Beispiel für ein Rohr der Länge von 2m, das einem Meter tief eingetaucht
wurde. Der Schnittpunkt bei 0,16m beschreibt, wie weit der Wasserstand
im Rohr ansteigt.
Dann habe ich noch einen Rechenfehler gefunden. Ich vergaß den "-1" in
der Klammer. Die Ausdrücke sind noch etwas unfreundlicher, die dann
herauskommen.
Und damit dürfte jedem einleuchten das diese Messmethode etwas arg
umständlich wäre. Da ist der Druckmesser mit linearem Zusammenhang
bezogen auf die Wasserstandshöhe wesentlich besser geeignet.
Dieter schrieb:> Beispiel für ein Rohr der Länge von 2m, das einem Meter tief eingetaucht> wurde. Der Schnittpunkt bei 0,16m beschreibt, wie weit der Wasserstand> im Rohr ansteigt.
Meine "Rechnung" spuckte 156mm aus - berechnet unabhängig von deinen
Formeln und basierend auf 10mWS statt auf Bar (so wie Wolle das sich
ausgedacht hatte - und ich wollte ihn deshalb nicht vor den Kopf stossen
...).
> Dann habe ich noch einen Rechenfehler gefunden. Ich vergaß den "-1" in> der Klammer. Die Ausdrücke sind noch etwas unfreundlicher, die dann> herauskommen.
Deine -1 auf der rechten Seite kompensiert das p, das links gefehlt
hatte.
Im Term links hattes du den Überdruck (ohne aktuellem Luftdruck)
berechnet, im Term rechts den absoluten Druck (inkl. aktuellem
Luftdruck).
Jester schrieb:> Links hätte ich da eher zu einem p+0.981(a−x) tendiert. Ohne das p fehlt> dort der aktuelle Luftdruck, ohne 0.981 stehen da "Meter WS".
1 statt p, das macht den Kohl nicht fett. Den Faktor 0.981 ziehe ich
zurück, weil - erhrlich gesagt - habe ich inzwischen bei deinem
Formelwerke (Mk-3?) den Überblick verloren. Dazu ist mein 'Spickzettel'
vollgekritzelt bis zum Rand - also reichts.
Jester schrieb:> Was mich jetzt noch interessieren würde: Welche Erkenntnisse ziehst du> aus den Ergebnissen?
z. B.
a) Nach nun 60 bis 65 Jahren ist bei mir nicht mehr viel abrufbar, zumal
ich diesen Stoff auch niemals wieder gebraucht habe. Da hilft auch kein
Silbertablett.
b) Es dauert im Alter immer länger, bis man Zusammenhänge wieder
kapiert.
Obwohl hier diverse Gleichungen genannt worden sind, ist mir noch nicht
klar, welche Formel ich für die Berechnung des Druckes im Rohr endgültig
verwenden sollte.
Deshalb die Bitte: Welche konkrete Formel aus:
Dieter schrieb:> Zeile für wxmaxima:
sollte man verwenden? (einschließlich Masseinheiten)
c) In Mikrocontrollerforum gibt es Leute, die man bei Bedarf zu
naturwissenschaftlichen Problemen fragen kann und bei entsprechender
Ausdauer es zu brauchbaren Ergebnissen kommt.
Jester schrieb:> . . .habe ich inzwischen bei deinem> Formelwerke (Mk-3?) den Überblick verloren. Dazu ist mein 'Spickzettel'> vollgekritzelt bis zum Rand - also reichts.
Weiter oben hieß es noch:
Jester schrieb:> also alles banale Algebra und> nicht mehr als ein Ausflug in Klassenstufe 7.
d). . . . , kein Kommentar
Obwohl hier diverse Gleichungen genannt worden sind, ist mir noch nicht
klar, welche Formel ich für die Berechnung des Druckes im Rohr endgültig
verwenden sollte.
Unten, die beiden Formeln (es gibt theoretisch ZWEI Lösungen):
p1 = ...
p2 = ...
mit:
x: Eindringhöhe des Wassers im Rohr
h: Länge des Rohres
a: Tiefe des Rohres unter der Wasseroberfläche
9.81: Ortsfaktor Erde (Mond wäre das 1/6 davon)
p: Aktueller Luftdruck in bar
Einheiten sind eigentlich egal - solange du diese bei der Rechnung mitziehst. Nimmst du [bar] und [m], kannst Du nicht viel falsch machen. Konsultiere hierzu aber besser nochmals den Dieter.
