Ein Füllstandmesser auf Einperlungsbasis

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hier möchte ich Euch meinen Füllstandmesser auf nicht-kontinuierlicher 
Einperlungsbasis vorstellen. Anstatt eines gleichmäßig zugeführten und 
regulierten Luftstrom geschieht die Niveaumessung in kontrollierten 
Phasen die nachher beschrieben werden. Das hat den Vorteil das Messrohr 
periodisch und automatisch mit hohen Druck zu säubern und erspart teure 
Differentialdruckregulatoren und Nadelventile.

Ich konzipierte das kompakte Messgerät hauptsächlich um mein 20 Jahre 
altes (bewährtes) kontinuierliches Einperl Anzeigesystem zur Überwachung 
meiner Schmutzwasserpumpe zu modernisieren. Eine zukünftige vorgesehene 
Webschnittstelle soll in der Zukunft auch Fernüberwachung ermöglichen.

Der Messbereich des eingebauten Differential Drucksensor bestimmt den 
Messbereich. Durch Dichteberücksichtigung ist das Messgerät für Wasser 
sowohl als auch Öltanks mit Heizöl oder Diesel und andere Flüssigkeiten 
geeignet. Auf die in Betracht kommenden mögliche Verletzung Deutscher 
Öltankvorschriften für den Anschluss von solchen nicht offiziell 
zugelassenen Messgeräten möchte hier bitte niemand eingehen da ich es 
nicht vorgesehen habe.

Das gezeigte Gerät ist für den Messbereich bis 60cm konfiguriert und 
verwendet einen MPXV4006G Differentialdrucksensor von NXP mit 6kPa 
Messbereich. Eine kleine sehr leise laufende 12V Membran-pumpe erzeugt 
periodisch eine Luftdruck bis zu 0.7 Bar. Mittels Magnetventilen werden 
die einzelnen Phasen des später beschriebenen Messvorgangs geschaltet. 
Als Anzeige wählte ich einen Schrittmotor mit 945 Schritten im 
Anzeigebereich. Solche Schrittmotoren vom Typ X25.168 werden in vielen 
modernen KFZs für die Analoginstrumente und Simulatoren eingesetzt. Das 
Design unterstützt auch ein Menü-geführtes vierzeiliges LCD Display was 
in dieser Version allerdings nicht benutzt wird. Ich ziehe zwecks 
leichterer Fernablesung eine Analoganzeige vor. Die Anzeige funktioniert 
mit Beschleunigung und Verzögerung und ist sehr schnell. Der gesamte 
Anzeigebereich kann in ungefähr 1s (600 Schritte/s) abgefahren werden. 
(Das X25.168 Codebeispiel stammt von Switec und wurde von mir auf SPI 
BAsis umgeschrieben.)

Durch entsprechende Anpassungen von Sensor Druckbereich und Membranpumpe 
könnte man den Messbereich wesentlich vergrößern. Die im Gerät gewählte 
Pumpe kann bis zu 0.7 Bar Druck erzeugen. Das dürfte mit einem MPXV5100 
für mindestens 5mWs ausreichen. Allerdings haben die gewählten 
Magnetventile auch ihre Grenzen. Die Magnetventile haben bis zu 50000 
Operationen Lebenszeit und sind sehr billig.

Systembeschreibung:

Als Controller verwende ich einen NANO-Klon. Ausgänge Erweiterung 
geschieht durch SPI Schieberegister vom TYP 74HC595 und eine Open-Drain 
Version vom Typ TPIC6A595N (<50V/350mA) um die Magnetventile und andere 
12V Lasten zu betätigen. Das spart viel begrenzten IO des uC. Der 
74HC595 steuert den Schrittmotor, die Frontplatten LEDs und Tasten Scan. 
Eine TIMER2 geführte ISR erledigt das im Hintergrund ohne den normalen 
Programmablauf zu stören. Das uC Programm ist so geschrieben um 
Multithreaded Operation zu ermöglichen. Man kann also ohne gegenseitige 
interne Beeinflussung der Programmabläufe Messungen machen und das 
Instrument ansteuern, über RS485 kommunizieren, die Tasten abfragen und 
LEDs zu steuern und ADC Messungen machen. TIMER2 ist auch die 
Hauptzeitbasis die alle langsamen Vorgänge steuert. Ein extern 
angeschlossener Grenzwertgeber wird auch noch überwacht. Ein Alarm 
Relais ist auch noch vorgesehen. Es ist vorgesehen mittels eines extern 
über RS485 angeschlossen ESP8266 ein Webinterface hinzuzufügen. Der 
Abdeckrahmen mit Glasscheibe der Anzeige wurde mit einem 3D Printer 
eines Bekannten hergestellt und mit 3D Solidworks designed. Der Zeiger 
stammt von Ausschlagteilen. Das Frontplattendesign wurde mit Abacus 
Frontdesigner durchgeführt.

Beschreibung des Messvorgangs:

Wie schone erwähnt benutzt dieser Niveaumesser ein abgewandeltes 
Einperlungsverfahren auf Hochdruckspülungsbasis.

Nach Initialisierung und Systemcheck wird die Messzustandsmaschine 
gestartet. Diese Zustandsmaschine hat einige Phasen um die Messung zu 
orchestrieren:

Aktivphase1: Umschalt-Magnetventil SV3 schaltet den Messport des 
MPX4006G auf die  Atmosphäre um den Sensor Nullen zu können. Dieser Wert 
wird bei jedem Messzyklus neu aufgefrischt. Das dauert 1s. SV1 belüftet 
die interne Druckverteilung zur Atmosphäre um den Pumpenanlauf sanft zu 
gestalten.

Aktivphase2: Magnetventil SV2 schaltet das Messrohr zur Pumpe durch und 
SV1 schaltet ab. (SV2 ist im stromlosen Zustand blockierend und öffnet 
bei Bestromung) Dadurch wird der erzeugte Luftdruck direkt in die 
Messleitung gedrückt und erzeugt an der Ausperlöffnung in der Zisterne 
einen starken Luftschwall zur Reinigung des Austrittsöffnung und um das 
eingedrungene Wasser schnell zu entfernen. Dieser Zyklus dauert bei 
kurzen Leitungen 2s. Bei sehr langen Leitungen muss die Zeitdauer der 
Entlüftung verlängert werden was durch Parametrisierung im EEPROM 
möglich ist.

Aktivphase3: Kurze Wartefrist damit sich der Luftausgleich im Messrohr 
beruhigen kann.

Aktivphase4: Luftdruckmessung mit nachfolgendem Update der Anzeige. 
Danach ist die Zustandsmaschine im Wartezustand bis sie entweder durch 
den TIMER2 nach vorprogrammierter Zeit wieder getriggert wird oder 
jederzeit durch Knopfdruck der "UPDATE" Taste. Mit den gewählten 
Einstellungen dauert der Messvorgang 7s. Die Anzeige ist "Live" und 
zeigt Änderung des Wasserpegel auch zwischen den Messzyklen genau an. 
Allerdings sinkt die Anzeige durch unvermeidliche Luftlecks nach einiger 
Zeit stetig aber sehr langsam ab. Wahrscheinlich entweicht auch etwas 
Luft durch die Pumpe und Magnetventile.

Mit der "INDICATION" Taste kann man die Anzeige auf Temperaturmessung, 
Versorgungsspannungsanzeige zyklisch umschalten. Angezeigter 
Temperaturbereich ist 0-50 Grad C (LM34) und 0-15V fuer die 
Betriebsspannung.

Mit der TEST Taste kann man diagnostische Operationen einleiten.

Die Genauigkeit der Anzeige ist besser als 0.5cm.

Über RS485 oder das USB Interface kann man mittels des Kommando 
Interpreter alles parametrisieren und im EEPROM permanent speichern. 
Eine LCD Version mit menügesteuerter Parametrisierung ist geplant. 
Allerdings bin ich nicht sicher ob das noch ins FLASH passen wird. Zur 
Zeit werden 42% FLASH und 530 Bytes an SRAM verbraucht. Das Gerät kann 
komplett über den RS485 Port fernüberwacht werden.

Die LEDs zeigen den Betriebszustand an. Das PWR LED blinkt im 1s 
Rhythmus als Heartbeat Anzeige. COM leuchtet bei Datenverkehr auf. ALARM 
zeigt entweder Betätigung des Grenzwertschalters an oder Überschreitung 
eines frei programmierbaren Grenzwert im Anzeigebereich oder bei 
Sensorüberlastung an. Mit der ACO Taste (Alarm Cutoff) lässt sich der 
Alarm annullieren. Bei Sensorüberlastung wird die Pumpe sofort 
abgeschaltet und das Drucksystem sofort zur Atmosphäre belüftet. Das 
verhindert eine unabsichtliche Zerstörung des Sensors. Der Pumpenmotor 
wird übrigens vom TIMER0 mit PWM ansteuert. 60cm schafft die Pumpe bei 
20% Leistung. Ein Relais welches bei ALARM angesteuert wird, erlaubt 
externe zweckmäßige Beschaltung.

