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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wassertropfen zählen


Autor: Gregor B. (gregor54321)
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Hallo!
Ich stehe vor einer kleinen technischen Herausforderung: Ich möchte gern 
Wassertropfen (nein, keine Erbsen) zählen. Diese bilden sich an einer 
kleinen Öffnung, so das die Position immer die gleiche ist. Mittels 
welchem Prinzip lässt sich sowas zählen? Photodiode+LED? 
Photodiode+Laser? Licht wird durch den Tropfen gebrochen? Licht wird auf 
gerader Strecke abgeschwächt? Ultraschall wird wegen des engen 
verfügbaren Raums nicht funktionieren... Mir geht es erstmal nur um den 
Aufbau des Sensors.
PS: Bin kein Physiker. Bin für jeden Denkanstoß dankbar!
Grüße, Gregor

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Gregor B. (gregor54321)

>welchem Prinzip lässt sich sowas zählen? Photodiode+LED?

Würde ich sagen.

>Photodiode+Laser?

Kann man machen.

> Licht wird durch den Tropfen gebrochen? Licht wird auf
>gerader Strecke abgeschwächt?

Beides.

Wie schnell tropft es denn?

MFG
Falk

Autor: Stefan Oberpeilsteiner (stefano)
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Hab da mal ein Projekt gesehen (evtl sogar hier herinnen?) bei dem's 
auch um Tropfen ging. Einige intensive Led's wurden mit der 
"Tropffrequenz" synchronisiert, und so entstand der Eindruck als würde 
ein Tropfen in der Luft stehen.

Dort kannst du dir bestimmt Denkanstoesse holen.

lg Stefan

Autor: Wolfgang R (Gast)
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Hi Gregor B.

Empfehle eine Laserlichtschranke mit 3 Bauteilen aus meinem SHOP:
- Laserdiode modulierbar bis über 1MHz gesteuert von
- IS471F SHARP Sensor ( zwar für Infrarot. Ich habs aber auch mit der 
roten
  Laserdiode getestet )
- Kondensator Tantal 1µF zum Entkoppeln
- eventuell noch ein 1KOhm Trimmer, um die Laserleistung herunter zu 
regeln
- Versorgungsspannung ca 5 Volt
Bei Bedarf kann ich etwa 2x2cm Spiegelfolie mitgeben. Dann kann die 
Laserdiode direkt neben dem IS471 montiert werden.

Alles zusammen kostet keine 10 EURO. Mein Shop ist zu finden, wenn Du 
meinen Namen bei Google eingibst.

mfg
Wolfgang Rompel

Autor: ■ (Gast)
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@Stefan:

Du meinst bestimmt folgendes:

http://cre.ations.net/creation/the-time-fountain


Grüße ■

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Wenn du deine Öffnung manipulieren kannst und deine Flüssigkeit etwas 
leitfähig ist z.B. so:

Um die Öffnung einen Ring legen als ein Pol, Gegenpol bildet eine Nadel 
deren Spitze nicht isoliert ist und durch die Öffnung ins freie ragt.

Bildet sich ein Tropfen, so nimmt der Widerstand zwischen den Polen ab 
und steigt sprungartig wieder an wenn der Tropfen abreisst.

Das Ganze mit Wechselspannung betreiben damit sich nichts 
zersetzt/ablagert.

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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irgendwo zwischen alle 10sec bis 10x pro sec. Zumindest so, das man eine 
steile Flanke/Impuls im Signal sehen müsste.

Hintergrund: Ich hab an einen elektrischen Luftentfeuchter 
http://de.wikipedia.org/wiki/Luftentfeuchter
eine verbessertes Messinstrument angeschlossen, das je nach 
rel.Luftfeuchte das Gerät ein oder ausschaltet. Allerdings wird im 
unteren Luftfeuchtebereich der Wirkungsgrad schlechter, d.h. pro 
Laufzeit wird weniger Wasser kondensiert. Um den Wirkungsgrad hier zu 
verbessern, müsste die umgewälzte Luftmenge verringert werden, um diese 
noch stärker zu entfeuchten. Ich will hierzu nun einen optimalen 
Umschaltpunkt heraus finden.

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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@Kupfer Michi:
Ist dann leider destiliertes Wasser. Aber vermutlich lässt sich dieses 
auch als modulierendes Dielektrikum verwenden.

Autor: Kupfer Michi (Gast)
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Ja, müsste man ausprobieren.
Einfach den Wechselstromwiderstand messen. Dieser hängt ja von der 
Kapazizät und/oder der Leitfähigkeit ab. Wenn dieser beim Abtropfen dann 
einen genügend grossen Sprung macht...