Aber nochmals meiner Frage: Welche Erkenntnisse ziehst du aus den Ergebnissen?
Für den Wasserstand gibt es nur eine vernünftige Lösung.
Die zweite Lösung entsteht durch die Äqivalenzumformung, hier dem Multiplizieren mit dem Nenner, beim Auflösen. D.h. häufig ist es direkt ersichtlich, welche die richtige Lösung wäre und welche zu verwerfen wäre.
Hallo zusammen, zunächst möchte ich mich für die vielen Beiträge bedanken.
Nein ich bin auf den Bahamas :-).
Die Rahmenbedingungen sind für meine Messung nicht ganz einfach. Das 1" Brunnenrohr endet ca 30cm unter der Rasenoberfläche und mündet in ein 110mm HT-Rohr, welches mit einem Muffenstopfen an der Oberfläche abgedeckt ist. Ca 50cm weiter befindet sich die Ladestation vom Rasenmäher, dort habe ich 12V zur Verfügung und kann auch eine Kabel zum Rohr legen.
Die die beschriebene Druckmessdose von Stefan ist interessant, aber leider zu groß.
Ich möchte noch einmal meine ursprüngliche Idee ansprechen. Mein Seilzug mit Pott hat eine Feder eingebaut, die bei den bisherigen Versuchen nicht immer sofort das angehängte Gewicht zurück zog. Wenn ich jetzt allerdings das Gewicht deutlich vergrößere und natürlich auch den Schwimmer, wäre es dann nicht so, dass dieses Gewicht trotz möglicher Reibung des Halteseiles an der nicht genau senkrechten Rohrwand eher auch kleinen Wasserspiegeländerungen folgt?
hat den Nachteil das es eben Luft einperlt und damit das Wachstum von Bakterien, Algen etc. begünstigt. Gerade der Austrittspunkt der Luft unter Wasser wächst gerne mal zu. Hängt aber von der Umgebung ab. In Salzwasser z.B. kein Problem.
Der OP hat glaub ich nicht beschrieben wofür er das ganze braucht. Wenn er z.B. nur wissen will ob seine Grundwasserpumpe noch ansaugt ist es relativ einfach.
Mein Seilzug
mit Pott hat eine Feder eingebaut, die bei den bisherigen Versuchen
nicht immer sofort das angehängte Gewicht zurück zog. Wenn ich jetzt
allerdings das Gewicht deutlich vergrößere und natürlich auch den
Schwimmer, wäre es dann nicht so, dass dieses Gewicht trotz möglicher
Reibung des Halteseiles an der nicht genau senkrechten Rohrwand eher
auch kleinen Wasserspiegeländerungen folgt?
Wenn du auf Mechanik stehst kannst du den Auftriebskörper durch einem elektrischen Kontakt (mit kleinem Gewicht) ersetzen und mit einem Motor das ganze so bewegen das der der Kontakt die Drehrichtung steuert. Wenn der Kontakt ins Wasser eintaucht dreht sich die Richtung um. Das ganze oszilliert im Millimeterbereich und hält (da man ja nur selten messen muss) Jahr(zehnt)e.
Wenn der Kontakt ins Wasser eintaucht dreht sich die Richtung um.
Die Messspitze kann ein ein vergoldeter Steckerkontakt sein. Die Messspannung
sollte Wechselspannung sein (wg. Galvanikeffekt). Das ganze lässt sich auch gut überwachen (max. Widerstand und max. Oszillation)
das mit dem Motor hört sich interessant an. Allerdings müsste ich dann ja auch das Messkabel um etwas 1-2m auf oder abwickeln. Ein Motor mit Getriebe ist kein Problem, aber dann brauche ich eine entsprechende Rolle, die die 2m Kabel aufnimmt (der Platz ist gering in dem Stückchen HT Rohr). Und die Rolle müsste einen "Schleifkontakt" wie bei einem Staubsaugerkabel zum Aufwickeln haben. Der müsste aber möglichst dicht sein, dass es nicht zu Korrosionserscheinungen kommt. Außerdem müsste das Kabel schon gut isoliert sein, da die hohe Luftfeuchtigkeit unten im Brunnenrohr nicht zu Kriechströmen führt. Ganz dünne Litze wird daher wohl nicht reichen. Und das ganze muss auch in einem recht großen Temperaturbereich funktionieren, da die Aufnahmerolle ja direkt an der Erdoberfläche liegt. Im Winter bis zu -20° und im Sommer bis zu 25°. Je kälter, desto steifer ist die Isolierung des Kabels und es wickelt sich möglicherweise nicht so gut auf.
