Kann mir jemand Tips für die Wasserstandserfassung (Tank-Leer-Meldung reicht) bei einer Espressomaschine geben, über atmel mega32? Ich habe von Elektronik keine Ahnung, kann nur Schaltungen nachbauen, deshalb müsste auch ein Schaltplan her. Es geht um eine kleine Gaggia Coffee, das folgende Bild zeigt den entnehmbaren, quaderförmigen Tank hinter den Tassen: http://shop.tuttocaffe.de/images/m_841294_l.jpg (dort, wo MAX steht). Die Anforderungen: möglichst keine mechanischen Änderungen am Tank, Tank muss leicht entnehmbar bleiben, keine mit dem Tank verbundenen Kabel, unsichtbarer Einbau an Maschine, preiswert. Es reicht eine Leer-Meldung. Der Tank ist oben offen, darüber ist ein Metallblech, an dem man den Sensor einbauen kann. Der Tank kann um ca 5 mm angehoben werden. - kabelgebundener, am Tank angebauter Schwimmerschalter scheidet wegen Optik und Kabel aus. - Reed-Schalter a la Senseo-Kaffeemaschine (ein schwimmender Magnet im Tank) finde ich nicht als Bauteil. Kennt jemand eine Bezugsquelle? - Ultraschallsensor über Tank scheidet wegen dem geringen Abstand zum Wasser, dem Preis und der aufsteigenden Feuchtigkeit aus (im Tank endet ein heisser Schlauch vom Dampfventil, der das Wasser aufheizt). - Für Widerstandsmessung habe ich keine Schaltung gefunden, nur den Hinweis: "hochfrequente Wechselspannung wegen Vermeidung von Elektrolyse nehmen" (Trinkwasser). Hat jemand eine Schaltung? - Drucksensor unter dem Tank scheitert am Preis. - Kapazitive Messung. Muss man dazu eine Kabelkonstruktion (den Kondensator) eintauchen, oder ginge das auch durch den Tank hindurch mit zwei langen Alustreifen, die direkt neben oder unter den Tank isoliert an die Maschine geklebt werden? Die Maschine ist aus Metall, die Tankwand ca 1 mm entfernt und 3 mm dick (Plastik). Schaltung habe ich folgende gefunden: http://www.atx-netzteil.de/kapazitiver_sensor.htm Bezüglich Widerstandsmessung und kapazitiver Messung wäre ich sehr dankbar für Hinweise, wie das mit so wenig externen Bauteilen wie möglich zu realisieren ist.
Ich würds reflexoptisch machen. Die Wasseroberfläche als Spiegel verwenden. Oder übers Gewicht des Tanks. viel mehr bleibt ja nicht... Schaltung habe ich leider keine. Gruß AxelR
>Ich würds reflexoptisch machen. Die Wasseroberfläche als Spiegel >verwenden. Da würde sich ein digitaler Abstandssensor von Sharp anbieten: GP2D12 oder ähnliches.
Ich tendiere zu kapazitiver Messung. Der Aufwand ist etwas höher, es funktioniert aber sehr gut. Da der Tank sowieso aus Plastik ist, hast du keine Probleme. Reflexoptisch ist wahrscheinlich vom Preis her günstiger.
Funktionieren diese reflexoptischen Sensoren tatsächlich als Abstandsmelder im Tank, ist Wasser eine geignete Oberfläche? Und kennt sich jemand mit Piezoelementen aus, könnte man mit einem EPZ-20MS64W von Conrad (Artikelnummer 50 Cent) auch den Druck messen, oder ist das nur ein Signalgeber?
> Artikelnummer 50 Cent
Oops, natürlich Artikelnummer 710385 - LN (50 Cent).
>Funktionieren diese reflexoptischen Sensoren tatsächlich als >Abstandsmelder im Tank, ist Wasser eine geignete Oberfläche? Wieso nicht? Ist ja IR.