Autor: Peter (Gast)
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Hallo,
hast schonmal überlegt ob es nicht per schall ginge? Hast du vieleicht 
die möglichkeit die Tropfen auf eine Metallplatte fliegen zu lassen und 
unten drunter ein Mikrofon zu montieren?
Gruß
Peter

Autor: Kai Franke (kai-) Benutzerseite
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das erinnert mich an ein Experiment, was wir mal in der Schule gemacht 
hatten:
Das ankommende Wasser laden und im Behälter auf zusätzlich Ladung 
achten. Jeder Tropfen sollte eine gut sichtbare Flanke haben.
Ob das technisch realisierbar ist, weiß ich nicht, ist mir nur so in den 
Sinn gekommen

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Ist dann leider destiliertes Wasser. Aber vermutlich lässt sich dieses
>auch als modulierendes Dielektrikum verwenden.

Dest. Wasser ist natürlich auch leitfähig, da die H2O-Moleküle zum Teil 
in OH- und H3O+ aufspalten.

>Um den Wirkungsgrad hier zu
>verbessern, müsste die umgewälzte Luftmenge verringert werden, um diese
>noch stärker zu entfeuchten.

Kann ich so nicht nachvollziehen.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Kann ich so nicht nachvollziehen.

Nochmal nachgedacht, was Du vorhaben könntest:

1. Nach Deiner obigen Aussage: Die zu trocknende Luft wird trockener --> 
weniger Tropfen pro Zeiteinheit. Dann verringerst Du den Luftstrom --> 
noch weniger Tropfen pro Zeiteinheit. Das ergibt keine stabile Regelung 
(Mitkopplung) und auch eher wenig Sinn.

2. Du willst die Strömungsgeschwindigkeit so einstellen, dass die 
Wasserabscheidung (Tropfen/Zeiteinheit) maximiert wird. Das macht Sinn 
und ist wohl gemeint.

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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@Stefan Salewski
genau 2.! Wenn die schon recht trockene Luft zu schnell am Kondensierer 
vorbeiströmt, bleibt der Feuchtigkeit nicht genug Zeit um noch stäker 
abzukühlen und zu kondensieren.

@Peter (Gast)
Die Sache mit dem Schall und der Metallplatte ist zwar gut, aber 
bestimmt ganz schon nervig. ;o)  Wenn man den Gedanken weiter spinnt, 
könnte man den Tropfen aber auf einen Hebel fallen lassen, und misst 
dessen Auslenkung.

@Kai Franke
Das Wasserauffanggefäß ist leider voll plastisch. Der Sensor müsste 
durch die gleiche Öffnung ins Gefäß wie das Wasser. Wäre beim entleeren 
des Wassers wahrscheinlich jedesmal Fummelei.

Das Schrankenprinzip würde mich am ehesten reizen. Ob nun optisch oder 
kapazitiv. Erfordert hoffentlich den kleinsten Sensor und den 
unkompliziertesten mechanischen Aufbau.

Danke schon mal für die vielen tollen Hinweise!

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>Dest. Wasser ist natürlich auch leitfähig, da die H2O-Moleküle zum Teil
>in OH- und H3O+ aufspalten.
Diese  Aussage hat mehr theoretischen Wert. Die spezifische 
Leitfähigkeit hochreinem dest. Wasser beträgt bei 25°C   0,055*10^-6 
*cm^-1 *Ohm^-1
Man kann dest. Wasser schon eher  als Isolator bezeichnen.
MfG
Wolfgang

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>>Dest. Wasser ist natürlich auch leitfähig, da die H2O-Moleküle zum Teil
>>in OH- und H3O+ aufspalten.

>Diese  Aussage hat mehr theoretischen Wert. Die spezifische
>Leitfähigkeit hochreinem dest. Wasser beträgt bei 25°C   0,055*10^-6
>*cm^-1 *Ohm^-1
>Man kann dest. Wasser schon eher  als Isolator bezeichnen.

Hätte ich nicht gedacht, dass die Leitfähigkeit von dest. Wasser so 
gering ist!

Übrigens: Was so ein Luftentfeuchter einsammelt, ist weit entfernt von 
dest. Wasser, weil er den Luftschmutz mit einfängt.

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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>Hätte ich nicht gedacht, dass die Leitfähigkeit von dest. Wasser so
>gering ist!

>Übrigens: Was so ein Luftentfeuchter einsammelt, ist weit entfernt von
>dest. Wasser, weil er den Luftschmutz mit einfängt.
richtig

mein Einwand war auch nicht so ernst gemeint

Autor: Frank H (Gast)
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Schall ist schon mal ne gute Idee. Ein Mikrofon reagiert vielleicht 
etwas zu stark auf Umweltgeräusche (müßte vermutlich ziemlich 
empfindlich sein, je nach Art der darüber befindlichen Platte).

Wie wäre es, das Wasser direkt auf ein Piezoscheibchen (aus altem 
Transducer) tropfen zu lassen. Hochohmig ausgekoppelt müssten da ganz 
gut Impulse bei jedem "Einschlag" rauskommen. Natürlich gegen 
Feuchtigkeit schützen (dünne Folie oder Lack)

Gruß Frank

Autor: TOM (Gast)
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>> Das Wasserauffanggefäß ist leider voll plastisch. Der Sensor müsste
>> durch die gleiche Öffnung ins Gefäß wie das Wasser. Wäre beim entleeren
>> des Wassers wahrscheinlich jedesmal Fummelei.