Ein Statusword mit 16-bits erlaubt schnelle Zustandsüberwachung. Im 
Normalzustand wird Null ausgegeben.

Da ich im Augenblick kein Interesse an Tankbetrieb habe, sind keine 
Tankbehälter geometrische Berücksichtigungen zur Volumenberechnung in 
der FW vorhanden. Mich interessiert im Augenblick nur der Wasserstand. 
Mit gewissen Erweiterungen könnte man auch Dichtemessungen durchführen. 
Ich habe allerdings nichts in der Richtung unternommen.

Das Gehäuse stammt aus dem Bauhof und besteht aus PVC und ist 
wasserdicht. Auf der flachen Oberseite ist eine Schraubkappe um Zugang 
zur USB Buchse des NANOs zu haben ohne das Gerät öffnen zu müssen. Der 
gesinterte Stutzen rechts ist ein Luftfilter um groben Staub 
fernzuhalten.

Ich hoffe es hat einige von Euch interessiert. Siehe auch zum Überblick 
ein paar Bilder im Anhang. Danke für Euer Interesse.

Gruß,
Gerhard

[Toby P. (Gast)]

Tolles Teil, super gemacht und tolle Idee mit der Analoganzeige.

Aus Erfahrung würde noch ein Rückschlagventil in der Messleitung 
vorschlagen.

M12 Steckverbinder wäre meine Wahl. Genormte Belegung und es gibt 
fertige Anschlussleitungen. Wasser- und Ölbeständig und auch mit 
Statusled.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Toby P. schrieb:
> Tolles Teil, super gemacht und tolle Idee mit der Analoganzeige.
>
> Aus Erfahrung würde noch ein Rückschlagventil in der Messleitung
> vorschlagen.
>
> M12 Steckverbinder wäre meine Wahl. Genormte Belegung und es gibt
> fertige Anschlussleitungen. Wasser- und Ölbeständig und auch mit
> Statusled.

Danke für die Vorschläge.

An M12 dachte auch ich, aber da die Buchsen grundverschiedene Funktionen 
haben, verworf ich es wieder.

Bezüglich Rückschlagventil werde ich noch Versuche anstellen. Muß meines 
aber erst wieder finden;-)

Ich vergaß zu erwähnen, daß der MPXV4006 ratiometrisch angemessen wird. 
Der ADC bekommt eine 2.5V Referenzspannung von einem LT1004. Damit kann 
ich die Temperatur und Masseoffset vom LM34 besser messen um einen 
Temperaturbereich von -40 bis 60 Grad abstrecken zu können auch wenn das 
im Haus nicht wichtig ist. Ich habe aber auch eine zukünftige 
Aussenanwendung vor.

Der Drucksensor wird wie gesagt ratiometrisch berechnet. Ein ADC Eingang 
mißt dazu die Versorgungsspannung direkt am Sensor. Die Null Offset wird 
vorher in der Nullungsphase vom aktuellen Meßergebnis dann abgezogen. 
Durch diese Maßnahme spielen kleine Spannungsänderungen im erlaubten 
Betriebsspannungsbereich des MPXV Sensors keine Rolle mehr.

[Toby P. (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Toby P. schrieb:
>> Tolles Teil, super gemacht und tolle Idee mit der Analoganzeige.
>>
>> Aus Erfahrung würde noch ein Rückschlagventil in der Messleitung
>> vorschlagen.
>>
>> M12 Steckverbinder wäre meine Wahl. Genormte Belegung und es gibt
>> fertige Anschlussleitungen. Wasser- und Ölbeständig und auch mit
>> Statusled.
>
> Danke für die Vorschläge.

Gern
>
> An M12 dachte auch ich, aber da die Buchsen grundverschiedene Funktionen
> haben, verworf ich es wieder.

Das ist bei M12 auch nicht anders. Sensoren und Aktoren teilen sich die 
Belegung. Wenn es exotisch wird oder Vertauschungen vermieden werden 
müssen nimmt man da einfach mehrpolige (>=6).


>
> Bezüglich Rückschlagventil werde ich noch Versuche anstellen. Muß meines
> aber erst wieder finden;-)

Kosten aber wenig, oder man nimmt die aus dem Aquariumbedarf.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo Toby,

Ich hatte bis jetzt nichts mit M12 Verbinder persönlich zu tun, 
verwenden sie aber und zu in der Firma. Ich müsste mal mit einen 
Kollegen reden. Ich habe mal schnell gesurft und es gibt da allerhand 
Informationen darüber. Auch viele Kodierungen so dass man da gewisse 
Beschränkungen auferlegen kann. Ich werde mir die Zeit nehmen mich klug 
zu machen. Wahrscheinlich müsste ich alles bestellen. Meine Firma 
bestellt solche Sachen meist bei Automation Direct. Ob es die in 
Edmonton gibt, weiß ich nicht. Für die Verbindung mit der 
Grenzwertschalterbox wäre das eine gute Lösung. Jedenfalls danke ich Dir 
für die Hinweise. Da es ein Hobbyprojekt hoffe ich die Sachen 
einigermassen erschwinglich sind. Ich muß erst mal herausfinden wie man 
solche Teile in meiner Region am besten einkauft.

https://www.automationdirect.com/adc/search/search?fctype=adc.falcon.search.SearchFormCtrl&cmd=Search&searchquery=M12&categoryId=735366&TxnNumber=-1&searchqty=10&start=0

Bei den Buchsen im Gehäuse muß man aufpassen, daß die Hinterteile nicht 
mehr heraustehen wie meine gewählten. Aber wie ich schon gesehen habe 
gibt es sehr ähnlich gestaltete M12 Einbaubuchsen. Das sollte in Ordnung 
sein. Werde gelegentlich berichten ob ich mich für solche Projekte 
daheim darauf standardisieren werde. Die Preise müssen allerdings in 
einem vernünftigen Rahmen bleiben.

Ich habe mal gerade bei A.D. nachgesehen was ein Patch Cable kostet. Da 
gibt es Kabel schon ab $7.50. Ist also auf alle Fälle interessant für 
mich. Werde mal zusammenstellen wieviel eine Umstellung für die geplante 
Installation ausmachen würde. Es würde auch auf alle Fälle sehr gut 
ausdehen und zuverlässig sein.

Nachtrag: bei TE Connectivities gibt es für das Gehäuse brauchbare 
lötbare Buchsen schon für unter $10 was in Ordnung wäre.

Wo kauft man die in D am besten? Wie Dir vielleicht bekannt bist, lebe 
ich in Kanada. Wie ich aber gesehen habe scheint Automation Direct ein 
guter Anfang zu sein.

Hmm, muß ich Dir jetzt dankbar sein, daß Du mir diesen Floh ins Ohr 
gesetzt hast?;-)))

Bezüglich Rückschlagventil bin ich sicher dass ich es heute nich finde.
Wo würdest Du das Einbauen? Gleich nach dem Pumpenausgang? Falls die 
Pumpe alleine leckt wäre das die Lösung. Sonst müsste man sehen. An sich 
ist die Lage kein Problem weil der Druckverlust extrem klein ist und 
zwischen den Meßzyklen nicht auffällt. Nur wenn sich die Meßzyklen über 
15min ausdehnen, dann würde es langsam ein Problem werden. Zur Zeit 
läuft der Timer auf einminütlicher Basis.

In der Meßleitung dürfte solch ein Ventil Probleme bereiten weil dann 
auch noch der Federdruck überwunden werden müsste und vom Messergebnis 
abgezogen werden müsste. Aber wie gesagt, es sieht so als ob man den 
augenblicklichen Druckverlust im praktischen Betrieb nicht 
berücksichtigen muß.

Jedenfalls freue ich mich über Dein Interesse am Projekt. Solche 
Projekte machen mir Spaß und sind nützlich. Ein Versagen der 
Schmutzwasserpumpe wäre möglicherweise unangenehm, demzufolge ist 
ständige Überwachung angesagt. Allerdings verlasse ich mich für 
zuverläßigen Alarm da primär lieber auf den mechanischen 
Grenzwert-Schwimmsensor.

Später möchte ich mit einem ESP WiFi Modul irgendeine 
Kommunikationsmöglichkeit wie SMS, Mail schaffen. SMS wäre mir noch am 
liebsten. Mal sehen wie das am Besten zu verwirklichen wäre.

Gruß,
Gerhard

[Toby P. (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Hallo Toby,

Hallo Gerhard,
>
> Ich hatte bis jetzt nichts mit M12 Verbinder persönlich zu tun,
...
> Auch viele Kodierungen so dass man da gewisse
> Beschränkungen auferlegen kann.
Nimm die Standardcodierung, die anderen werden für Sonderfälle wie 
Profibus, Ethernet etc. verwendet. Es nervt auch nichts mehr wenn der 
Stecker nicht passt und kein anderes Kabel vorhanden ist.

die 3 und 4 pol. Stecker sind Standard. 2 für Spannung 1 oder 2 für 
Sensor oder Aktor. Da gibt es nicht nur Kabel, sondern auch alles 
mögliche andere fertig.

