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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Füllstand messen


Autor: Karl-j. B. (matrixman)
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Hallo!

Ich bin mir gerade am überlegen wie ich am besten den Füllstand in einer 
Wasserzisterne messen könnte. Der Wasserstand in der Zisterne ist 
maximal 1,80m hoch.

Ich habe mir schon überlegt ob ich mit einem kleinen schlauch, welcher 
von meiner Steuerung (1m vom Tank entfernt) bis nach unten in den Tank 
führe. Dann könnt ich mit des Drucksensors MXP2050GP (von Reichelt) in 
meiner Steuerung den Wasserdruck und dadurch die Füllhöhe messen.

Hat jemand schon Erfahrungen mit einer solchen Messmethode gemacht? Oder 
Tipps?

Ich weiß das es auch noch eine möglichkeit zum messen per Ultraschall 
geben würde. Davon bin ich aber nicht so überzeugt da ich 1. elektrische 
Leitungen in den Tank führen müsste und 2. entsteht in dem Tank 
Kondenswasser, welches dann laufend auf die Sensoren gehen würde.

Mfg Karl

Ps.: Wie könnte ich am besten die 0-40mV in 0-5V umwandeln um sie dann 
per Analogeingang mit einem AVR zu verarbeiten können? Ich denke mal ein 
OP wäre da am besten?!

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
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Das Thema gab es schon ==> Forensuche!
(Das Problem scheint irgendwie regelmässig aufzutreten....)

Einfachste Methode: Styroporklotz mit einem Stab versehen, der oben aus 
der Zisterne guckt.
Der Stab ist so lang, wie die Zisterne tief ist (1m80).
Am Stab bringt man dann noch ein paar Markierungen an und kann so den 
Füllstand optisch ablesen...
Elektronische Varianten hatten meist mit konzentischen Edelstahlrohren 
zutun, die als Kondensator mit veränderlicher Kapazität arbeiten.

Autor: Jannik_ (Gast)
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Ps.: Wie könnte ich am besten die 0-40mV in 0-5V umwandeln um sie dann
per Analogeingang mit einem AVR zu verarbeiten können? Ich denke mal ein
OP wäre da am besten?!

Also das ist das einzige wozu ich was sagen kann.. :)
Ich könnte dir hier auch nur zu einem Strom-Spannungswandler raten 
mittels OP. Da ist man mit zwei bauteilen dabei. anschließend ein A/D 
wandler.. und evtl. ein Parallel/Seriell wandler, wenn du an Portpin´s 
sparen möchtest^^

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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>zu einem Strom-Spannungswandler
Wieso?
Es reicht eine Spannungsverstärkung von 125. Strom interessiert hier 
überhaupt nicht.

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Kleine Warnung: Wenn du über den Luftdruck in deinem Schlauch die 
Füllhöhe bestimmen möchtest, musst du öfters mal Luft "nachpumpen" weil 
sich die Luft im Wasser "auflöst". Irgendwann stimmt dann überhaupt 
nichts mehr.
Kannste aber (vor einer Messung) mit einer Aquariumpumpe machen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Winfried (Gast)
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Hier mal die alten Threads, sind nicht so leicht zu finden:

Beitrag "Wasserstandmessung"
Beitrag "Wasserstandmessung: anderes Problem"
Beitrag "füllstand"

Autor: Sonic (Gast)
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Das Ultraschallprinzip kann ich nicht empfehlen! Wir haben einige 
solcher Messungen und ich muss sagen die sind sehr komplex! temperatur, 
Störechos, Leistung des Senders usw. beeinflussen das Messergebnis.
Die oben angesprochenen Kapazitiven Messungen sind zwar zuverlässig, 
aber teuer.
Die Methode, den Wassrdruck ganz unten am Boden zu messen ist die 
einfachste. Da genügt es, einen Schlauch oder Rohr aus dem Behälter zu 
legen. Nachteil: der Messumformer muss auf Bodenhöhe (oder tiefer) des 
Behälters sitzen.
Die mechanische Variante mit dem Stab ist natürlich konkurrenzlos 
einfach und billig.
Du kannst auch einen transparenten Schlauch außen am Behälter 
hochziehen, dann siehst du den Füllstand auch.