Kennst du die Überfüllsicherung an Heizöltanks? Die die der Tankwagen als Abschaltung benutzt? Das ist nur eine Diode die mit Konstantstrom aufgeheizt wird, bei Wärmeabfuhr (in Flüssigkeit getaucht) kühlt sie ab und ändert die Sperrspannung drastisch. Das Ganze funktioniert natürlich auch andersrum. Das heißt: du brauchst eine Konstantstromquelle (50..80mA) und eine Auswerteschaltung der Sperrspannung (habe ich noch nicht drüber nachgedacht).
> Das ist nur eine Diode die mit Konstantstrom aufgeheizt wird, bei
Wärmeabfuhr (in Flüssigkeit getaucht) kühlt sie ab und ändert die
Sperrspannung drastisch
Geniale Idee, aber in diesem Fall wohl nicht möglich, da die
Espressomaschine den Tank selber beheizt: ein "Anti-Tropf-System" leitet
zwischen den Bezügen den heissen Dampf (Überdruck) aus dem Boiler in den
Tank.
Oder einen Laserstrahl (kleiner Pointer) diagonal durch den Behälter schicken und auf der anderen Seite eine Fotodiode. Wenn Wasser drin ist, ist die Lichtbrechung anders und der Strahl trifft nicht auf die Fotodiode. Erst wenn nur noch Luft (oder Plexiglas) zwischen Sender und Empfänger ist schaltet der Empfänger.
Wenn der Tank durchsichtig ist, kann man das auch über die Erkennung des Meniskus (die Krümmung der Wasseroberfläche am Rand) machen. Einfach einen Lichtstrahl rein und messen wo er gebrochen wird. Hängt aber sehr von der Konstruktion des Tanks ab. Blackbird
Könnte man irgendwie preiswert die dämpfende Wirkung von Wasser auf hochfrequente elektromagnetische Strahlung ausnuzten/auswerten? Z.B. eine Drahtspule über den Tank, eine darunter, induzierte Spannung messen?
Angehängte Dateien:
Ein einfacher Füllstandsschalter für Wasser kann auch mit zwei dünnen Drähten,zwei Kondensatoren, einem Oszillator und einem Monoflop mit hochohmigen Eingang aufgebaut werden. Schaltung, siehe Anhang.
> Ein einfacher Füllstandsschalter für Wasser kann auch mit zwei dünnen
Drähten,zwei Kondensatoren, einem Oszillator und einem Monoflop mit hochohmigen
Eingang aufgebaut werden
Vielen Dank für die Schaltung. Verzeihe die Frage von einem
Elektronik-Ahnungslosen: kann man diese Schaltung irgendwie
vereinfachen, wenn ein Mega32 verwendet wird und man alles nutzt, was
der anbietet? So wenig externe Bauelemente wie möglich?
Mit den Elektroden musst du aufpassen. Durch Potentialunterschiede gibt es im Wasser (wenn auch nur ganz schwach) Elektrolyse. Mal davon abgesehen dass das giftig werden kann wird es das Wasser bei längerer Standzeit mit einem üblen Geschmack versehen. Am Besten erst mal ausprobieren. ;-)
Für die Erkennung eines leeren Benzintanks ohne Berührung hätte ich eine einfache Lösung. Fahren, fahren, fahren, stehen_bleiben = Tank_leer ;-) Dirk
ha, dietmar, witzig, genau an sowas hab ich heute morgen, bei meiner espresso maschine , auch gedacht! etwa gleiche bedingungen (tank, nix reinbohren, usw.) meine 1. idee: mit avr von nem streifen alufolie die kapazität messen, per entladung mit zb 1meg widerstd. ; leider macht vermutlich brumm-einstreuung in die hochohmige "elektrode" die messung zu verworren... 2. idee: 2 streifen alu , am 1. 500khz anlegen, am 2. pegel messen, braucht dann 2 pins, 1 dig out, 1 a/d wandler in. das sollte gehen, da wesentlich weniger brummempfindlich. den avr will ich sowieso verwenden, da ich temp.regelung , dampf + wasserpumpe damit steuern will.