...

> Bei den Buchsen im Gehäuse muß man aufpassen, daß die Hinterteile nicht
> mehr heraustehen wie meine gewählten. Aber wie ich schon gesehen habe
> gibt es sehr ähnlich gestaltete M12 Einbaubuchsen. Das sollte in Ordnung
> sein. Werde gelegentlich berichten ob ich mich für solche Projekte
> daheim darauf standardisieren werde. Die Preise müssen allerdings in
> einem vernünftigen Rahmen bleiben.

M12 Buchsen gibt es auch mit Pins für Leiterplatten, die tragen nicht 
hoch auf.

>
> Ich habe mal gerade bei A.D. nachgesehen was ein Patch Cable kostet. Da
> gibt es Kabel schon ab $7.50.

US? oder CAN$?

> Nachtrag: bei TE Connectivities gibt es für das Gehäuse brauchbare
> lötbare Buchsen schon für unter $10 was in Ordnung wäre.

Reichelt und Voelkner sind da etwas günstiger



>
> Wo kauft man die in D am besten? Wie Dir vielleicht bekannt bist, lebe
> ich in Kanada. Wie ich aber gesehen habe scheint Automation Direct ein
> guter Anfang zu sein.

s.o.

>
> Hmm, muß ich Dir jetzt dankbar sein, daß Du mir diesen Floh ins Ohr
> gesetzt hast?;-)))

Nein, ist normaler Forumsaustausch.

>
> Bezüglich Rückschlagventil bin ich sicher dass ich es heute nich finde.
> Wo würdest Du das Einbauen?

Direkt am Einlass vom Druckschlauch. Meist sammelt sich da wg. 
Kondensation was an.


> In der Meßleitung dürfte solch ein Ventil Probleme bereiten weil dann
> auch noch der Federdruck überwunden werden müsste und vom Messergebnis
> abgezogen werden müsste.

Das macht sich kaum bemerkbar, kalibrieren muss man so oder so.


> Aber wie gesagt, es sieht so als ob man den
> augenblicklichen Druckverlust im praktischen Betrieb nicht
> berücksichtigen muß.

Wenn du da sorgen hast nimmt du einfach ein Messrohr mit größerem 
Durchmesser. Dann hast du eine Druckerhöhung (Prinzip 
Bremskraftverstärker).

> Jedenfalls freue ich mich über Dein Interesse am Projekt. Solche
> Projekte machen mir Spaß und sind nützlich.

Hab halt beruflich damit zu tun und geb gern mal was weiter.

> Ein Versagen der
> Schmutzwasserpumpe wäre möglicherweise unangenehm, demzufolge ist
> ständige Überwachung angesagt. Allerdings verlasse ich mich für
> zuverläßigen Alarm da primär lieber auf den mechanischen
> Grenzwert-Schwimmsensor.

Wenn der Strom ausfällt (oder die Pumpe) hilft der dir auch nicht.
Bei Schmutzwasser hast du mit dem Lufteinperlen oft Probleme mit 
Bewuchs. Die Bakterien lieben es belüftet zu werden. Da nimmt man in der 
Regel Druckdosen wie in der Waschmaschine. Das ist robuster.


> Später möchte ich mit einem ESP WiFi Modul irgendeine
> Kommunikationsmöglichkeit wie SMS, Mail schaffen. SMS wäre mir noch am
> liebsten. Mal sehen wie das am Besten zu verwirklichen wäre.

Ein Car Tracker mit Eingang für Türkontakt und/oder Zündschlüssel hat 
alles drin was man braucht. Der macht auch direkt SMS

[Markus B. (dalotel)]

Schön umgesetzt.
Einziger Kritikpunkt von mir wären die "billigen" IC Sockel.
Da hätte ich mir die zuverlässigeren mit gedrehten Kontakten gewünscht.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Toby P. schrieb:
> Bei Schmutzwasser hast du mit dem Lufteinperlen oft Probleme mit
> Bewuchs. Die Bakterien lieben es belüftet zu werden. Da nimmt man in der
> Regel Druckdosen wie in der Waschmaschine. Das ist robuster.

Mit "Schmutzwasser" habe ich mich möglicherweise etwas unglücklich 
ausgedrückt. Es handelt sich nur um im Boden versickertes Regenwasser 
welches durch eine Ringleitung ums Haus herum gesammelt und ins Freie 
für den Garten gepumpt wird. Es hat nichts mit Toilette zu tun. Das wird 
ja in die  städtische Kanalisation geleitet.
Wenn man eine Wasserprobe im Glas betrachtet ist es vollkommen klar und 
farblos. Ob Bakterien- ein großes Problem darstellen kann ich nicht 
beurteilen. Das Wasser ist vollkommen geruchlos und wird ja bei den 
vielen Regenfällen die wir bis jetzt hatten sehr oft abgepumpt. Meine 
alte pneumatische Messanordnung hat in den 20 Jahren scheinbar 
diesbezüglich keine Probleme verursacht. Ich kaufte mir aber vor einigen 
Jahren gerade wegen ähnlicher Bedenken kleine in-line Hepa Filter. Kann 
sie nur nicht finden.

Bezüglich M12 muss ich mich hineinknien um die besten 
Bezugsmöglichkeiten festzustellen. Ich würde lieber vom Inland bestellen 
anstatt in D.

Kann mich erst später wieder melden - Die Arbeit ruft;-)

[Gerhard O. (gerhard_)]

Markus B. schrieb:
> Schön umgesetzt.
> Einziger Kritikpunkt von mir wären die "billigen" IC Sockel.
> Da hätte ich mir die zuverlässigeren mit gedrehten Kontakten gewünscht.

An sich hatte ich mit diesen Doppelkontakt-Typ noch niemals Probleme, 
aber im Prinzip wären für solche Anwendungen die IC Sockel mit den 
gedrehten Kontakten sicherlich besser. Habe leider im Augenblick nur 
sehr wenige von diesem Typ. (In der guten alten Zeit waren die immer so 
sündteuer) Der NANO sitzt übrigens in gedrehten Kontaktleisten. Da hatte 
ich ähnliche Bedenken.
Einlöten möchte ich die Shift-Register im Augenblick nicht. Das gezeigte 
Gerät ist ja übrigens mein Entwicklungsprototyp. Es gibt ja noch Einiges 
an FW zu erstellen (Menü-geführte Parametrisierung und vier-zeilige I2C 
LCD Anzeige, lässt sich extern anschließen.) Für die permanente 
Installation baue ich mir allerdings noch ein zweites Gerät.

[Wolle G. (wolleg)]

Gerhard O. schrieb:
> Es handelt sich nur um im Boden versickertes Regenwasser
> welches durch eine Ringleitung ums Haus herum gesammelt und ins Freie
> für den Garten gepumpt wird.
Falls der "Behälter" im unteren Bereich zugänglich ist, kann man sich 
das Einperlen "sparen".

[Gerhard O. (gerhard_)]

Wolle G. schrieb:
> Falls der "Behälter" im unteren Bereich zugänglich ist, kann man sich
> das Einperlen "sparen".

Geht leider nicht weil fest im Kellerboden einzementiert. Mit einem 
Schlauch geht das bequemer und ist unabhängig von der Pumpe und 
Schwimmer und Leitungen.

Bei der Waschmaschine funktioniert das ja auch nur weil bei jeder 
Neufüllung der Druck in der Leitung neu aufgebaut wird und nur relativ 
kurzzeitig von Interesse ist.

Auch ist es schwierig das gesamte Drucksystem wirklich dicht zu 
bekommen. Ich verliere im Augenblick ungefähr 1cm Druck in der Stunde. 
Da ja der Druck regelmäßig neu aufgebaut wird spielt das keine Rolle, 
demonstriert aber, dass die erste Methode auf die Dauer nicht 
zufriedenstellend funktionieren würde. Die regelmäßige Druckrestauration 
ist offensichtlich notwendig.

Erschwerend kommt dazu, dass die Magnetventile nicht 100%ig dicht sind. 
Der Hersteller bestätigt auch einen ganz kleinen Druckverlust über Zeit. 
Aber das kann man in Kauf nehmen weil die Komponenten für den 
Hausgebrauch erschwinglich und sehr klein sein sollten. Die 
Magnetventile an sich haben ja an die 50K spezifizierte Lebensdauer. Auf 
Grund ihrer Billigkeit kann man ja einige als Ersatz aufbewahren. Ich 
werde halt in den nächsten Jahren sehen müssen wie brauchbar dieses 
Zeugs aus China sein wird. Und wenn ich bessere Komponenten finde, dann 
kann man ja weitersehen.

[Wolle G. (wolleg)]

Gerhard O. schrieb:
> Geht leider nicht weil fest im Kellerboden einzementiert.

> Bei der Waschmaschine funktioniert das ja auch nur weil bei jeder
> Neufüllung der Druck in der Leitung neu aufgebaut wird und nur relativ
> kurzzeitig von Interesse ist.
Na ja, wenn der Behälter nicht zugänglich ist, dann hat sich mein 
möglicher Vorschlag erledigt.

