Füllstand von nichtleitenden Flüssigkeiten ermitteln

[Hiµck]

Wenn man eine definierte Eingansspannung(UE) einstellen kann und mit einem µC die Zeit misst bis die Ausgangsspannung (UA) auf einen bestimmen Wert angestiegen ist müsste sich mit dieser Schaltung die Kapazizät C messen lassen.
Wenn man nach dem aufladen ein negatives UE anlegt kann man noch zusätzlich die Zeit messen bis UA auf einen neuen Grenzwert zurück gegangen ist (ähnlich wie bei Dual Slope Messungen beim A/D Wandler).

Bild hier  



UA = - ( UE / RC ) *t

[kalledom]

Hallo,
ich stimme marvin42x zu, die Methode ist altbewährt. Wenn ich z.B. ein Kupfer-Rohr von 3m Länge am oberen Ende verschließe (oder einen 'Druckmesser' anschließe) und senkrecht in eine volle Wasser-Zisterne runter lasse, entsteht Druck im Kupfer-Rohr, da sich das Rohr ja nicht mit Wasser füllt. Das bedeutet, daß sich der Druck in diesem Rohr mit änderndem Wasserspiegel ebenfalls ändert.
Wie lange hält sich die Luft in dem Rohr ? In welchen Zeitabständen muß Luft 'nachgedrückt' werden ? Wie würde das mit einem mit etwas Luft gefüllten (Luft-) Ballon am Boden des Tanks funktionieren ?

Bei der Füllhöhen-Messung spiele ich immer noch mit dem Gedanken, es auf induktiver Basis zu realisieren, ähnlich der mechanischen Meßtaster, mit denen im Mikrometer-Bereich genau gemessen wird, wobei mir Zentimeter-Genauigkeit schon ausreichen würde
Bei brennbaren oder explosiven Stoffen käme ich nicht auf die Idee, etwas 'elektronisches' in den Tank zu bauen. Ein winziges Fünkchen an einer schlechten Lötstelle, Wackelkontakt oder von einem überlasteten IC o.Ä. und die Füllstandsmessung hat sich richtig gelohnt.

[BlackDevil]

Weis nich ob jemand meinen post gelesen hat, Kondensator ist bis auf die Messung der Kapazität das leichteste

Und die Kapazität könnte man auch mit ansteigendem Entladestrom messen

[kalledom]

Ein Kondensator ist ein frequenzabhängiger Widerstand.
Wenn Du eine kleine Wechselspannung mit vielleicht 1...100kHz anlegst, kannst Du an einem 'Vorwiderstand' den Spannungsabfall messen und mit einem OpAmp verstärken. Wenn der 'Kondensator' seinen Wert durch den Füllstand verändert, sollte sich auch der Strom und damit der Spannungsabfall ändern.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Parallelschaltung des 'Füllhöhen-Kondensators' zu einem kleinen C an einer bistabilen Timer-Schaltung mit dem 555. Ändert sich der Füllstand, sollte sich auch die Frequenz des 555 ändern.

[BlackDevil]

Wie misst man den sonst die Kapazität?

Denn Kapazität und Füllhöhe sind proportional. Wenn bedarf besteht bastel ich morgen was am PC zusammen zum Beweis.


Damit müsste man mit einer Kapazitätsmessung auch die Füllhöhe messen können - nach dem Eichen (Leer Halb voll voll) hätte man dann eine Anzeige.

Problem ist, das Laden und Entladen durch die e Funktion in den Formel nicht linear abläuft (in den kennlinien).
Wie misst man Kapazität?

[PICture]

Hallo!

Hoffentlich ist es die einfachste Methode zür Messung der Kapazitanz. Es ist eigentlich ein C/U Wandler, dessen Ausgangspannung direkt proportional zur messender Kapazität Cx-Co ist. Es besteht aus zwei Monoflopen, die von einem Oszillator getrieggert werden. An einem ist die zu messende Cx und an zweitem die Co angeschlossen. Der EXOR Gatter bildet ein Impuls, dessen Länge der Differenz Cx-Co entspricht. Somit kann man mit Po alle Montage-, Kabel- und Anfangskapazitanzen kompensieren. Der Lowpass-Filter RL CL glattet die Impulse so, das Ux eine Gleichspannung ist, die z.B. mit einem Multimeter oder A/D Wandler gemessen werden kann. Mit dem Posc (ca. 1MOhm) kann man die Ausgangspannung Ux für max. Cx einstellen.

Edit: Für Vcc bis max. 18V kann EXOR 4030 aus der CMOS Familie 4000 verwendet werden.