>Mit den Elektroden musst du aufpassen. Durch Potentialunterschiede gibt >es im Wasser (wenn auch nur ganz schwach) Elektrolyse. Dafür sind ja die Kondensatoren und der symetrische Oszillator in der Schaltung. Es tritt kein Gleichspannungsanteil zwischen Elektroden auf. Somit auch keine Elektrolyse. >kann man diese Schaltung irgendwie >vereinfachen, wenn ein Mega32 verwendet wird und man alles nutzt, was >der anbietet? So wenig externe Bauelemente wie möglich? Natürlich. Einfach die Wechselspannung mit einem der Timer Pins erzeugen. Der Pin kommt an C3 und der Timer wird auf einige kHz mit 50% Tastverhältnis programmiert. Dadurch entfällt der diskrete Timer, also entfallen U3, C4 und R4. U2 und R2 sind nur zur Entkoppelung und schalten einer Last. Man kann den Anschluss von C1 über einen Vorwiderstand an einen Eingang des Controllers legen. Damit bleiben nur noch C3,C2,C1,R3,R1,R7,U1 und D1. Hinzu kommen ein MCU mit mindestens einem Timer und zwei freien Portpins.
Hallo Dietmar, Teile für Kaffeevollautomaten (wie den Magneten oder den Reed-Kontakt) gibt es bei: www.juraprofi.de , www.coffee-crew.de oder www.dicofema.de Gruß Otto
> den avr will ich sowieso verwenden, da ich temp.regelung , dampf + wasserpumpe damit steuern will. Wir scheinen tatsächlich ähnliches vorzuhaben. Pumpe will ich auch steuern: Aufwärmprogramm, Entkalkungsprogramm, Dosierung (Flowmeter). Ausserdem 25s-Countdown-Zubereitungs-Hilfe: bis 20s grün, dann blinkend, ab 25s rot. Natürlich Regler für Temperatur (weiss noch nicht, ob PID oder hausgemachte Fuzzy Logic). RTC für automatische Einschaltzeiten wäre auch nicht schlecht. Dann noch einstellbare Pre-Infusion und ein ansteckbarer, externer Temperatursensor für den Siebträger. > 2. idee: 2 streifen alu , am 1. 500khz anlegen, am 2. pegel messen, braucht dann 2 pins, 1 dig out, 1 a/d wandler in. das sollte gehen, da wesentlich weniger brummempfindlich. Ich wünchste, ich könnte so etwas auch planen und auslegen :( Danke an die anderen für die Tips!
dann lass es uns doch zusammen angehen... + an entkalkung hatte ich auch schon gedacht :-)
ich habe eine Siemens (war glaube ich Saecco) Maschine, da ist der Tank durchsichtig und im Tank ist ein Schwimmer, ein rechteckiger länglicher Körper. Ich denke der wird in der Maschine optisch erfasst, sowas sollte mit einem Reflexsensor gehen. Wenn der Sensor leer meldet ist noch eine Reserve vorhanden damit eine grosse Tasse noch voll wird.
hab gerade mal kleinen test mit 2 alu-streifen gemacht: rechteck auf 15cm x 2cm alu-streifen, 1cm daneben alustreifen an oszi leerlauf: 0,4 vss mit leerer plasik-flasche drauf: 0,5 vss + flasche mit wasser: 0,8 vss das sollte mit auswertung per a/d wandler locker reichen...
> dann lass es uns doch zusammen angehen...
Ich wäre keine Hilfe: keine Ahnung von Elektronik, keine Ahnung von
Micro-Controllern. Das wird mein erstes Projekt und so wie es aussieht,
wird es zäh wie Kaugummi :)
Hast Du schon einen Temperatursenor ausgewählt? Die "bequemen" Typen
scheinen immer nur bis 100/125 Grad zu gehen. Der vorhandene
Dampfthermostat legt nahe, dass man mit 145 Grad + x planen muss.
