Sensor für Füllstandsmessung in einer Flasche?
Hallo 👋
ich muss den Füllstand und dessen Veränderung in Flaschen überwachen. Da ein Flaschenhals ja jetzt nicht gerade für viel Platz bekannt ist, dachte ich dass ich mir ein Röhrchen wie bei Wasserkochern bastel und darin einen Schwimmer habe, auf dem ein Magnet befestigt ist. Am oberen Ende des Röhrchens ist dann ein Linearer Hall Sensor. Das stell ich dann in die Flasche. Jetzt habe ich aber fast überall nur Sensoren gefunden, die nur ein paar Millimeter messen können. Ich müsste aber einen Abstand von bis zu 25cm messen. :rolleyes:
Hat jemand eine Idee, oder eine Alternative wie ich das bewerkstelligen könnte? :)
Viele Grüße,
Freesh
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Hallo freesh,
willkommen im Forum.
Zitat:
.. Du verbindest einen Drucksensor mit einem Rohr .. Ändert sich der Füllstand, ändert sich auch der Druck .. Das Rohr muss aber absolut dicht sein ..
Ach ja, Füllstandsmessung im DIY-Segment ist nicht so doll. Die zitierte Methode kenne ich aus industriellen Anwendungen; da wird aber üblicherweise Luft in minimalen Mengen ständig eingeleitet - eben wegen der möglichen Druckverluste (und wegen möglicher Ablagerungen im Rohr bei Langzeitbetrieb). Der Druck korreliert dann genau mit der Flüssigkeitshöhe über Rohrunterseite.
Ich hatte mal verschiedene Versuche dazu gemacht. Zum Blumengießen würde sich sowas eignen
......Bild hier
......© 2019 oberallgeier
- Anschlüsse rechte Pads - aber die Anzeige schwankt eher im unteren Milliamperebereich wegen der geringen Leitfähigkeit von Trinkwasser. Bei Blumengießwasser könnte das besser werden, wenn im Gießwasser Dünger aufgelöst ist (hatte ich nie getestet/gemessen).
Damals hatte ich auch mit zwei parallelen (blanken Schalt-) Drähten Ø0,6 mm, im Abstand von etwa 1-2 mm experimentiert. Da war die Anzeige ziemlich gut brauchbar, Widerstand schwankte in (meinem!!) Trinkwasser von wenigen Kiloohm bis etwa 2 Mega, beim Austauchen natürlich einwandfrei unendlich. Die Spielart entweder analog oder als Low-Signal würde ich bei dieser Aufgabenstellung verfolgen. Evtl. ist auch ein Mehrfachsignal möglich mit mehreren Einzeldrähten unterschiedlicher Länge. WENN man analog messen will, muss man natürlich für jede Flasche einen ADC-Kanal nehmen. Wenn man nur aus-ein erkennen will, dann geht jeder Port in Eingangkonfiguration oder - einfacher - ein Portvervielfacher. Stromversorgung dann mit KSQ auf sehr geringem Stromlevel eingestellt.
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Hallo!
Ich hätte da noch ne Idee... Du könntest einen Schwimmerstab (wie schon oben vorgesehen) mit einem Code versehen und mit Lichtschranken auslesen.
Entweder ein einfacher Code, der mit zwei versetzten Lichtschranken ausgelesen wird (im Bild links) - das Signal würde dann wie bei einem Drehgeber ausgewertet werden und könnte nur eine relative Position angeben, müsste also fehlerfrei gelesen werden.
Oder mit drei oder mehr Lichtschranken, die einen binären Code auslesen (im Bild rechts) - die Anzahl der Lichtschranken bestimmt die Auflösung der Messung. Mit 3 Lichtschranken hast du 8 Messstufen, bei 10 Liter Volumgen also eine Abstufung von 1,25 Litern. Mit zusätzlichen versetzten Lichtschranken übereinander an der ersten Bitposition könnte man die Auflösung noch erhöhen. Das ist extrem zuverlässig, weil sich auch nach dem Entfernen und Wiedereinsetzen des Messrohres ein eindeutiger Messwert ergibt, der nicht (wie beim Drehgeber) davon abhängt, einzelne Schritte verlustfrei zu verfolgen.