Ich habe das Problem vor vielen Jahren mal so gelöst:
Zur kontinuierlichen Bestimmung der Dichte einer NaCl-Sole wurde ein 
Differenzdrucktransmitter verwendet.
Um die Membrane  zu schützen, wurde vor jeden Messanschluss ein kleiner 
mit Öl gefüllter Glasbehälter gesetzt. (Glas, um die Grenzschicht besser 
zu erkennen)
Somit entfällt das Problem der im Laufe der Zeit verschwindenden Luft.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Wolle G. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Geht leider nicht weil fest im Kellerboden einzementiert.
>
>> Bei der Waschmaschine funktioniert das ja auch nur weil bei jeder
>> Neufüllung der Druck in der Leitung neu aufgebaut wird und nur relativ
>> kurzzeitig von Interesse ist.
> Na ja, wenn der Behälter nicht zugänglich ist, dann hat sich mein
> möglicher Vorschlag erledigt.
Trotzdem danke. Andrerseits ist es angenehm, daß kein elektronischer 
Messkopf der abgedichtet werden muß dem Wasser ausgesetzt ist. Mein 
erstes System hat über 20 Jahre ohne Wartung funktioniert und tut es 
immer noch. Trotzdem stach mich der Hafer es mit uC zu modinisieren:-)

Ich bin schon der Meinung, daß die hydrostatische Messung ein solides 
Konzept ist und direkt von rückführbaren physikalischen Gesetzen 
abhängig ist.
>
> Ich habe das Problem vor vielen Jahren mal so gelöst:
> Zur kontinuierlichen Bestimmung der Dichte einer NaCl-Sole wurde ein
> Differenzdrucktransmitter verwendet.
> Um die Membrane  zu schützen, wurde vor jeden Messanschluss ein kleiner
> mit Öl gefüllter Glasbehälter gesetzt. (Glas, um die Grenzschicht besser
> zu erkennen)
> Somit entfällt das Problem der im Laufe der Zeit verschwindenden Luft.
Hört sich faszinierend an. Ich habe vor irgendwanm auf diese Weise 
Dichte einiger Flüssigkeiten messen zu willen.

Gruß,
Gerhard

[Gerhard O. (gerhard_)]

@Toby,

Ich habe gestern Abend die gesuchten Rückschlagventile gefunden. 
Interessanterweise gibt es mit hochwertigen Industrie Modellen 
(Mikrocheck) wegen Hysterese/Abschaltverzögerung Probleme und überlastet 
beim Abschalten der Pumpe den Sensor. (Ich habe eine 
Sensorüberlastungserfassung- und Druckablassschaltung in der FW) Dagegen 
funktionieren die billigen Aquariummodelle einwandfrei. Ob es einen 
Unterschied macht konnte ich aus Zeitmangel noch nicht beurteilen.

Ich habe gestern das Steuergerät einige Stunden in die Gefriertruhe 
gelegt und beim Testen keine Probleme oder Abweichungen der Anzeige 
bemerkt. Temperaturstabilität der Anzeigeelektronik und Sensor ist also 
befriedigend. Da der Sensor ratiometrisch behandelt wird, fällt die 
Stabilität der LT1004 Spannungsreferenz aus der Calibrierung heraus.

Naja, im Vergleich zu wesentlich teureren Industriesensoren darf man von 
den MPXV Familietypen nicht übermäßig viel erwarten. Mit 
Nullpunktabgleich sind dem Datenblatt nach bestenfalls +/- 1.25% 
Druckmessungsgenauigkeit zu erwarten. Aber als Hobbyist sind da 
praktische Grenzen gesetzt.

Ich habe jetzt noch das LCD Display angeschlossen und lese die Meßwerte 
digital ab und bemerkte daß die Wasserhöhen-Messwerte um +/- 0.2cm um 
den wahren Wert herumtanzen was man bei der Zeigeranzeige kaum bemerkt. 
Der ADC ist es nicht weil die Schaltung sehr sorgfältig und aufwendig 
ausgeführt wurde und auch ADC Mittelwertbildung in Gebrauch ist. Alle 
anderen Meßwerte werden absolut stabil angezeigt. Auch bei Reduzierung 
der Mittelwerterfassung ändert sich kaum etwas.

Aber jetzt ruft die Arbeit...

Schönen Tag noch.

[Toby P. (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Dagegen
> funktionieren die billigen Aquariummodelle einwandfrei. Ob es einen
> Unterschied macht konnte ich aus Zeitmangel noch nicht beurteilen.

Andere habe ich noch nie genutzt. Profiteile haben vermutlich eine 
Hysterese.

>
> Ich habe gestern das Steuergerät einige Stunden in die Gefriertruhe
> gelegt und beim Testen keine Probleme oder Abweichungen der Anzeige
> bemerkt. Temperaturstabilität der Anzeigeelektronik und Sensor ist also
> befriedigend. Da der Sensor ratiometrisch behandelt wird, fällt die
> Stabilität der LT1004 Spannungsreferenz aus der Calibrierung heraus.

Ungenaue Teile suche ich mit Kältespray, da lässt sich gut mit 
eingrenzen. Druckausgleichselement ist auch noch wichtig.

>
> Naja, im Vergleich zu wesentlich teureren Industriesensoren darf man von
> den MPXV Familietypen nicht übermäßig viel erwarten. Mit
> Nullpunktabgleich sind dem Datenblatt nach bestenfalls +/- 1.25%
> Druckmessungsgenauigkeit zu erwarten. Aber als Hobbyist sind da
> praktische Grenzen gesetzt.

Das ist etwas mehr als +/- ein hunderstel und das wohl absolut. Das 
reicht in der Regel. Langzeitstabil ist wichtiger.


>
> Ich habe jetzt noch das LCD Display angeschlossen und lese die Meßwerte
> digital ab und bemerkte daß die Wasserhöhen-Messwerte um +/- 0.2cm um
> den wahren Wert herumtanzen was man bei der Zeigeranzeige kaum bemerkt.

2mm, da wirkt sich ja fast schon der Schalldruck bei Wasserflächen aus? 
Wie hoch ist deine Pegeldifferenz?

> Der ADC ist es nicht weil die Schaltung sehr sorgfältig und aufwendig
> ausgeführt wurde und auch ADC Mittelwertbildung in Gebrauch ist.

Synchrones messen zur Netzfrequenz vermieden? Evtl. Pulsation der Pumpe 
berücksichtigt?

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo Toby,

Bei mir ist es fast Zeit ins Bett zu gehen...

Toby P. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Dagegen
>> funktionieren die billigen Aquariummodelle einwandfrei. Ob es einen
>> Unterschied macht konnte ich aus Zeitmangel noch nicht beurteilen.
>
> Andere habe ich noch nie genutzt. Profiteile haben vermutlich eine
> Hysterese.
Ja. Hat es und ist deswegen unbrauchbar. Ich kaufte mir vor ein paar 
Jahren gerade für diesen Zweck ein paar der Microchek B18B18. Sehen sehr 
hochwertig aus, aber offensichtlich in der Meßleitung unbrauchbar. 
Zwischen Motor und dem Rest würde es allerdings funktionieren.
>
>>
>> Ich habe gestern das Steuergerät einige Stunden in die Gefriertruhe
>> gelegt und beim Testen keine Probleme oder Abweichungen der Anzeige
>> bemerkt. Temperaturstabilität der Anzeigeelektronik und Sensor ist also
>> befriedigend. Da der Sensor ratiometrisch behandelt wird, fällt die
>> Stabilität der LT1004 Spannungsreferenz aus der Calibrierung heraus.
>
> Ungenaue Teile suche ich mit Kältespray, da lässt sich gut mit
> eingrenzen. Druckausgleichselement ist auch noch wichtig.
Ich wollte erst mal sehen ob es sich lohnt im Bereich von 0-25 Grad zu 
arbeiten. Wie schon erwähnt kann ich an der Analoganzeige keine 
Abweichung feststellen. Für den Kellergebrauch auf alle Fälle 
zweckerfüllend. Kältespray habe ich zur Zeit keinen zuhause.
>
>>
>> Naja, im Vergleich zu wesentlich teureren Industriesensoren darf man von
>> den MPXV Familietypen nicht übermäßig viel erwarten. Mit
>> Nullpunktabgleich sind dem Datenblatt nach bestenfalls +/- 1.25%
>> Druckmessungsgenauigkeit zu erwarten. Aber als Hobbyist sind da
>> praktische Grenzen gesetzt.
>
> Das ist etwas mehr als +/- ein hunderstel und das wohl absolut. Das
> reicht in der Regel. Langzeitstabil ist wichtiger.
Ja. Das stimmt. Wenn das Gerät erst mal seinen Dienst versieht, wird man 
sehen müssen. Ich bestellte meinen Sensor von Mouser und nicht in der 
Bucht. Da kann man hoffen, daß der Sensor die Datenblattwerte auf 
längere Zeit einhalten wird.
>
>
>>
>> Ich habe jetzt noch das LCD Display angeschlossen und lese die Meßwerte
>> digital ab und bemerkte daß die Wasserhöhen-Messwerte um +/- 0.2cm um
>> den wahren Wert herumtanzen was man bei der Zeigeranzeige kaum bemerkt.
>
> 2mm, da wirkt sich ja fast schon der Schalldruck bei Wasserflächen aus?
> Wie hoch ist deine Pegeldifferenz?
Keine. Ich baute mir aus Plexiglas einen 5x5x60cm hohen viereckigen 
Meßbehälter mit aufgeklebten Maßband und kann die Höhendifferenz 
zwischen Wasseroberfläche und Ausperlöffnung genau bewerten. Die 
Anordnung steht auf dem Schreibtisch zur genauen Beobachtung und 
Ablesung.
>
>> Der ADC ist es nicht weil die Schaltung sehr sorgfältig und aufwendig
>> ausgeführt wurde und auch ADC Mittelwertbildung in Gebrauch ist.
>
> Synchrones messen zur Netzfrequenz vermieden? Evtl. Pulsation der Pumpe
> berücksichtigt?
Ist kein Thema weil die Pumpe nur in der Meßphase 2 läuft und dann zur 
Beruhigung des Meßrohrs dann abgeschaltet wird. Erst dann messe ich den 
Druck auf der nun stillen Wasserumgebung mit dem zu erwarteten stabilen 
hydrostatischen Luftdruck in der Meßleitung..