Ob das Gefäs plastsich oder elastisch ist sollte egal sein. Wie gelangt 
denn dass Wasser in das Gefäß? Man könnte ja einfach eine Art Gabel vor 
der Öffnung montieren, zwischen deren zwei Zinken die Leitfähigkeit 
gemessen wird. z.B. zwei Stifte breite Pfostenleiste.

Autor: TOM (Gast)
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Noch eine Idee:
Kleinen Widerstand oder PTC/NTC mit geringer Masse mit konstantem Strom 
heizen (z.B. 40°) und darauf Tropfen lassen und die Spannungsänderung in 
Folge der Abkühlung auswerten.

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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@ Frank H
Geile Idee! Hier braucht es ja fast nur noch nen OP und fertig sind die 
TTL-Pegel! Werde ich neben der LED&Diode auch ausprobieren!

@ TOM
Auf'm Klo (kommen einem bekanntlich die besten Ideen) dachte ich daran, 
einen Widerstandsdraht mittels Konstantstrom zu heizen und durch die 
Tropfen-Abkühlung eine Spannungsänderung über dem Draht messen zu 
können?

Kann das auch funktionieren? Welchen R hat man auf 2cm R-Draht? Wie kann 
ich ausrechnen, wie viel Leistung ich in dem Draht verpuffen lassen 
muss, damit dieser eine bestimmte Temperatur hat? Gibt's so dünnen 
R-Draht überhaupt?

Autor: Bernd Maier (Gast)
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Hi,

warum denn so kompliziert? Nimm doch einfach ne LED und eine Fotodiode 
und dann das Signal ohne Wassertropfen und mit Wassertropfen messen. Bin 
Sicher dass da ein Unterschied zu sehen ist, weil der Wassertropfen 
einen hohen Brechungsindex hat und somit das Licht auf jeden Fall 
beeinflusst, was bedeuted, mit Wasser ist das Signal anders als ohne 
Wasser.

Der Versuch ist schnell aufgebaut. BErichte uns von dem Ergebnis! :-)

Grüße, Bernd

Autor: micha b (Gast)
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- Mikro aussen am Tank befestigen
- Signal entsprechend analog verstärken
- Dauer des typischen "Tropfgeräusches" messen, denke das werden jeweils 
max. 0,5 sek sein

Und mit nem uProzessor über den ADC die Geräuschdauer und den Pegel 
auswerten ...
- wenn's länger dauert und/oder
- viel leiser oder lauter war wars ein Fremdgeräusch.

Dann gibts nur noch Fehlzählungen wenn einer gegen den Tank klopft.
Wenn man möchte kann man ja auch noch ne max. Tropfanzahl pro 
Zeiteinheit festlegen, dann hat man drei Kriterien anhand derer man 
ziemlich sicher die tatsächliche Tropfmenge bestimmen kann.

Die Sache mit dem Mikro aussen hat eben auch noch den Vorteil, dass man 
gut rankommt, keine Probleme mit Oxidation, Verschmutzung, Rauschen oder 
ähnliches hat. Die ganzen Stör-Variablen kann man sich ja wunderbar 
mittels des Proz. rausrechnen....

Autor: Bernd Maier (Gast)
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ähm....und wenn Das Teil neben dem Radio steht? Oder der Fernseher laut 
ist? ODer der Staubsauger läuft?

Ich weis nicht....so mit Schall und Mikro.....ob das gut funktioniert?

Grüße, Bernd

Autor: Thilo M. (Gast)
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Guck mal hier, in den Links unten findest du ein paar Methoden.
http://de.wikipedia.org/wiki/Niederschlagsmesser

Autor: TOM (Gast)
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>> Kann das auch funktionieren?
Sollte gehen, entscheidend wird sein, dass die Masse des Heizelements 
möglichst klein ist, um nicht zu träge zu sein. Der Tropfen muß gut 
abfließen, sonst wird die zu heizende Last zu groß und damit träge.
--> http://de.wikipedia.org/wiki/Hitzdrahtanemometer


>> Welchen R hat man auf 2cm R-Draht?
Das kommt auf den Draht an. Nimm doch was fertiges mit entsprechend 
hohem Temperaturkoeffizient SMD NTC/PTC.

>> Wie kann ich ausrechnen, wie viel Leistung ich in dem Draht verpuffen lassen 
muss, damit dieser eine bestimmte Temperatur hat?
Über Wärmeübergangswiderstand Leistung berechnen

>> Gibt's so dünnen R-Draht überhaupt?
bestimmt

Autor: Brummel (Gast)
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Ne gehobenere LED-Photodiode Variante ist einen Sensorchip einer 
optischen Maus zu verwenden. (Bilderkkennung)

http://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Maussensor

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