Sensor Flasche voll oder leer

[11nemesis]

Guten Abend.

Ich suche eine Lösung für mein Problem und zwar:
Wie kann ich elektronisch ermitteln ob eine Bierflasche voll oder leer ist, wenn ich sie nicht wiegen und auch keinen Sensor in die Flasche einführen kann.
Gibt es einen Sensor der Flüssigkeiten hinter Glas erkennen kann? :confused:

MfG

[ranke]

Kapazitiv sollte das schon meßbar sein, die Permittivität von Bier ist etwa 90 Mal größer als die von Luft.

[11nemesis]

Danke für die schnelle Antwort :)
Wenn ich nun 2 Metallplatten nehme und dazwischen die volle bzw leere Flasche stelle und den Messaufbau so wie hier http://www.spurtikus.de/basteln/capmeter/index.html aufbaue. Nun sollte ich verschiedene Messwerte erhalten da ich mit dem Flascheninhalt das Dielektrikum verändere? Hab ich das richtig verstanden?

[ranke]

Ja das wäre die Idee. Ob es mit dem Capmeter aus Deinem Link geht weiß ich nicht. Ich würde vorschlagen, Du überschlägst mal die zu erwartenden Kapazitätswerte (http://de.wikipedia.org/wiki/Plattenkondensator#Berechnung_der_Kapazit.C3.A4t) des aufzubauenden Kondensators mit und ohne Flasche. Dann kann man auch kurz rechnen, ob eine kleine Änderung der Geometrie (Plattenabstand) eine ähnliche Änderung gibt wie der Füllstand der Flasche. Das gibt dann ein Gefühl dafür, wie gut die mechanische Stabilität des Aufbaus sein sollte.

[11nemesis]

Ich hab gerade einen Versuch gemacht. Mit 2 ca 10x10cm Platten bekomme ich 0,19nF egal ob eine Flüssigkeit dazwischen ist oder nicht. :confused:

[ranke]

Welchen Abstand hatten die Platten denn bei Deinem Versuch etwa?

[11nemesis]

Der Abstand sind ca 7cm also der Durchmesser einer Flasche.

[ranke]

Du hast natürlich nicht vorher gerechnet, welche Kapazität der Plattenkondensator haben müßte. Deshalb weisst Du auch nicht, dass mit Deiner Meßtechnik etwas nicht stimmt.

[11nemesis]

Ja das stimmt das ich davor nicht gerechnet habe. Was kann an meinem Messaufbau nicht passen?

[ranke]

Was an deinem Meßaufbau nicht passt, kann ich nicht wissen. Du schreibst ja nichts darüber. Wenn man aber gerechnet hätte, wüßte man, dass der Kondensator (ohne Bier) im unteren einstelligen Picofaradbereich liegen sollte. Wenn man dann 190 pF misst, stimmt wohl etwas mit dem Meßaufbau nicht.

[ranke]

Heute habe ich noch eine Nachfrage von 11nemesis per PN bekommen:


Hi, ich hab nochmal eine Frage zu dem Thema. (https://www.roboternetz.de/community/threads/62899-Sensor-Flasche-voll-oder-leer?p=585479#post585479)

Was für einen Wert haben sie für das Dielektrikum gekommen?
Das Problem ist das es ja verschiedene Materialien sind.
Der Flascheninhalt (Luft oder Bier) und die Flasche (Glas).

MfG


Ich habe mir die zu erwartenden Kapazitäten folgendermaßen abgeschätzt:

1. Fall, Plattenkondensator nur mit Luft als Dielektrikum:

Fläche einer Platte: A = 10 x 10 cm, entsprechend 0,01 m^2
Plattenabstand: d = 0,07 m
elektrische Feldkonstante: e0 = 8,85 * 10^-12 As/(Vm)

Die generelle (vereinfachte) Formel für einen Plattenkondensator lautet:

C = e0 * eR * A/d

da wir für alle 3 betrachteten Fälle die Geometrie gleich lassen, können wir die konstanten Faktoren schon mal vorab rechnen:

(e0 * A/d) = 8.85 * 10^-12 * 0,01 / 0,07 = 1,26 * 10^-12 As/V

für das Dielektrikum Luft ist die Permeabilität näherungsweise eR = 1, also ist die Kapazität im ersten Fall

C = 1,26 pF

2. Fall, leere Flasche:

eine leere 0,5 L Flasche wiegt ca. 0,3 bis 0,4 kg, als Einwegflasche eher etwas weniger. Allerdings bekommen wir die Flasche nicht komplett in den Kondensator, sondern nur die untersten 10 cm. Ich schätze also etwa 0,2 kg Glas, bei einer Dichte von Glas von 2,5 kg/Liter ist das ein Glasvolumen von rund 80 ml Glas. Das Gesamtvolumen des Kondensators ist 10 * 10 * 7 = 700 ml.
Wir haben also etwa 89 % Luft und 11% Glas (eR = 7) als Dielektrikum. Die Rechnung lautet also:

C = 1,26 * 10^-12 ( 1 * 0,89 + 7 * 0,11) = 2,1 pF

3. Fall: Flasche ist voll:

Hier rechne ich mit 49% Luft, 11% Glas und 40% Bier. Nachdem ich die Permittität von Bier nicht kenne rechne ich mit eR = 85, das entspricht Wasser.

C = 1,26 * 10^-12 (1 * 0,49 + 7 * 0,11 + 85 * 0,4) = 45 pF

Soweit die kleine Abschätzung.

[engineer]

Ultraschall schräg auf das Glas richten und von oben nach unten ziehen. Die Reflexionen sind an der noch gefüllten Stelle gänzlich andere. Gibt einen richtigen Signalbruch.