Für die Anordnung der Lichtschranken gibt es unzählige Möglichkeiten mit Gabel- oder Reflexlichtschranken. Da müsstest du mal überlegen, wie es möglichst kompakt und zuverlässig gebaut werden kann.
Die Elektronik wäre einfach und könnte im Fall des binären Codes sogar mit Messungen in langen Intervallen auskommen (z. B. einmal pro Stunde). Du könntest sie also mit einem sparsamen µC und einem Funkmodul sogar kabellos bauen und sie würden mit ner Knopfzelle viele Monate laufen. (Vielleicht können dir Nurazurs Tino-Platinen dabei nützlich sein. Oder du baust das mit einem ESP mit WLAN.)
Anhang 34615
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Wenn ich gerade nicht falsch kombiniere, geht es mit diesem Muster (abgeleitet aus einem Greycode) auch mit 4 Lichtschranken paarweise übereinander - dann ist die Auflösung 15 Stufen. (Die vier weißen Felder gehören auch dazu.) Man könnte die Lichtschranken am oberen Ende eines Rohres anbringen, das man mit einem Stopfen auf die Flasche setzt oder am Rand eines Gefäßes befestigt. Das Rohr müsste so lang sein, dass es den Schwimmstab sicher führen kann, 10 cm Länge und 1-2 cm Durchmesser müssten reichen. Der Schwimmstab (eine durchsichtige, starre Plastikleiste) müsste so lang sein wie das Gefäß hoch ist plus die Rohrlänge, unten eine Styroporkugel oder sowas für den Auftrieb haben und die Markierungen müssten so skaliert werden, dass sie den oberen Teil des Schwimmstabes über eine Länge bedecken, die der Füllhöhe des Gefäßes entspricht. Die Lichtschranken könnten zugleich als mechanische Führung dienen. Eine weitere Führung müsste am unteren Ende des Rohres sein. Der Schwimmstab ist sehr leicht, es genügt also ein relativ kleiner Schwimmer und es gibt kaum Reibung, so dass der Mechanismus recht zuverlässig sein dürfte. Die Markierungen und die Lichtschranken kommen nicht mit Wasser in Berührung und es kann somit auch keine Beeinflussung durch Wasser geben (höchstens durch Kondenswasser). Das Ganze wäre recht kompakt und die Elektronik könnte man auch noch seitlich an dem Rohr unterbringen.
Probleme gibts erkennungstechnisch am Übergang zwischen den Codes - hier kann es sein, dass ein völlig falscher Wert angezeigt wird. Das lässt sich aber auf Plausibilität prüfen, denn es ist ja bekannt, welche Werte benachbart sind. Nur wenn Werte übersprungen werden, kommt diese Plausibilitätsprüfung aus dem Tritt (beim Auffüllen des Gefäßes zum Beispiel oder wenn die Zeitabstände zwischen den Messungen so groß sind, dass mehr als ein Messschritt auftaucht - z. B. bei einem Leck). Wenn die Elektronik eine Art Messhistorie führt, kann sie plausible und unplausible Werte identifizieren. Nach dem Auffüllen würde sie erkennen, dass der Messwert nicht plausibel ist (weil plötzlich am anderen Ende der Skala). Wenn der Pegel wieder langsam sinkt, kommen Werte, die ausgehend von dem "unplausiblen" Messert dann wieder plausibel sind.
Bei vier Lichtschranken nebeneinander mit einem echten Greycode ist das Problem geringer, weil jeder Messwert immer plausibel ist und im Grenzbereich immer nur zwischen den beiden tatsächlichen Werten schwanken kann. Die Erkennung eines völlig falschen Wertes ist ausgeschlossen. Allerdings lässt es sich kaum so kompakt bauen.
Anhang 34616
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Zitat:
Zitat von
HaLa
@Klebwax
liefert der freundliche Chines dazu auch ein Anschlußschema?
Auf der Angebotsseite habe ich nichts dazu gefunden?
