Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazative Wassererkennung ?


von Achim M. (diode1964)


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Hallo
mich würde interessieren wie so eine Wassererkennung bzw welche Bauteile 
für so was in Frage kommen ?
Sagen wir z.B. bei einem Kaffeevollautomat.Da wird der Wasserstand ohne 
Magnet ohne Reed erkannt.

Es sind wahrscheinlich mehere Bauteile. Ich will eigentlich wissen ob 
das über Widerstand oder sonst was erkannt wird.
danke

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Achim M. schrieb:
> will eigentlich wissen ob das über Widerstand

Natürlich nicht, sonst wäre es eine resistive Wassererkennung mit 
Elektroden.

> oder sonst was erkannt wird.

Über die Änderung der Kapazität einer Metallfläche gegenüber der 
Umgebung, wenn hinter einer Isolationsschicht Wasser oder Luft ist, 
ermittelt durch ein Wechselspannungssignal. Prinzip Touch Button.

von Jobst Q. (joquis)


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Man kann es auch über das Gewicht des Tanks erkennen. Ist exakter als 
kapazitiv und linear von ganz leer bis ganz voll.

Bei großen Tanks über den Druck.

: Bearbeitet durch User
von Achim M. (diode1964)


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Michael B. schrieb:
> Achim M. schrieb:
>> will eigentlich wissen ob das über Widerstand
>
> Natürlich nicht, sonst wäre es eine resistive Wassererkennung mit
> Elektroden.
>
>> oder sonst was erkannt wird.
>
> Über die Änderung der Kapazität einer Metallfläche gegenüber der
> Umgebung, wenn hinter einer Isolationsschicht Wasser oder Luft ist,
> ermittelt durch ein Wechselspannungssignal. Prinzip Touch Button.

Ok und gibt es da bestimmte Bauteile die eine Metallfläche haben und die 
eben durch Signale den Zustand melden ?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Achim M. schrieb:
> Sagen wir z.B. bei einem Kaffeevollautomat.
Dort geht das z.B. kapazitiv:
- 
https://www.juraprofi.de/Melitta-Ersatzteile/Sensoren-und-Sicherungen/Sensor-Wasserstand-Melitta-Kaffeevollautomat::17571.html

Und da siehst du dsnn auch, wie viele Bauteile nötig sind.

von Achim M. (diode1964)


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Lothar M. schrieb:
> Achim M. schrieb:
>> Sagen wir z.B. bei einem Kaffeevollautomat.
> Dort geht das z.B. kapazitiv:
> -
> 
https://www.juraprofi.de/Melitta-Ersatzteile/Sensoren-und-Sicherungen/Sensor-Wasserstand-Melitta-Kaffeevollautomat::17571.html
>
> Und da siehst du dsnn auch, wie viele Bauteile nötig sind.

Oder die hier

von Achim M. (diode1964)


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bei meinem Foto sieht doch lonks ein rechteckiges Feld.
Ist das Feld dafür da den Wert zu ermitteln ?

von Michael B. (laberkopp)


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Achim M. schrieb:
> Ok und gibt es da bestimmte Bauteile die eine Metallfläche haben und die
> eben durch Signale den Zustand melden ?

Na ja, zwischen Metallfläche und Signal ist eine handvoll high tech.

von Klaus H. (hildek)


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Achim M. schrieb:
> Ok und gibt es da bestimmte Bauteile die eine Metallfläche haben und die
> eben durch Signale den Zustand melden ?

Man hat zwei Elektroden, z.B. auf der Außenwand des Kunststoffbehälters. 
Man misst die Kapazität. Da das ε_r von Luft 1 ist und das von Wasser 
etwa 80, gibt eine deutlich unterscheidbare Kapazität ja nach 
Wasserstand. Das ist auch das Prinzip eines Touch Buttons.
Ich weiß jetzt nicht, ob es fertige ICs gibt, die Touch Button Variante 
habe ich jedoch schon mal mit einem Tiny25 umgesetzt. Damit ließe sich 
der Wasserstand <1cm Auflösung bestimmen. Es hängt allerdings deutlich 
von den Elektroden ab - Größe, Anordnung. Ich hatte einfach ein Stück 
zweiadriges, dünn isoliertes Kabelstück verwendet. War nur ein 
Versuchsaufbau, um zu sehen, ob man damit mal was anfangen könnte ...

von Achim M. (diode1964)


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Michael B. schrieb:
> Achim M. schrieb:
>> Ok und gibt es da bestimmte Bauteile die eine Metallfläche haben und die
>> eben durch Signale den Zustand melden ?
>
> Na ja, zwischen Metallfläche und Signal ist eine handvoll high tech.