Also, wären doch einige Probleme zu klären. Ist mein letzter Vorschlag mit dem erhöhten Gewicht nicht einfacher zu realisieren?
Mehrfach wurde hier gefragt, wofür ich Information über den Grundwasserspiegel benötige. Ich habe in direkter Nähe einen neuen Brunnen gebohrt und einen Filter eingesetzt, der mit dem feinen Sand in der Tiefe kein Problem hat. Mich interessiert jetzt wie hoch der Einfluss meiner Wasserentnahme, der Niederschläge und die Jahreszeit auf den Grundwasserspiegel haben.
das mit dem Motor hört sich interessant an. Allerdings müsste ich dann
ja auch das Messkabel um etwas 1-2m auf oder abwickeln. ...
Kann man hängen lassen oder trommeln, ja nach Konstruktion.
Selber würde ich nicht trommeln sondern das mit ner Andruckrolle bewegen. Dann entfallen alle Übergabepunkte, Schleifringe etc.
Du hats ja 2m Platz zum Wasserspiegel, das sind 4m Schlaufe
bei Kriechströmen kann man mal ein paar Ampere durchjagen und die wegkochen.
Rausmessen ginge auch mit einem definiertem Widerstand an der Spitze.
Einfach testen, Getriebemotor, Rolle, irgendeine Leitung , Umschaltrelais und ausprobieren. Das ist simpel, ohne Messgeräte zu warten. Mit ner Kamera und LED Lampe kannst du das Fernüberwachen und den Füllstand an Markierungen der Leitung ablesen.
Die Messspitze kann ein ein vergoldeter Steckerkontakt sein. Die
Messspannung sollte Wechselspannung sein (wg. Galvanikeffekt).
Um den Wasserstand zu tracken, reicht es, wenn die Messspitze pro Tag insgesamt einige zehn Sekunden eintaucht, sofern man die Messerei nicht zu ungeschickt programmiert. Da halten sich Galvanikeffekte in Grenzen. Ansonsten kann man das Eintauchen auch kapazitiv detektieren - dann gibt es gar keinen elektrischen Kontakt der Messspitze zum Brunnenwasser.
Willst du einen Tampen, mit dem man Schiffe festmacht, verwenden?
Guck dir mal Angelschnüre an.
Evtl einfach ein Maßband mit dem Getriebemotor verbinden. Ultimative Vintage Lösung wäre das Gewicht an'ner Kette über einen Zahnkranz runter zu lassen und den Kurzschluss gegen Erde damit zu schalten.
Da das Rohr aber leicht gebogen ist, liegt die Kette auch an der feuchten Wandung an und das würde ggf zu Fehlmessungen führen.
Wenn ein Kabel mit einem kapazitiven Wassermelder eingesetzt wird, wäre das sicher interessant, aber das Kabel ist eben nicht so dünn wie eine Angelschnur.
@Mucky Wie stellst du dir das mit der Andruckrolle genau vor? Hier ist mal ein Bild von dem Rohrende. Experimentiere da mit einem Drucksensor, den ich an ein 5m langes Kupferrohr angeschlossen hatte.
Wenn Du akustische Resonanz im Rohr zur Wasserstandsbestimmung nutzen willst, dann wären das die Schallgeber dafür, die Du zugleich als Mikro verwendest:
Wenn ein Kabel mit einem kapazitiven Wassermelder eingesetzt wird, wäre
das sicher interessant, aber das Kabel ist eben nicht so dünn wie eine
Angelschnur.
Die Angelschnur bezog sich auf den Vorschlag von Wolfgang, mit die Wasseroberfläche mit einem Kontakt zu detektieren.
Dazu muss das Kabel nicht "daumendick" sein.
Experimentiere da mit einem Drucksensor,
den ich an ein 5m langes Kupferrohr angeschlossen hatte.
Kannst du das bitte mal aufmalen?
Soll das was professionelles werden, oder darf es "Gebastel" sein?
Man könnte ja auch loten, indem man einen Schwimmer an einer (Angel-) Schnur in den Brunnen abseilt.
Wenn der auf die Oberfläche trifft, lässt die Spannung in der Schnur nach.