Ich schon
Zitat:
Lead Cable
Motivation is positive: red
Incentive negative: green
Signal is positive: black
signal Negative : white
Dazu gibts auch noch eine mechanische Zeichnung, die nicht jeder hat.
Nun ein Biegebalken mit einer DMS Messbrücke ist ja kein großes Geheimniss. Und der benutzte Chip dazu heisst HX711. Aliexpress liefert mir über 1000 Angebote. Manche Anbieter zeigen da auch etwas mehr als diese schütteren Worte. Ich selbst fühle mich nicht verpflichet dort zu kaufen, wo ich auch das Datenblatt her habe. Aber auch Google ist der Chip nicht fremd.
Sparkfun hat da einen Artikel drüber veröffentlicht. Die zeigen auch ein Bild, das in etwa meinem ersten Aufbau entspricht.
Anhang 34617
Unter anderem findet sich in diesem Artikel auch ein Link auf das Datenblatt des HX711 mit der Beschreibung des Datenprotokolls. Dieses habe ich einfach abprogrammiert. Sind keine 100 Zeilen C-Code.
MfG Klebwax
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Das mit dem Gegengewicht verstehe ich nicht - wozu brauchst du das?
Und das Rohr muss ja nicht mal in die Flasche hinein. Der Messstab muss halt schmaler als die 1-2 cm sein. Ggf. würd ich mich halt um größere Flaschen bemühen, wenn es denn gar nicht anders geht.
Ich hatte mir das ungefähr so vorgestellt:
Anhang 34637
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Anhang 34645
Das Gewicht ist schwerer als die Tragkraft des gesamten Schwimmers, wenn kein Wasser im Röhrchen ist, wirkt die ganze Kraft des Gewichtes auf die Wägezelle. Steigt das Wasser jedoch, reduziert sich die kraft des Gewichtes an der Wägezelle um die Tragkraft des Teils vom Schwimmer, der sich unter Wasser befindet. Eigentlich das selbe Prinzip wie beim angeln. Dadurch entsteht so gut wie keine mechanische Bewegung im inneren und nichts kann sich z.B. mit der Zeit verhaken.
Solch kleine Wägezellen in S Form scheint es aber nicht zu geben, daher muss ich mir dann selber eine eigene bauen. Werde wohl dünnen Federstahl verwenden um die Brücken für die DMS so kurz wie möglich halten zu können. :)
Die Gefäße in denen das Ganze nachher einfach rein gestellt werden soll, sehen wie folgt aus:
Anhang 34646
Anhang 34647
- - - Aktualisiert - - -
Habe mir aber noch ein paar optische Sensoren mit bestellt, um auch das mal zu testen und dann vergleichen zu können, was praktikabler und zuverlässiger nachher seinen Dienst tut. O:)
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Falls der Thread noch mal gelesen wird... ich hab noch ne nette Idee...
Man könnte eine Widerstandsreihe als Spannungsteilerkette bauen und mit Reed-Schaltern die Stromwege kürzen, so dass sich die Spannung in Abhängigkeit von der Position eines Magnetschwimmers ändert. Das Ganze könnte man recht schlank in ein wasserdichtes Plastikrohr verpacken. Der ringförmige Schwimmermagnet kommt außen herum und schwimmt im Wasser. Die Elektronik selbst bleibt völlig trocken und Geschützt im Rohr und kann in jeder gewünschte Länge gebaut werden. Am oberen Ende brauchts einen kleinen Mikrocontroller, der die Spannung am Ausgang (A0) misst und damit bestimmt, welcher Reedschalter gerade geschlossen ist. Die Widerstände müssen so gewählt werden, dass die Spannungsstufen möglichst linear sind. Ein serielles Datenkabel kann die Daten an die Zentrale schicken. Benötigt werden so nur drei Leitungen (Vcc, GND, Data), die noch dazu als Bus aufgebaut werden können. Reedschalter und Widerstände kosten 1-2 Cent/Stück. Es genügt ein kleiner µC mit UART (z. B. Attiny 2xx/4xx für wenige Cent).
Vielleicht kann jemand sowas brauchen und hat Lust, diese Lösung mal auszuprobieren.
Anhang 34758