Ok ist dann wohl keine einfache Schaltung.
Dann wird man wohl kaum so einen Defekt finden.
Ich habs mir einfacher vorgestellt. Rep lohnt eh nicht da so ein Teil um 
die 30€ kostet.
Aber für mich war erst mal wichtig ungefähr zu verstehen wie das ganze 
funktioniert.
Danke euch

von Achim M. (diode1964)


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Klaus H. schrieb:
> Achim M. schrieb:
>> Ok und gibt es da bestimmte Bauteile die eine Metallfläche haben und die
>> eben durch Signale den Zustand melden ?
>
> Man hat zwei Elektroden, z.B. auf der Außenwand des Kunststoffbehälters.
> Man misst die Kapazität. Da das ε_r von Luft 1 ist und das von Wasser
> etwa 80, gibt eine deutlich unterscheidbare Kapazität ja nach
> Wasserstand. Das ist auch das Prinzip eines Touch Buttons.
> Ich weiß jetzt nicht, ob es fertige ICs gibt, die Touch Button Variante
> habe ich jedoch schon mal mit einem Tiny25 umgesetzt. Damit ließe sich
> der Wasserstand <1cm Auflösung bestimmen. Es hängt allerdings deutlich
> von den Elektroden ab - Größe, Anordnung. Ich hatte einfach ein Stück
> zweiadriges, dünn isoliertes Kabelstück verwendet. War nur ein
> Versuchsaufbau, um zu sehen, ob man damit mal was anfangen könnte ...

Naja bei manchen Behältern sind keine zusätzlichen Bauteile, nur glatter 
Kunststoff.

von H. H. (Gast)


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Achim M. schrieb:
> Oder die hier

https://www.mikrocontroller.net/attachment/604193/WasserstndplatineWMF800.jpg

Erstaunlich aufwändig, sogar mit µC.

Wozu der Analogmultiplexer wohl dienen mag?

von Klaus H. (hildek)


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Achim M. schrieb:
> Naja bei manchen Behältern sind keine zusätzlichen Bauteile, nur glatter
> Kunststoff.

Wie man das im dem Fall lösen würde, weiß ich auch nicht. Die Elektroden 
könnten vermutlich sogar an der Innenseite des Gerätes, direkt hinter 
dem Wasserbehälter sein. Da würden vermutlich zwei Kupferstreifen 
ausreichen. Oder im (undurchsichtigen) Wasserbehälter mit eingegossen 
sein.

Ich sage ja nicht, dass man es so gemacht hat. Man könnte aber nach so 
was suchen, die Elektroden könnten gut versteckt, müssen aber letztlich 
irgendwo angeschlossen sein.

von Achim M. (diode1964)


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Da klebt die Platine und daneben ist der Wassertank

von Klaus H. (hildek)


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Markiere mal, was in dem Bild der Wassertank ist. Vermutlich genau da, 
wo die Platine aufgeklebt ist?
So wie es aussieht, sind nirgends externe Anschlüsse, die drei auf dem 
Steckverbinder sind VCC, GND und das Auswertesignal.

Ich hatte irgendwie verstanden, dass angezeigt wird, wie viel Wasser 
noch drin ist. Dem ist wohl nicht so.
Ich vermute hier einfach, dass auf der Unterseite der Platine zwei 
Kupferflächen als Kondensator sind und genau über die nach dem 
Touch-Button-Prinzip die Auswertung erfolgt, also die Kapazitätsänderung 
feststellt, wenn Wasser dahinter ist oder nicht.

von Rainer W. (rawi)


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Achim M. schrieb:
> Es sind wahrscheinlich mehere Bauteile. Ich will eigentlich wissen ob
> das über Widerstand oder sonst was erkannt wird.

Richtig - die Wassererkennung dürfte wohl über "sonst was" passieren. 
Sonst müsste es Elektroden geben, die elektrisch mit dem Wasser 
verbunden sind. Oder siehst du irgendwo Elektroden, die ins Wasser 
ragen.

Achim M. schrieb:
> Oder die hier

Schon die Art des Einbaus wirkt sich darauf aus, ob sie das Wasser im 
Tank erkennen kann.

Achim M. schrieb:
> Ok ist dann wohl keine einfache Schaltung.

Sooh kompliziert ist die nun wirklich nicht. Zeichne dir einfach einmal 
den Schaltplan auf und guck dir ein paar entscheidende Signale an.

Achim M. schrieb:
> Dann wird man wohl kaum so einen Defekt finden.

Was ist denn dein eigentliches Problem?

Achim M. schrieb:
> Ist das Feld dafür da den Wert zu ermitteln ?

Das Feld ermittelt bestimmt nicht direkt den Wert. Über das Feld wird 
wahrscheinlich ein Feld erzeugt, dass sich durch den Einfluss des 
Wassers verändert. Diese Wirkung des Wassers wird von der Elektronik zur 
Erkennung genutzt.

: Bearbeitet durch User
von Achim M. (diode1964)


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Ja der Tank sitzt links neben der Seite wo die Platine aufgeklebt ist.
Der Fehler ist das nicht !! erkannt wird wann der Tank leer ist.Voll 
wird erkannt aber nicht leer.

von Jobst Q. (joquis)


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Achim M. schrieb:
> Ja der Tank sitzt links neben der Seite wo die Platine aufgeklebt ist.
> Der Fehler ist das nicht !! erkannt wird wann der Tank leer ist.Voll
> wird erkannt aber nicht leer.