Dann muss man nur die Schnurlänge messen (z.B. Seilrolle mit Inkrementalgeber).
Der Schwimmer muss halt so schwer sein, dass die Messmechanik bewegt, andererseits braucht er dann noch einen so großen Auftrieb, dass er auf der Oberfläche "liegenbleibt".
So hier ist mal ein Bild vom Drucksensor mit dem Kupferrohr, welches 5m lang ist. Wäre tatsächlich zu überlegen, ob ich mit einer kleinen Pumpe aus einem Blutdruckmessgerät in regelmäßigen Abständen Luft in das Cu-Rohr drücke bis das Wasser raus ist und anschließend den Druck im Rohr messe, der sich durch den Wasserdruck aufbaut. Die Frage ist dann allerdings, wenn ich im Sommer warme Luft oben hineindrücke und dann messe, ob die sich unten im Rohr abkühlende Luft das Ergebnis verfälscht?
Das ganze ist reine Hobbybastelei.
Bezüglich der Idee mit dem Schwimmer und dem Inkrementalgeber, brauche ich auch ein Gegengewicht, dass das Seil des Schwimmers entsprechend rauf oder runter zieht. Und es darf natürlich auch keinen Schlupf haben.
Bezüglich der Idee mit dem Schwimmer und dem Inkrementalgeber, brauche
ich auch ein Gegengewicht, dass das Seil des Schwimmers entsprechend
rauf oder runter zieht. Und es darf natürlich auch keinen Schlupf haben.
Du hast auf der einen Seite den Schwimmer und auf der anderen Seite eine angetriebene Seiltrommel.
Dazwischen ist die Messmimik.
Irgendwie verstehe ich es nicht. Wenn oben die Seiltrommel ist, dann der Inkrementalgeber kommt und dann das Reststück Seil mit Schwimmer, wie erkennt das System dann dass der Schwimmer auf dem Wasser liegt?
@Mucky Wie stellst du dir das mit der Andruckrolle genau vor? Hier ist
mal ein Bild von dem Rohrende. Experimentiere da mit einem Drucksensor,
den ich an ein 5m langes Kupferrohr angeschlossen hatte.
Jetzt nicht mehr, da pass ja gar nichts rein. Tauchglocke etc. fällt auch alles flach. Was bleibt wäre Lufteinperlen.
Die Pumpe passt da auch kaum rein, kann aber zig Meter weiter weg sitzen.
Druckmessung per Tauchsonde (mit Druckausgleichsschlauch wg. Relativmessung) geht auch, aber dann hat man Elektronik in der Tiefe und das ist hier nicht sehr sinnvoll. Man muss ja irgendwo das Signal noch wandeln.
Aquariumpumpe, etwas starren Schlauch ein Rückschlag! und ne Messuhr und auf geht's. Zur Not verbuddelst man noch nen IP6x Kasten daneben.
Btw:
Den ganzen Akustikram (Ultraschal, Resonanz etc) kann man vergessen weil in so einem engen Rohr alles von den Wänden reflektiert wird.
Die Frage ist dann
allerdings, wenn ich im Sommer warme Luft oben hineindrücke und dann
messe, ob die sich unten im Rohr abkühlende Luft das Ergebnis
verfälscht?
Die Temperatur der Luft spielt nur eine untergeordnete Rolle. Wichtig ist, dass Luft am unteren Rohrende während der Messung ausströmt. (Einperleffekt)
die Idee das Rohr als Flöte zu nutzen finde ich auch gut, aber etwas einfacher wäre es es ein Magnetventil z.B. aus einem Schweißgerät direkt aufs Rohr zu befestigen da schaut nämlich ein Stück der Spule raus. So könnte man nach dem Klopfen (Anziehen des Magnetventils) einfach die Frequenz auswerten. Bräuchte also keinen Druckluft.
Nebenbei erwähnt gibt es in der Industrie die sogenannten "Vibrating Wire" Drucksensoren oder "Piezometer".
Sie sind vollkommen passiv aufgebaut und beinhalten nur eine an der Deuckdose angebrachte und gespannte Stahl-Saite die aus der Ferne periodisch durch einen kurzen Gleichstrom Impuls in einer magnetisch vorbelasteten Schwingspule angeregt wird und eine Zeitlang danach mit exponentialer Abschwingkurve eine durch die Saitenspannung bestimmte NF-Frequenz produziert. Zusätzlich ist in der Regel ein Temperatursensor mit eingebaut. Durch den Magneten wird nach dem Erregungsimpuls eine abklingende Sinusspannung induziert, die dann in der Ferne mit geeigneter Elektronik gemessen werden kann. Es sind also nur vier Drähte in der Regel vorhanden. Der Temperaturfaktur lässt sich mit einer einfachen Formel herausrechnen.
die Idee das Rohr als Flöte zu nutzen finde ich auch gut,
Weißt du wie eine Flöte funktioniert?