Die Unstetigkeiten treten im Minuten Bereich auf. Manchmal sind eine 
Reihe Messungen absolut stabil und gleich. Dann springt der Meßwert eine 
Zeitlang um ein paar mm herum und dann sind wieder eine Reihe stabile 
Messwerte. Ich sollte mal zum Vergleich eine feste Spannung anstatt des 
Sensorausgangs anlegen um irgendwelche andere Ursachen auszuschließen. 
Es sieht so aus als ob da irgendwas noch nicht total verstanden ist. Die 
Untersuchungen müssen also weitergehen.

Der ADC läuft im Hintergrund in einer ISR automatisch und mit 
Mittelwertbildung. Die anderen Spannungswerte werden absolut stabil 
gemessen. An der HW liegt es nicht. Vielleicht sind das geringfügige 
Sensor Effekte. Ich habe noch nie mit diesen Sensoren (MPXV4006G) 
gearbeitet. Man müsste einen festen Druck mit einer Spritze aufbauen und 
dann beobachten ob ein ähnliches herumtanzen zu beobachten ist. Die 
Anzeige bzw das LCD wird 5/s aktualisiert. Der Pumpenzyklus alle 5 
Minuten. Zur Zeit liegt der Systemdruckabfall durch kleine 
Undichtigkeiten bei ca. 5mm/h.

Das ist so alles was ich heute noch darüber berichten kann. An sich sind 
diese kleinen Ausflüge vernachlässigbar. Am Zeiger sieht man es kaum, 
nur bei der LCD Anzeige merkt man es mehr. Aber ich möchte halt gerne 
wissen was die Ursache ist.

Gruß,
Gerhard

[E.A. F. (axel-r)]

Hallo,
ganz tolle Sache, die ich gerne gelesen habe ohne alles an den 
Elektronikteilen verstanden zu haben.
Ich habe viele Jahre mit Bitumentanks gearbeitet die zwischen 30 - 100 
m³ hatten. Die Füllstands Messgeräte (kappazitiv) wurden immer besser 
und hatten irgendwann eine "selbstkalibrierung".
Das führte dazu, dass nach mehrfacher automatischer Veränderung der 
Grundeinstelung, ein Tank überlief. 3 Tonnen flossen auf den Hof. Eine 
grosse Sauerei.
Seit dem bin ich gegen solche automatischen Korrekturen, wie sie z.B. 
Rauchmelder ja auch durchführen.
Zum Einsatzfall: Wenn alles gestartet wird und alles auf "0" gesetzt 
wird, würde ich prüfen, ob diese "0" in einem zulässigen Bereich liegt. 
Das Ergebniss ist ja von dieser "0" exterm abhängig.

Gruss aus der Stadt mit der Schwebebahn
Axel R

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo E.A.,

Danke für den Bericht. Ist ja hochinteressant.

Ich habe auch eine zurückliegende Erfahrung mit der kapazitiven Methode. 
In 2007 baute ich mir selber einen Füllstandsensor mit dem damals leicht 
erhältlichen QT300 Sensor IC von Quantum Research. Es funktionierte auch 
sehr gut, nur hatte ich langzeitmäßig nicht Vertrauen, daß der 
Sensorstab und die Isolierungen auf die Dauer stabil bleiben würden und 
stieg dann wieder auf die schon gebaute Einperlanlage die direkt von 
physikalischen Ableitmethoden verglichen werden kann. (Ich messe und 
überwache damit meine Kellerabwaserpumpe)

So baute ich mir schon vorher eine Anzeige mit Aquariumpumpe, 0-15" 
Manometer und Nadelventil zur Durchflußeinstellung. Ein Blasenschaurohr 
zeigte den Durchfluß an. Diese Anordnung läuft nun schon seit 2000 ohne 
jemals die geringsten Mucken gemacht zu haben. Auch läßt sie sich jeder 
Zeit mit bekannten Luftdruck prüfen ohne Leer und Vollfüllumg wissen zu 
müssen.

Allerdings fürchte ich, daß Einperlumg bei Bitumen nicht gut 
funktionieren dürfte.

Bei den Erfahrungen von Dir kann man Deine Vorbehalte gut verstehen.

Schwebebahn? Da mußt Du mir auf die Sprünge helfen - Ich wohne in 
Westkanada;-)

Gruß,
Gerhard

P.S. Oder war da gar die Schwebebahn in Vancouver gemeint;-)

E.A. F. schrieb:
> Hallo,
> ganz tolle Sache, die ich gerne gelesen habe ohne alles an den
> Elektronikteilen verstanden zu haben.
> Ich habe viele Jahre mit Bitumentanks gearbeitet die zwischen 30 - 100
> m³ hatten. Die Füllstands Messgeräte (kappazitiv) wurden immer besser
> und hatten irgendwann eine "selbstkalibrierung".
> Das führte dazu, dass nach mehrfacher automatischer Veränderung der
> Grundeinstelung, ein Tank überlief. 3 Tonnen flossen auf den Hof. Eine
> grosse Sauerei.
> Seit dem bin ich gegen solche automatischen Korrekturen, wie sie z.B.
> Rauchmelder ja auch durchführen.
> Zum Einsatzfall: Wenn alles gestartet wird und alles auf "0" gesetzt
> wird, würde ich prüfen, ob diese "0" in einem zulässigen Bereich liegt.
> Das Ergebniss ist ja von dieser "0" exterm abhängig.
>
> Gruss aus der Stadt mit der Schwebebahn
> Axel R

[E.A. F. (axel-r)]

Schwebebahn : Wuppertal

Einperlung ist schon gut, wird ja bei Tankschiffen auch gemacht. Bei 
Bitumen mit 200°C würde das schwierig.
Diese automatische Kalibrierung ist immer kritisch. Bei Rauchmelder ist 
das bei der Herstellung einfach. Da braucht nichts abgeglichen zu 
werden. Dann mit den Jahren wird es schwierig. Für mich ist es nicht 
gut, solche Geräte mit 10Jahres Batterien auszustatten. Nach 5 Jahren 
gehören die in den Müll und müssen ersetzt werden.

Gruss Axel R

[Gerhard O. (gerhard_)]

E.A. F. schrieb:
> Schwebebahn : Wuppertal
OK. Ich dachte schon fast Du waerest ein verkappter Kanadier und 
meintest den Vancouver Skytrain;-)

https://en.wikipedia.org/wiki/SkyTrain_(Vancouver)
https://www.translink.ca/Schedules-and-Maps/SkyTrain.aspx

>
> Einperlung ist schon gut, wird ja bei Tankschiffen auch gemacht. Bei
> Bitumen mit 200°C würde das schwierig.
> Diese automatische Kalibrierung ist immer kritisch. Bei Rauchmelder ist
> das bei der Herstellung einfach. Da braucht nichts abgeglichen zu
> werden. Dann mit den Jahren wird es schwierig. Für mich ist es nicht
> gut, solche Geräte mit 10Jahres Batterien auszustatten. Nach 5 Jahren
> gehören die in den Müll und müssen ersetzt werden.
Von diesem Anwendungsgebiet habe ich nicht die geringste Ahnung. Ich 
nehme an, Rauchmelder bezieht sich auf die Bitumenanwendung und nicht 
die im Haus installiert sind. JA. man kann immer etwas Neues lernen.

Gruss,
Gerhard
>
> Gruss Axel R

[E.A. F. (axel-r)]

Die Rachmelder, die ich meine, sind die im Haus !

Gruss Axel R

[Gerhard O. (gerhard_)]

Für diejenigen die mit dem X25.168 selber experimentieren wollen ist im 
Anhang noch das Datenblatt vom X25.168 Anzeige-Schrittmotor.