Wurde das denn vorher erkannt, ob der Tank leer ist? War die Anzeige 
analog oder nur digital (ja/nein)?

Die kleine Elektrodenfläche auf der Platine kann ja nur den Wasserstand 
in der Nähe detektieren, also da, wo sie angebracht ist.

Gibt es vielleicht eine Erkennung für voll und eine andere für leer?

von Thomas W. (Gast)


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Bei fast allen aktuellen Kaffeemaschinen sind mehrere TOF-Sensor 
eingebaut (die Dinger sind sehr billig geworden). Die Pegel-Messung ist 
kontaktlos und einfach.

Kontakt mit Wasser muss schon vermieden werden (wg. Lebensmittel).

Gruesse

Th.

von Achim M. (diode1964)


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Ähm, das Teil ist aus einer Kaffeemaschine. Wenn man die Maschine 
einschaltet und der Tank ist leer, dann heizt sie nicht auf. Wenn man 
Wasser in den Tank gibt wird Wasser erkannt, Maschine heizt auf.Wenn man 
dann Kaffee bezieht dann pumpt die Pumpe auch weiter wenn der Tank leer 
ist weil die Leererkennung nicht funktioniert.Man müsste also immer 
darauf achten das Wasser im Tank ist.

von Lutz V. (lutz_vieweg)


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Neben Produktwerbung findet sich unter 
https://www.drurylandetheatre.com/de/capacitive-liquid-level-sensor-work/ 
auch einiges an Erklärung und ein Video zum Prinzip der kapazitiven 
Füllstandsmessung.

von Carypt C. (carypt)


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ich könnte mir vorstellen, daß die unterschiedliche kapazität in 
frequenzänderung eines oczillator umgewandelt wird, vielleicht gibts 
hoch- und tiefpässe danach oder gleichrichtung, pulsweitenmodulation, 
ladungsspeicher, ich weiß nicht, ziel wird sein eine schaltspannung zu 
erreichen um eine determinierende schaltschwelle zu überwinden. es gibt 
da sicher viele möglichkeiten. ich bin leider nicht vom fach.

https://docplayer.org/67704598-Sensorik-fuer-datentechniker-eine-praxisorientierte-einfuehrung.html

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Achim M. schrieb:
> Oder die hier

Ja, der 8-polige Sensorchip ist gut zu erkennen.
Warum der ATtiny24A das nicht gleich mit erledigt, sondern ein extra 
Chip nötig wird, erschließt sich mir nicht.

von Fred R. (Firma: www.ramser-elektro.at/shop) (fred_ram)


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von Thorsten S. (whitejack)


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Achim M. schrieb:
> mich würde interessieren wie so eine Wassererkennung ...

Möchtest du Wasser wirklich "erkennen", also separiert unter vielen 
anderen Flüssigkeiten oder nur wissen ob Wasser da oder nicht.

Achim M. schrieb:
> Sagen wir z.B. bei einem Kaffeevollautomat.Da wird der Wasserstand ohne
> Magnet ohne Reed erkannt.

Nope, ist nicht generell so. Zudem wird dort der Wasserstand nicht 
zwingend erkannt, sondern nur ob leer oder nicht. Also weitere Frage:
Oder möchtest du einen Wasserstand "erkennen" messen?

Achim M. schrieb:
> Ich will eigentlich wissen ob
> das über Widerstand oder sonst was erkannt wird.

Gibt mehrere Möglichkeiten für alle in frage kommenden Auslegungen 
deiner Anfrage.

Rückfrage: Oder geht es dir um eine kapazitive Variante festzustellen ob 
Wasser vorhanden ist oder nicht!?

Dann wäre das:

https://de.aliexpress.com/item/32787456276.html?

als Beispiel, eine sehr gute und günstige Variante und es ist nur ein 
"Bauteil". Bleibt alles offen, zum Thema technische Ansprüche jeglicher 
Art an das "Bauteil" wie Abmessungen, Schutzart, Versorgung, 
Funktion....

TS

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Achim M. schrieb:
> Sagen wir z.B. bei einem Kaffeevollautomat.Da wird der Wasserstand ohne
> Magnet ohne Reed erkannt.

Was für magnetische Eigenschaften erwartest du von Wasser, die sich 
deutlich genug von Luft unterscheiden?

Das Erkennungsprinzip muss auf Eigenschaften des Wassers beruhen, die 
sich deutlich von Luft unterscheiden, z.B. auf die relative 
Permittivität ε_r, den Brechungsindex, die Absorption, die Dichte oder 
die akustische Impedanz, um die wichtigsten zu nennen.

von H. H. (Gast)


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Rainer W. schrieb:
> Was für magnetische Eigenschaften erwartest du von Wasser, die sich
> deutlich genug von Luft unterscheiden?

NMR ;-)

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