefäßen und bei 
großen dollen Ranzen der Abmessungen. Spätestens an dieser Stelle fragt 
man sich nämlich wie viel im Gefäß ist und nicht wie hoch der Pegel ist.

von Thomas (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt für den Bereich Tanks (Öltank ect.) Füllstandsgeber aus V2A die 
einfach in das Medium am Boden abgelassen werden. Über den entstehenden 
Druck kann man die Aussage über den Füllstand machen. Mal nach 
Tankfüllstand oder ähnlich googeln.

Die andere Variante über ein Rohr oder Schlauch und dann den Luftdruck 
messen ist auch ne Möglichkeit.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.