Die Original X25.168 C++ Library kann von Github bezogen werden um es 
mit einem Arduino schnell ausprobieren zu können:

https://github.com/clearwater/SwitecX25

Um den Motor über einen HC595 betreiben zu können, mußte ich das 
HW-Layer der Libray entsprechend abändern. Dadurch ist wegen aller 
benutzen Pins des HC595 im Augenblick nur ein Motor ansteuerbar. 
Allerdings ließe sich die Library leicht wieder erweitern, falls 
notwendig. Im Augenblick ist in meiner Version nur eine Konstruktor 
Anweisung zulässig.

Jedenfalls sind diese X25.168 u.ä. Schrittmotoren sehr nützlich für 
diejenigen die Instrumente für Flugzeugsimulatoren u.a. Anwendungen 
selber konstruieren wollen. Der ballistische Betrieb des Schrittmotors 
ist sehr schön nachzuverfolgen und gibt dem Zeiger des Instruments einen 
recht natürlichen mechanischen Bewegungs-Charakter. Das abrupte 
Stehenbleiben des Zeigers ohne ballistische Ansteuerung ist nicht so 
schön. Der Motor schafft mit ballistischer Ansteuerung über 600 
Schritte/s.

Die Begrenzungsnase des X25.168 läßt sich leicht entfernen damit 360 
Grad Betrieb möglich ist. Sonst sind nur 945 Schritte von theoretisch 
1080/Umdrehung möglich. Für 270 Grad sind also 810 Schritte notwendig.

Sonst rate ich die Ausführungen auf dieser Seite zu studieren von dem 
die Library stammt:

https://guy.carpenter.id.au/gaugette/2012/02/16/using-the-switecx25-library/

Nachtrag: Auch das Datenblatt stammt von G.C.

[Wolfgang (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Die Magnetventile haben bis zu 50000 Operationen Lebenszeit

Gerhard O. schrieb:
> Der Pumpenzyklus alle 5 Minuten.

Heißt das, dass du in Betracht ziehst, alle 1/2 Jahre die Ventile zu 
tauschen?

[Gerhard O. (gerhard_)]

Wolfgang schrieb:
> Heißt das, dass du in Betracht ziehst, alle 1/2 Jahre die Ventile zu
> tauschen?

Moin,

Im aktuellen Einsatz ist der Pumpenzyklus auf 60m parametrisiert. Das 
sollte für einen Einsatz von mindestens sechs Jahren reichen. Abgesehen 
davon habe ich genug Ersatzkomponenten und die Ventile und Pumpe kosten 
wenig. Man wird halt sehen müssen. Solche Ventile werden auch in 
Blutdruckmeßgeräten eingesetzt. Abgesehen davon sind 50K Zyklen ein 
Hersteller Garantierter Wert. In der Praxis dürften sie wesentlich 
länger halten. Austausch ist eine Sache von ein paar Minuten da alles 
steckbar ist.

Man verzichtet ja schliesslich  auch nicht auf Relais und Schütze wegen 
deren Verschleissverhalten.

Wenigstens muß die Pumpe für andauernde Meßzyklen nicht ständig laufen.

Der benötigte Pumpenzyklus hängt von der Dichtigkeit des Systems ab. Bei 
einem einstündlichen Zyklus ist noch kein Abfall bemerkbar. Da die 
Messungen andauernd aktualisiert werden, werden Pegeländerungen 
kontinuierlich angezeigt.

Ich habe das Gerät nun mittlerweile fast ein Jahr in ständigen Einsatz. 
Bis jetzt lief die Anlage störungsfrei. Was mich betrifft habe ich 
Vertrauen, daß das Meßgerät mindestens 5 Jahre störungsfrei arbeiten 
wird. Man wird halt sehen müssen. Sonst bliebe halt nur die Ventile und 
Motor einen beschleunigten Lebensdauertest zu unterziehen. Für mich ist 
das allerdings wegen der nicht-kommerziellen Natur dieses Projekts 
überflüssig.

Gruß,
Gerhard

[Gerhard O. (gerhard_)]

Nachtrag:

Da es sich herausgestellt hat, daß innerhalb einer Stunde kein 
nennenswerter Druckverlust geschieht, habe ich die Zyklus Wartezeit von 
5m auf eine Stunde erhöht.
Dann ist die Pumpe mit DC-Motor ist pro Tag nur 4m mit 35% PWM Leistung 
an, das sind als lediglich 24h im Jahr. Also kein Thema. Die Ventile 
schalten 24 mal am Tag. Das sind 8760 Operationen per Jahr. 50K 
Operation errechnen sich dann als 5.7 Jahre. Es ist aber nicht 
anzunehmen, daß sie dann schlagartig versagen. Ein nicht bemerktes 
Leckverhalten wäre da unangenehmer.  Man wird halt sehen müssen. Die 
Ventile kosten aber nur rund US$2.50 und sie alle sechs Jahre 
vorsorglich auszuwechseln wäre auch keine wirkliche Tragik. 
Industrie-Komponenten mit vielleicht besserer Standzeit sind für ein 
Projekt dieser Art zu kostspielig. Sollten sie vorzeitig undicht werden, 
müßte man das merken. Vielleicht lässt sich auch ein vernünftig 
arbeitende funktionelle FW Selbstdiagnosis einrichten. Man müsste mal 
darüber nachdenken.

Das ist eben das Problem mit Mechanik. Verschleiß ist dann schon ein 
Thema. Aber FLASH hat dieselben Probleme. Ist halt "Fact of Life".

Andrerseits überwiegt für mich der Vorteil keine empfindlichen Sensoren 
unter Wasser zu haben. Wenn die Messung im Freien erfolgen müsste, ist 
auch ein sehr guter natürlicher Blitzschutz gegeben. Alles in allen 
finde ich das hydrostatische Meßprinzip durchaus als sehr praktisch und 
bewährt. Solange die Mediumdichte gleichmässig ist, ist auch ist die 
Genauigkeit sehr gut. Mit Volumenberechnung für verschiedene Tankformen 
ließe sich der praktische Wert noch vergrößern und auf andere 
Flüssigkeiten ausdehnen.

Unterwasser Sensoren zu konstruieren die nie leck werden ist auch ein 
Thema für sich. Jedes der sonstigen Meßkonzepte hat seine Stärken und 
Schwächen. Der Vorteil von Hydrostatik ist hauptsächlich die absolute 
direkte Ableitbarkeit zur Physik was der Kalibrierung wieder sehr 
dienlich ist. Zur Verifizierung ist lediglich ein verifiziertes 
Manometer mit geeignetem Messbereich notwendig.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Ich hätte da mal eine Frage an die Experten weil ich momentan auf dem 
Schlauch stehe. Es geht nicht direkt um Programmierung sondern um 
algorithmische Prinzipien. Was das Instrument betrifft, funktioniert 
alles bestens im ständigen Einsatz.

Es geht nur um das geodätische Datum (Ich weiß keine bessere 
Bezeichnung) der Einperlöffnung. In meinem Fall liegt es 1cm über den 
Boden des Auffangbehälters was einen dementsprechenden Meßfehler 
verursacht weil ja nur die Differenz zwischen Wasserspiegel und 
Einperltopf-Position berücksichtigt wird. Damals baute ich noch eine 
parametrische "Datum Korrektur" ein die sich EEPROM speichern lässt und 
die Datum Ablage zum tatsächlichen Meßwert hinzuaddiert. Diese Maßnahme 
korrigiert wie gewünscht den Meßwert solange der Wasserspiegel nicht 
zwischen 0-1cm liegt. Wenn aber kein Wasser vorhanden gibt es diesen 
unschönen Ablagefehler. Ohne Wasser müsste die Anzeige -1 anzeigen. Aber 
es lässt sich meßtechnisch nicht bestimmen ob 0-1cm Wasser da ist. 
Natürlich könnte ich den Einperltopf auf den Boden legen, aber das 
wollte ich anfänglich nicht weil ich nicht sicher sein konnte ob mit der 
Zeit der Behälterboden verschlammen wird. (was nicht eingetreten ist).

Wie würdet ihr das konzeptionell lösen? Eure Gedanken zu meinen 
Meßtechnischen Problem würden mich interessieren. Irgendwie sehe ich 
keine saubere Lösung ausser einer Warnung, daß bei Null Druckmesswert 
eine systematische Meßunsicherheit im Bereich von 0-1cm besteht.

V.G.
Gerhard

P.S. muß jetzt ein paar Stunden weg. Ich kann also nicht auf 
irgendwelche Antworten eingehen.

[Wolfgang (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Es geht nur um das geodätische Datum (Ich weiß keine bessere
> Bezeichnung) der Einperlöffnung.