Der Test mit dem Kondensator ist ja sehr vielversprechend. Wenn das
klappt, könnte man sogar die Abtropfschale dezent überwachen .
@JojoS:
Die Schwimmer sind Magnete (Reed-Kontakt in der Maschine). Eigentlich
schöne, einfache Lösung, aber schwer im Tank einer nicht dafür
vorgesehenen Maschine anzubringen. Dafür müsste man einen Steigschacht
konstruieren.
temp.sensor : aus 3 dioden in reihe, gibt etwa 1,5v , mit 6mv/° koeff., bequem mit a/d wandler auf etwa 1° genau auszuwerten; (si dioden halten bis 150° ohne probleme aus, die soll-temp. wird bei 120..140° liegen, das sollte also passen; und der preis von 3x 2 ct auch)
+ cpu: tiny26 , interner osz. 1..8mhz, a/d wandler... was will man mehr für 1.50 eu ? nur das programm: in asm oder mal basic versuchen? (zeitkritisch is hier ja nix, also ginge basic auch)
> aus 3 dioden in reihe ... der preis von 3x 2 ct auch
Interessanter Tip. Kannst Du einen Typ empfehlen?
Ich messe den Füllstand eines Wassertanks auch Kapazitiv, einfach 2 Kupferstreifen links und rechts an den Tank und z.b. mit kleinen Federn o.ä. kontaktieren. Zwischen den Kupferstreifen einen Schwingkreis , ich nehme einen recht teuren VCO von Burr Brown wegen der Genauigkeit .Aber ein Billiger VCO z.b. 74HC4046 und den PLL-Teil nicht benutzen sollte für diese Anwendung reichen. An Pin 6 & 7 des 74HC4046 die Kupferstreifen und an Pin 4 eine Frequenz proportional zum Füllstand des Tanks abgreifen. So ganz im groben zur Schaltung :-) Cya Sven
Was spricht gegen die industriellen Lösungen? Die Billige: Auf dem Wasser schwimmt ein kleiner Schwimmer mit Magnet der am Boden des Tanks einen Reed-Kontakt auslöst. Die Standart-Lösung mit vollständiger Levelanzeige: Im Tank hängt ein Schlauch dessen Luftinhalt vom steigenden Wasserspiegel komprimiert wird (befüllen) und vom sinkenden Wasserstand (entleeren des Tanks) dekomprimiert wird. Alles was Du zu Deinem Mega32 dazu brauchst ist ein Drucksensor (Toshiba, IPC, ... ) den Du per ISP ansprichst. Mit noch weniger Elektronik geht nur, wenn Du einen Holzstab in den Tank steckst und nachschaust bis wohin er nass geworden ist.
über sein Gewicht! wenn ich das hier richtig verfolg habe, kam dieser ansatz noch garnicht! dennis
uups, naja - strg f hilft. dennoch denke ich, ist das der einzige ansatz - die zweite frage lautet, wie bekomme ich das kostengünstig hin... d.
> Ich messe den Füllstand eines Wassertanks auch Kapazitiv, einfach 2
Kupferstreifen links und rechts an den Tank und z.b. mit kleinen Federn
Sehr interessant. Welche Genauigkeit erreichst Du damit?
hinter den Atmega32 noch n Enc28j60 und das ganze mit HTCPCP (siehe HTCPCP,http://tools.ietf.org/html/rfc2324) steuern ;) grüüüße da kai _______________________________ >Das ist kein Sinnfreier Beitrag
die "temp." dioden: zb 1n4148 (glasgehäuse, 130° kein problem)
> glasgehäuse, 130° kein problem
Danke. Ich finde wenig Informationen zu dem Thema, speziell zu
Ansprechzeiten und Linearität der Kennlinie von Dioden. Vieleicht sollte
man 5 EUR in einen kalibrierten 1 Wire-Sensor investieren. Der hält zwar
keine 150 Grad aus (zumindest laut Datenblatt), aber zumindest könnte
man so den endgültigen Senor einigermassen kalibrieren? Und den
digitialen Sensor könnte man später gut als externen Sensor benutzen,
damit man auch mal am Auslauf der Brühgruppe messen kann.