Wie willst du die Luft da durchströmen lassen oder den Rand anströmen?
Davon ab bekommt man bei der Länge x Durchmesser nichts hindurch weil die Wände alles reflektieren. Da geht auch nichts in Resonanz
könnte man nach dem Klopfen (Anziehen des Magnetventils) einfach die
Frequenz auswerten. Bräuchte also keinen Druckluft.
Du meinst das ein tief und fest im Erdreich steckendes Rohr auf die Vibration eines Magnetventils reagiert?
Die Frage ist dann
allerdings, wenn ich im Sommer warme Luft oben hineindrücke und dann
messe, ob die sich unten im Rohr abkühlende Luft das Ergebnis
verfälscht?
Du kannst den Schlauch ja heizen ;-). Davon ab das es nur ein paar Mikrometer wären hat es keinen Effekt. Die Luft im Rohr hat ja den gleichen Temperaturgradienten wie im Schlauch. Lufteinperlen hat den Nachteil das man eben Luft einperlt (was das Wachstum von Algen etc begünstigt). Ist aber bei Grundwasser nicht wichtig. Ferner werden mit Pumpe und Rückschlag zwei mechanische Teile gebraucht. Das läuft - bei tauglichen Teilen- Jahrzehnte störungsfrei.
Weißt du wie eine Flöte funktioniert?
Wie willst du die Luft da durchströmen lassen oder den Rand anströmen?
Davon ab bekommt man bei der Länge x Durchmesser nichts hindurch weil
die Wände alles reflektieren. Da geht auch nichts in Resonanz
Warum soll da Luft durchströmen? Es gibt Resonatoren mit offenem und welche mit geschlossenem Ende.
Hast du schon einmal über das offene Ende eines einseitig geschlossenen Rohres geblasen? Da schwingt die Luftsäule allerbest. Am geschlossenen Ende befindet sich dann ein Geschwindigkeitsknoten bzw. ein Druckbauch.
Zum Einperlen bräuchte ich eine kleine Pumpe aus einem Blutdruckmessgerät und eine entsprechende zeitliche Steuerung. Sollte sich mit einem ESP ohne großen Aufwand zu realisieren sein.
Hat jemand einen konkreten Tipp für eine Pumpe? Sie müsste ja auch ein Rückschlagventil haben. Es gibt diverse bei Ebay, habe aber bisher keine Infos ob auch ein Rückschlagventil dabei ist.
Ich habe noch eine ganz andere Idee. Funktioniert es, wenn ich einen 3m langen V2A Stab über eine eine Wägezälle das Rohr hänge und den unterschiedlichen Auftrieb erfasse?
Ich habe noch eine ganz andere Idee. Funktioniert es, wenn ich einen 3m
langen V2A Stab über eine eine Wägezälle das Rohr hänge und den
unterschiedlichen Auftrieb erfasse?
Kenne Verfahren mit Dehnungsmessstreifen. Wird aber nicht gern verwendet weil sehr Temperatur- und Vibrationsanfällig, Verschmutzung ist da auch ein Thema. Messung über das Stimmgabelprinzip ist ähnlich aufwendig aber robuster.
Mechanik brauchst du auch noch, neben der komplexen Messtechnik. Vereint mMn alle Nachteile in einem System.
[Wägezälle]
Kenne Verfahren mit Dehnungsmessstreifen. Wird aber nicht gern verwendet
weil sehr Temperatur- und Vibrationsanfällig, Verschmutzung ist da auch
ein Thema. Messung über das Stimmgabelprinzip ist ähnlich aufwendig aber
robuster.
Meine Frage hat nur indirekt mit diesem Faden zu tun, aber kannst du ein paar Worte zu dem von dir zitierten "Stimmgabelprinzip" verlieren? Wäre dieses "Stimmgabelprinzip" auch anwendbar im Bereich <0.1N? Meinst Du damit "Vibrating Wire Sensor" bzw. "Vibrating Wire Strain Gauge"?
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