Messtechnisch kannst du nur die Wassersäule oberhalb der Einperlöffnung 
(unterer Austritt) erfassen, d.h. dein geodätisches Datum hat seinen 
Nullpunkt auf Höhe der Öffnung und kennt außerdem keine negativen Werte. 
Was unterhalb in deinem Reservoir vorgeht, liegt unter dem Horizont.
Du könntest allenfalls "< 1cm" anzeigen, wenn der Sensor keine 
Wassersäule mehr detektiert und sonst den Offset von 1cm auf die 
Messwerte addieren.

> Natürlich könnte ich den Einperltopf auf den Boden legen, aber das
> wollte ich anfänglich nicht weil ich nicht sicher sein konnte ob mit der
> Zeit der Behälterboden verschlammen wird.

Durch das Blubbern würde sich dann im Bodenschlick ein Trichter bilden, 
also eigentlich kein Problem.

[Ralf E. (r_e)]

Warum nicht einfach "mechanisch"? Kleine Vertiefung im Behälter und den 
Einperltopf dann auf Höhe 0 oder auch etwas tiefer und Restwassersäule 
per Software korrigieren...

btw, wie genau ist denn der verwendete Sensor? Und wenn so genau 
gemessen werden soll, müsste die Wassertemperatur auch noch gemessen und 
kompensiert werden...

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo Wolfgang,

Danke für Deine Vorschläge und Überlegungen. Dein Vorschlag bei Null 
Meßhöhe seriell "<1.0" auszugeben, wäre eine saubere Lösung. Was 
natürlich die Analog Anzeige betrifft, muß ich mir etwas einfallen 
lassen. Vielleicht lasse ich in dem Fall ein LED (z.B. "Run-LED") 
langsam blinken. Allerdings würde "<1" numerisch nicht direkt mit 
Parsing SW kompatibel sein. Vielleicht doch als "-1" ausgeben.

Da sich in 20 Jahren kein Schlamm gebildet hat, bestände 
höchstwahrscheinlich auch kein Risiko den Einperltopf direkt auf den 
Boden zu stellen. Die Pumpe schafft 0.7 BAR, was ausreichen sollte, die 
"v" förmigen Luftaustrittskerbungen frei zu halten.

Jedenfalls hast Du mich wieder weiter gebracht. Gestern konnte ich mir 
absolut keine saubere, akzeptable Lösung ausdenken. Da muß ich wirklich 
auf den Schlauch getreten sein;-)

V.G.
Gerhard

[Gerhard O. (gerhard_)]

Ralf E. schrieb:
> Warum nicht einfach "mechanisch"? Kleine Vertiefung im Behälter
> und den
> Einperltopf dann auf Höhe 0 oder auch etwas tiefer und Restwassersäule
> per Software korrigieren...
Der Behälter läßt sich leider nicht verändern. Deshalb zog ich eine 
"Datum Offset" vor. Nur die Nullpunkt Annzeige machte mir Sorgen weil 
bei Luft dann der Abstand zum Boden nicht mehr meßbar ist.
>
> btw, wie genau ist denn der verwendete Sensor? Und wenn so genau
> gemessen werden soll, müsste die Wassertemperatur auch noch gemessen und
> kompensiert werden...

Die erprobte Langzeitgenauigkeit nach einen Jahr Dauerbetrieb ist bis 
jetzt ca. +/-3mm. Den MPXV4006 habe ich in einem hochstehenden Behälter 
mit Lineal kalibriert(66cm). Die Wassertemperatur mißt ein LM34CZ. In 
der Rechnung wird neben der Dichte auch die Erdgravitation 
miteinbezogen. Vor jedem Pumpzyklus wird auch der Sensor Nullpunkt 
gemessen und dann vom Meßwert subtrahiert um Langzeit und 
temperaturabhängige Nullpunkt Abwanderungen aufzufangen. Der Sensor wird 
ratiometrisch gemessen, so daß Schwankungen der Versorgungsspannung sich 
nicht auswirken können. Am Analoginstrument ist der maximale 
Anzeigebereich 0-50cm. Seriell ist beim MPXV4006DP allerdings bei 66cm 
Schluß.

[Gerd E. (robberknight)]

Gerhard O. schrieb:
> was ausreichen sollte, die
> "v" förmigen Luftaustrittskerbungen frei zu halten.

Funktioniert das damit besser als einfach einen geraden Schnitt am 
Schlauchende zu machen?

Was verwendest Du für einen Schlauch?

[Gerhard O. (gerhard_)]

Gerd E. schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> was ausreichen sollte, die
>> "v" förmigen Luftaustrittskerbungen frei zu halten.
>
> Funktioniert das damit besser als einfach einen geraden Schnitt am
> Schlauchende zu machen?
Im Sumpftank verwende ich eine gußeiserne Endkappe mit 1.75 Zoll 
Durchmesser. Ich feilte zwei v förmige Kerben in den unteren Rand. Das 
Teil hat den Vorteil nicht zu schwimmen und liegt stabil am Boden. Oben 
bohrte ich ein Loch und versah es mit einem Nummer 7 Weidmüller Kabel 
Tülle  um den 6mm PVC Schlauch ohne Leck anstecken zu können.
Beitrag "Re: Hydrostatische Wasserstandsmessung"

Was die Schlauchöffnung betrifft, gibt es einen optimalen Winkel der 
gleichmäßige Luftblasen austreten läßt. Es gab da mal ein Research Paper 
darüber. Bei geraden Schnitt werden die Luftblasen sehr unregelmäßig in 
Größe und zeitlichen Ablauf. Eine 45 Grad Abschrägung sollte gut 
arbeiten.

Ich habe einen Plexiglas Testbehälter zum Kalibrieren und da verwende 
ich einen Schlauch der in einem dünnwandigen Alurohr steckt damit sich 
der Schlauch nicht bewegen kann und höhenmässig genau eingestellt werden 
kann. Da kann man die sehr gleichmässige Luftblasenbildung sehr schön 
beobachten. Ich arbeite mit 0.4l/min (Rotameter) Luftströmung um den 
Meßschlauch von Wasser zu evakuieren.
>
> Was verwendest Du für einen Schlauch?
Einen Aquarium 6mm Aussendurchmesser klaren PVC Schlauch. Im Original 
läuft der schon seit über 20 Jahren ohne Verschlechterung im 
Originalsystem.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Im Anhang ein Bild der Kalibriereinrichtung und ein Video der 
Luftblasenbildung

[Gerd E. (robberknight)]

Ah, Danke.

Du hast also 2 Varianten im Einsatz, einmal den reinen Schlauch mit dem 
Schrägschnitt und zum anderen die Glocke.

Im praktischen Einsatz draußen kann ich mir die Glocke sehr gut 
vorstellen, die beschwert den Schlauch und verhindert gleichzeitig daß 
das Ende des Schlauchs verschlammt.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Gerd E. schrieb:
> Ah, Danke.
>
> Du hast also 2 Varianten im Einsatz, einmal den reinen Schlauch mit dem
> Schrägschnitt und zum anderen die Glocke.
Im Sumpfbehälters des Kellers schon. Im Meßaufbau nur die gezeigte 
Schlauchanordnung mit dem Schrägschnitt.

Wenn man mit einem Nadelventil den Durchfluß so einschränkt kann man die 
Gleichmässigkeit der Luftblasen gut beobachten. Für den Schrägschnitt 
gibt es einen optimalen Winkel. Wenn ich mich recht erinnere sollen es 
rund 60 Grad sein. Es gab da mal eine technische Abhandlung darüber.

Im gezeigten Video ist der Durchfluss auf 0.4StdL/min eingestellt.
>
> Im praktischen Einsatz draußen kann ich mir die Glocke sehr gut
> vorstellen, die beschwert den Schlauch und verhindert gleichzeitig daß
> das Ende des Schlauchs verschlammt.
Ja. Bis jetzt in 20 Jahren gab es noch keinerlei Probleme mit 
Verschlammung.

Das hohe Gewicht der Glocke ist auf jeden Fall nützlich.

[2aggressive (Gast)]

Gerhard O. schrieb:
> Da sich in 20 Jahren kein Schlamm gebildet hat, bestände
> höchstwahrscheinlich auch kein Risiko den Einperltopf direkt auf den
> Boden zu stellen.
Lass das Ding da oben! Du möchtest niemals Schlamm im Sensor, never 
touch a runn....

[Nachbauer (Gast)]

Vorweg, das Projekt sieht klasse aus!

Mich interessiert die Frontplatte: Welche Folie hast du genommen 
(Hersteller/Typ) und wie ist die Haltbarkeit?

Wie hast du die (kleinen) Löcher gemacht? Gestanzt oder geschnitten? Und 
so passend zum Untergrund, da ist ja fast keine Abweichung?

Vor zwei Jahren habe ich mal Folien von Avery benutzt, allerdings waren 
die nicht wischfest, obwohl für draußen geeignet. Durch reiben löste 
sich der Toner... Aus Zeitgründen musste ich die Löcher schneiden. Sah 
zwar ganz gut OK, war aber alles andere als sauber. Etwas unrund und 
leider ein paar Ecken drin.

Ich würde mich wirklich freuen wenn du noch was zur Frontplatte 
berichten könntest!