bzgl dioden: ansprechzeit: minimal, da chip auf anschlussdraht gebondet, dh, temp. des drahtes ca. = diode lin.: sehr gut, da die 2mv/° eine si-material eigene konstante sind kalibr.: eine ref.messung bei zimmertemp. (zb 21° mit normalem thermometer als referenz), im eeprom speichern; offset dazu entspricht dann der aktuellen temp. ; der absolutwert = genauigkeit is bei dieser anwendung wenig wichtig,, nur die wiederholbarkeit bringts: der kaffee soll immer die mal eingestellte temp haben, ne "127,5°" anzeige wäre...wie die netzwerk-anbindung des ganzen...
> ansprechzeit: minimal, da chip auf anschlussdraht gebondet, dh, temp. des
drahtes ca. = diode
Dann muss man die Anschlussdrähte der drei Dioden mechanisch mit dem
Boiler vebinden (isoliert durch Temperaturleitfolie), nicht die
Glaskörper?
nee, verbinden nicht!!! nur sehr nah dran, draht+glaskörper, aber isoliert: ich papp sie mit silikon drauf...einfach, billig, hält, hitzefest bis 300° , isoliert . ideal. 3 dioden : weil das heizelement nicht überall gleich warm wird (habs mit ir-thermometer abgemessen), daher sind 3 messpunkte imho sinnvoll (zumindest, wenn sie eh fast nix kosten) isolation is nicht kritisch, metallkörper liegt an masse, avr schaltung auch, dann liegt an den dioden max 1,5 v relativ zum metall körper; die zuführung zu den dioden sollte natürlich silion-isolierter draht sein (pvc is bei > 100° nicht so glücklich :-) und die zeitverzögerung der messung is sicher geringer, als die reaktion der original verbauten mechanischen temp.schalter !!!
> 3 dioden : weil das heizelement nicht überall gleich warm wird
In der Tat. Bei meiner Gaggia ist das so: unten kommt kaltes
Frischwasser rein (und bleibt erst mal unten), das Wasser für den Bezug
fliesst in der Mitte des Boilers über ein Röhrchen im Boiler ab, oben
steht der überhitzte Dampf. Eine ziemlich ungleichmässige
Temperaturverteilung ist die Folge. Die Original-Thermostate messen an
zwei Stellen, die der Hersteller wahrscheinlich (hmm) sorgfältig
ausgesucht hat, deshalb werde ich dort messen. Über die M4-Sacklöcher
der Thermostaten kommt man immerhin näher ans Wasser.
> Zwischen den Kupferstreifen einen Schwingkreis [...] z.b. 74HC4046 [...] An Pin 6 & 7 des 74HC4046 die Kupferstreifen und an Pin 4 eine Frequenz proportional zum Füllstand Hat jemand eine Vorahnung, welche Frequenz der VCO des 74HC4046 in diesem Fall liefern würde (R1=300K; 5V; aber was ist die Kapazität von 1x5 cm Alustreifen, die nebeneinander an der Tankwand kleben?!) und ob der Mega16/32 damit ohne Teiler zurechtkommt?
Wasser hat ein Epsilon-r von 80,35 Wenn deine Platten 5mm auseinander sind un dsich komplett überdecken und der Raum zwischen beiden vollständig mit Wasser gefüllt ist, hat dein Kondesator eine Kapazität von 71pF. Im "trockenen" Zustand hat dein Kondensator dann eine Kapazität von 0,885 pF.
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