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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Es gibt auch noch die Möglichkeit, ein Flachband-Kabel in den Tank zu 
halten, wobei die einzelnen Adern immer etwas kürzer sind (schlecht zu 
beschreiben irgendwie).
Es ist dann so, dass eine Ader immer im Wasser ist und die anderen je 
nach Pegelstand. Bei der Methode gibt es aber das Problem, dass das 
Kabel auf Dauer weggammelt. Ausserdem ist die Auflösung nicht wirklich 
groß...

Autor: Marc989 (Gast)
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Wenn du eine gute Möglichkeit gefunden hast,
poste doch bitte wie du es umgesetzt hast. Ich möchte sowas im frühling 
auch machen.
Ursprünglich hatte ich mal überlegt es mit 16 kontakten (drahtfühler) zu 
machen die je nach wasserstand über oder unter wasser sind. dann einen 
minimalen stom (gepulst) durchs wasser und die kontakte unter wasser 
liefern dann diesen kleinen strom wieder zurück, die anderen 
"hoffentlich" nicht. Dann Auswertung und fertig.

Gruß Marc989

Autor: Sonic (Gast)
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Ach ja.. oben hat jemand was von Luft nachpumpen gesagt.
Wenn Luft <2bar komprimiert wird (was hier der Fall wäre) wird die 
Anzeige extrem unlinear! Größenordnung 10..50%.

Autor: Marc989 (Gast)
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Stab und Schlauch, wenn ich das immer lese. Schon mal daran gedacht, 
wenn die Zisterne, wie bei mir, ca 2m unter der Terasse verbaut ist, 
abgedeckt mit einer schweren Platte? Wo soll dann von aussen was 
sichtbar sein.

Autor: Sonic (Gast)
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Das ist der Nachteil dabei.
In deinem Fall wäre das kapazitive Messprinzip am sinnvollsten. Nimm ein 
Edelstahlrohr das bis unten kurz über den Boden reicht, spanne einen gut 
isolierten Draht in der Mitte des Rohres nach unten. Nun hast du einen 
veränderlichen Kondensator, dessen Kapazität (pF-Bereich) sich mit dem 
Füllstand ändert. Wenn du das jetzt mit einer kapazitiven Messbrücke 
auswertest kriegst du eine prima Messung. Das Ganze ist zwar nicht 
besonders linear, lässt sich aber per µC linearisieren.

Autor: unsichtbarer WM-Rahul (Gast)
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Der Stab guckt natürlich oben irgendwo raus...

Bei grossen Öltanks benutzt man ja auch das Prinzip mit einem Schwimmer, 
der über eine "Leine" und einer Umlenkrolle einen Zeiger entlang einer 
Skala bewegt.

Autor: Marc989 (Gast)
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Ahh,
da kommen mir wieder erinnerungen aus der studienzeit. Danke Sonic, den 
ansatz werd ich mal irgendwann probieren. Mal sehen wie sich das mit 
regenwasser verhällt. Will ja auch nur einen ungefähren zustand, grad im 
sommer, wenns lang trocken ist :-))

Marc989

Autor: Sonic (Gast)
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Wir haben dieses Messprinzip seit den 70ern erfolgreich bei Wasser (auch 
destilliert und Abwasser), Öl, Diesel, und, und, und, im Einsatz, das 
Dielektrikum, in deinem Fall Wasser, bestimmt den Abgleich des Teiles. 
Eine Reinigung wird bei einer Zisterne wohl so alle 3 bis 5 Jahre nötig 
sein, dazwischen kann man das mit neuabgleich kompensieren.