Danke :)

[Gerhard O. (gerhard_)]

Hallo,

Nachbauer schrieb:
> Vorweg, das Projekt sieht klasse aus!
>
> Mich interessiert die Frontplatte: Welche Folie hast du genommen
> (Hersteller/Typ) und wie ist die Haltbarkeit?
Das Frontplatten Design (Abracom) druckte ich auf meinen Roland MFJ-985 
Tintendrucker auf guten, dünnen Photopapier auf. Darüber brachte ich 
eine rauhe selbstklebende Plastikfolie auf wie sie für den Schutz von 
aussen aufgebrachten Schildern verwendet werden. Ich bezog sie von einer 
Schilderfirma in der Stadt(Edmonton) und mir sind aber leider Fabrikat 
und Bestellnummer nicht bekannt. Um das Photopapier auf der Frontplatte 
aufzukleben verwendete ich 3M 467 doppelseitig auftragbare High-Tech 
Adhesive Folie.
>
> Wie hast du die (kleinen) Löcher gemacht? Gestanzt oder geschnitten? Und
> so passend zum Untergrund, da ist ja fast keine Abweichung?
Das hat mehr mit der Art der Frontplattenbeschriftung zu tun die 
tolerant für kleine Abweichungen ist. Die kleinen Löcher bohrte ich mit 
normalen Spiralbohrern. Die Löcher für die Tasten mit einen 
Stufenbohrer. Das große Loch für die Anzeige machte ich mit einer 
kleinen Tischfräse (6.35mm vierflutiger Schneider) und Drehteller. Die 
Rückseite der Frontplatte mußte ich etwas dünner fräsen weil sie für die 
LEDs zu dick war. Mit einem 3D Printer wurde der Anzeigerahmen für die 
Zeigeranzeige hergestellt der auch eine passende Aussparung für die 2" 
Glasscheibe hat. Ich überlege noch diesen Rahmen durch einen klaren 
Ersatz auszuwechseln um Versuche mit einer SMD LED Seitenbeleuchtung 
machen zu können.
>
> Vor zwei Jahren habe ich mal Folien von Avery benutzt, allerdings waren
> die nicht wischfest, obwohl für draußen geeignet. Durch reiben löste
> sich der Toner... Aus Zeitgründen musste ich die Löcher schneiden. Sah
> zwar ganz gut OK, war aber alles andere als sauber. Etwas unrund und
> leider ein paar Ecken drin.
Damit hatte ich früher ähnlich schlechte Ergebnisse.

Oh ja. Die Löcher in der Folie. Um saubere Löcher in die Aufgebrachte 
Folie zu machen verwende ich runde und spitze Uhrmacherfeilen. Das geht 
sehr einfach indem man die Folie mit der scharfen Spitze durchstößt und 
dann mit etwas Gefühl die Ränder des Lochs ausfeilt. Man muß aber 
aufpassen nur von oben nach unten zu feilen damit die Folienhaftung 
nicht beeinträchtigt wird. Das machte ich für die LED-Löcher und 
Drucktasterlöcher. Die Ausparung für die Anzeige machte ich mit einen 
scharfen, neuen X-Acto Messer. Hinter der Folie in der Ausparung klebte 
ich noch einen auf der Drehbank hergestellten Sehr dünnen Alu-Ring ein, 
um der Folie einen besseren Halt zu geben.
>
> Ich würde mich wirklich freuen wenn du noch was zur Frontplatte
> berichten könntest!
Gerne geschehen. Nur weiß jetzt jeder etwas mehr über Gerhards 
"Laborgeheimnisse";-)
>
> Danke :)

[Gerhard O. (gerhard_)]

2aggressive schrieb:
> Gerhard O. schrieb:
>> Da sich in 20 Jahren kein Schlamm gebildet hat, bestände
>> höchstwahrscheinlich auch kein Risiko den Einperltopf direkt auf den
>> Boden zu stellen.
> Lass das Ding da oben! Du möchtest niemals Schlamm im Sensor, never
> touch a runn....

Hast wahrscheinlich recht. Allerding scheint in jeinen Fall Schlamm noch 
kein Problem zu sein weil das Erdreich und Sand das Wasser zu filtern 
scheint.

Aber das Problem löste ich softwareseitig, wie von Wolfgang 
vorgeschlagen, durch eine vom Nullpunkt abweichende Offset. Mit dieser 
Lösung kann ich leben.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Falls es jemand interessiert, werden in der unten angegebenen Link die 
Gegebenheiten und einige Aspekte und Probleme mit der hydrostatischen 
Meßmethode ausführlich behandelt:

https://www.baumer.com/medias/__secure__/Baumer_Hydrostatic_Level_Measurement_Guideline_V1.10_DE.pdf?mediaPK=8995611574302

Gerhard

[Gerhard O. (gerhard_)]

Moin,

Kurzer Erfahrungsbericht:

Die Anzeige ist nun seit über drei Jahren in Dauerbetrieb und lief bis 
auf den Pumpenmotor bisher vollkommen Fehlerfrei. Interessanterweise 
entwickelte der Pumpenmotor nach ungefähr einem Jahr ein kurioses 
Anlaufproblem. Die im ersten Teil gezeigte Pumpe war ein sehr leise 
laufender 12V Typ, der über einen N-Kanal MOSFET mittels PWM angesteuert 
wird. Nach ungefähr einem Jahr bemerkte ich zufällig, daß die Pumpe beim 
Einschalten zwar leise summte, aber das charakteristische Pumpengeräusch 
war nicht mehr hörbar.

Da der uC den Motor sanft anlaufen lässt, hat der Pumpenmotor 
anscheinend nicht mehr genug Drehmoment zum Anlaufen. Darauf 
parametrisierte ich die Anlauf PWM höher. Auch das half nichts. Die 
Pumpe wollte in der Installation einfach nicht mehr zuverlässig 
anlaufen. Daraufhin baute ich sie aus und testete sie elektrisch am 
Labortisch mit einem LNG und sie lief anscheinend zumindest ohne 
pneumatische Last ohne Probleme immer an. Ein Ohmmetertest des 
Kommutators zeigte beim Drehen keine Wicklungsprobleme auf.

Ein Problem mit der PWM Ansteuerung? Mit dem Oszi geprüft konnte ich 
nichts Auffälliges beobachten. Das Schalten des Transistors war in 
Ordnung. Auch die Stromversorgung. (Der Motor wird über die ungeregelte 
Netzteilspannung versorgt). Nach dem Wiedereinbau lief die Pumpe wieder 
eine Zeitlang, bis sie dann bald wieder dieselben Zicken machte. Eine 
Erhöhung des Anfahr-PWM-Tastverhältnis brachte auch nicht den 
gewünschten Erfolg. Auch mit 100% PWM Tastverhältnis wollte das 
vermaledeite Ding nicht mehr brav mitspielen. Was nun?

Ich entschied mich dann endlich die Pumpe gegen ein 6V Modell 
auszuwechseln und passte die PWM Parametrisierung entsprechend an. Mit 
diesem Motor hatte ich bisher noch keine Probleme. Diese Pumpe ist 
leider etwas lauter, obwohl es im Keller keine Rolle spielt. Da der 6V 
Motor eine kräftigere Wicklung hat, ist höchstwahrscheinlich der 
mögliche Drehmoment höher, da beim Anfahren mehr Strom fließt. 
Jedenfalls scheint hier ein Motor mit weniger Betriebsspannug 
zweckmäßiger zu sein und hat mehr Reserven über Zeit. Allerdings vermute 
ich, daß sich die Bürsten möglicherweise schneller abnutzen.

Da der Originalmotor ein Ausschlachtteil war, hatte ich auch keine 
Ahnung wie viele Betriebsstunden das Teil schon auf'm Buckel hatte. 
Vielleicht war es von Anfang schon in seinen letzten Zügen. Den 
Datenblättern nach, haben diese Art Pumpen auch nur eine beschränkte 
Lebenszeit von ein paar tausend Stunden Betriebszeit. Momentan läuft die 
Pumpe am Tag 32 mal sieben Sekunden. Sind also etwas über 3.73min per 
Tag. Bei den 3000 angegeben Stunden sollte der Motor schon einige 
Jährchen überstehen. 3.73m/d errechnen übrigens auf 3khr bezogen, über 
120 Jahre mögliche Betriebsdauer.

Mal sehen... ist natürlich kein großes Malheur wenn die Pumpe nach 
einigen Jahren wieder schlapp macht. Die 3000 angegeben Betriebsstunden 
sind m.W. Dauerbetrieb bei nominaler Belastung. Notfalls könnte ich auch 
den Laufintervall noch etwas verlängern. Die Pumpen haben ja zum Glück 
sehr erschwingbare Preise.

Da sich der langsame Druckverlust erst nach einigen Stunden bemerkbar 
macht, stellte ich den automatischen Laufintervall auf 45min ein. Das 
war vor zwei Jahren. Mit den Ventilen hatte ich übrigens bisher keine 
Umstände und die Anzeige läuft zufriedenstellend.


Fortsetzung folgt...