Autor: markus (Gast)
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wie wäre es, wenn man das gewicht der tonne misst? je nach gewicht hat 
sie entsprechenden füllstand... welcher füllstand bei welchem gewicht 
eintritt muss man eben hochrechnen...

Autor: Tim (Gast)
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Die Idee mit dem Messkondensator würde ich auch vorschlagen. Ein sehr 
beliebtes Mittel der Regelungstechnik.
Die Idee mit dem Schlauch (Druckmessung) wird sehr schwer umzusetzen 
sein, da man ebenfalls die Druckveränderung bei Temperaturänderung 
beachten müsste. Du müsstest also immer auch die Temperatur messen und 
in deine Rechnung mit einbeziehen... Nunja, ich frage mich gerade, ob 
das denn wirklich sooo viel ausmacht... Mal nachrechnen...

Autor: Tim (Gast)
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Da fällt mir noch etwas ein: Wenn du den Füllstand nur ganz ungefähr 
brauchst (etwa: leer, viertel voll, halb voll...) würde ich kleine 
Messstellen in die Zisterne setzen und dann über eine Art 
Widerstandsmessung die ungefähre Füllmenge bestimmen. Ist wahrscheinlich 
immer noch die einfachste Lösung. Ich weiß nicht, ob zwei benachbarte 
Sensoren sich beeinflussen, aber das kann man vernachlässigen, wenn man 
immer nur die Sensoren betrachtet, die gerade nicht leiten.

Autor: Reiner (Gast)
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"Ich weiß das es auch noch eine möglichkeit zum messen per Ultraschall
geben würde. Davon bin ich aber nicht so überzeugt da ich 1. elektrische
Leitungen in den Tank führen müsste und 2. entsteht in dem Tank
Kondenswasser, welches dann laufend auf die Sensoren gehen würde."

Besorge Dir einen Ersatzsensor eines Echolots und baue den in einen 
Schwimmer ein.  Die Dinger sind wasserdicht vergossen; Kondenswasser 
macht da nichts aus.  Die einzige Leitung die reingeht ist ein dünnes 
Koaxkabel.

Autor: Karl-j. B. (matrixman)
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wow erstemal danke erstmal an alle für die vielen Antworten!

@unsichtbarer WM-Rahul: die Methode mit dem Flachbandkabel hab ich mir 
ganz am Anfang auch schon überlegt. Aber habs dann aufgrund der 
Haltbarkeit dieser Lösung wieder aufgegeben.

@Marc989: Ich will das ganze dann später auch noch ausbauen das mir die 
Steuerung eine Pumpe und eine Ventilinsel ansteuert welche dann meinen 
Garten gießt! Der zweite Teil kommt aber erst im Frühling. Ich kann aber 
gerne meine Lösung früher schon veröffentlichen.

Das mit dem Kondensator klingt nicht schlecht! Aber ich denke wenn ich 
(so wie oben schonmal beschrieben) den Drucksensor (mit der Wandler 
Elektronik oder einem MC) dicht verpacke und unten in den Tank lege 
hätte ich die einfachste Lösung, der Druck müsste linear ansteigen 
(0,1Bar / 1m !?) und dann muss ich auch nichts umrechnen. Wenn ich vor 
meinen Sensor noch einen kleinen Filter oder ein Art mit destiliertem 
Wasser gefüllten Luftballon) befestige dann muss ich ihn nicht einmal 
reinigen.

mfg Karl



Autor: Jörg B. (manos)
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Karl-j. B. wrote:

> hätte ich die einfachste Lösung, der Druck müsste linear ansteigen
> (0,1Bar / 1m !?) und dann muss ich auch nichts umrechnen. Wenn ich vor
> meinen Sensor noch einen kleinen Filter oder ein Art mit destiliertem
> Wasser gefüllten Luftballon) befestige dann muss ich ihn nicht einmal
> reinigen.
Linear ist nicht nötig, nur berechenbar sollte der Anstieg sein - für 
alles andere gibt es µC's.

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