MfG

                                  VCC
                                   +
                                   |
                                  .-.
                                Rx| |
                                  | |
                                  '-'
                                   | ||Cx
                            VCC    +-||-+
                             +     | || |     Tx
      +-------------+---+    |    .---.===     _
      |         Posc|   |   .-. +-o   |GND   _| |_
      |            _V_  |  R| | | |MF |----+
      |  __     +-|___|-+   | | | '---'    |
      +-|EX| || |  __   | C '-' |          |
        |OR|-||-+-|EX|  | || |  |      VCC |
  VCC +-|__| ||   |OR|--+-||-+--+   |   +  |
   +  |         +-|__|    || |  |  .-.  |  |  __   RL       Ux
   |  |    Cosc |           .-. |Po| |<-+  +-|EX|  ___
   +--+---------+          R| | |  | |       |OR|-|___|-+----+
                            | | |  '-'     +-|__|       |    |
                            '-' |   | ||Co |           ---  / \
                             |  |   +-||-+ |        CL --- ( V )
  EXOR=74HC86               === |   | || | |            |   \_/
  MF=NE556                  GND | .---. ===|  To       ===   |
                                +-o   | GND|   _       GND  ===
  Tosc=ca.18 x Posc x Cosc        |MF |----+ _| |_          GND
  Tx = ca.1,3 x Rx x Cx           '---'
  To = ca.1,3 x Po x Co

[BlackDevil]

Google sagt:
http://www.klausrohwer.de/privat/hob...mess/index.htm


Das nutzt genau meinen Gedanken: Proportionalitäten.

Das signal was hinten rauskommt könnte man mit einem µC weiter Verarbeiten und dann darstellen



Edit: Was mir noch einfällt:
Wenn man den Kondensator mit einem Konstanten Strom lädt, so steigt die Ladespannung am Kondensator Proportional an.

Wenn man den Kondensator lädt aber nicht entlädt hat man doch eine Spannung die man Kontinuierlich messen kann. Der Kondensator entlädt sich ja nicht wenn ich ihn einfach an eine Stromquelle anschliese. Der wird dann geladen bis zu einem Maximum.

Ergo könnte man doch mit einer einfachen Spannungsmessung die derzeitige Spannung messen, die Spannung ändert sich mit der Füllhöhe Proportional.

Stimmt doch oder?


Edit
Was mir noch einfällt:
Wenns eine Möglichkeit gibt, ein Bauteil oder eine Schaltung, die sich denHöchsten Spannungswert merkt und solange ausgibt bis die maximale spannung übertroffenoder unterboten wird.

Im klartext:
Kondensatorspannung ist max. 12V -> Schaltung gibt solange 12V aus bis der Tank voller wird (Maximalespannung wird größer) oder der Tank leererer wird (MAximalespannung wird kleiner)

[BlackDevil]

MIr war gerade langweilig

Wer möchte kann ja damit ein Wenig rumspielen.

Die Füllhöhe h fängt bei 0 an. Das ist dann der Fall wenn der Tank Komplett leer ist oder die Füllhöhe unter dem Abstand Tankboden/Kondensatorplaten ist.

Möchte man nun die höhe h ändern, so muss man das beachten. Das heist wenn ich möchte das der abstand 5mm beträgt, wäre es sinnvoll die Wertetabelle bei 0,01 statt 0,04 zu beginnen.

Bei den größenangaben habe ich mit absicht auf Zehnerpotenzen verzichtet, excell frisst das nich so gerne




Edit:
Okay hab mir weiter gedanken gemacht.
Habe mich mal gefragt was ist am Kondensator alles Proportional, bzw unter welche Umständen erhalte ich proportionalitäten.

Folgendes kam bei raus. Lade ich einen Kondensator mit Konstantem Strom so steigt die Spannung konstant an. Linear.
Baue ich in die Ladeschaltung keinen Taster ein der den Strom unterbricht und der Kondensator sich über einen Widerstand entlädt behält er diese Spannung konstant bei.

Ergo: Fülle ich den Tank, steigt mit der Füllhöhe Proportional bzw Linear auch die Kapzität. Lade ich den Kondensator, bzw Versorge ich ihn mit einem Konstanten Strom, so ändert sich mit der Füllhöhe auch die Spannung.

Diese Spannung ist Solange Konstant, bis ich den Kondensator entlade.

Ergo: Füllhöhe kann mit der Kondensator Spannung dargestellt werden. Da das Geschäft linear ist braucht man nur die Spannungen "Leer, Halb Voll, Voll" - im prinzip

Das wäre die Einfachste Variante

[Hiµck]

Wenn man den Kondensator mit einem Konstanten Strom lädt, so steigt die Ladespannung am Kondensator Proportional an.

In diesem Punkt stimme ich mit Dir überein.

Der wird dann geladen bis zu einem Maximum.
Ergo könnte man doch mit einer einfachen Spannungsmessung die derzeitige Spannung messen, die Spannung ändert sich mit der Füllhöhe Proportional.
Stimmt doch oder?

Hier zu kann nur sagen stimmt nicht. Bei einem Kondensator der mit Konstantstrom geladen wird würde theoretisch die Spannung bis ins Unendliche ansteigen. Zu einer Maximalspannung kommt es nur dadurch, dass die Stromquelle in die Begrenzung geht (bzw. die Spannung nicht weiter erhöhen kann). Daher besteht kein zusammen hang zwischen maximal Spannung und Kapazität.

In der Schaltung die ich vorgeschlagen habe wird der Kondensator ebenfalls mit konstant Strom geladen.
Bild hier  

Die Formel ist eigentlich folgende:
Ua(t)=-1/(R*C)*integral(Ue(t))dt
Das ganze einmal nach der Zeit abgeleitet ergibt:
dUa/dt= -1/(R*C)*Ue(t)
Das ganze nach C umgestellt sieht dann so aus:
C= - Ue(t)/(R*dUa)*dt
Wenn Ue bei der Messung konstant ist und Du zu den Zeit punkten t1 und t2 die Spannungen Ua1 und Ua2 misst kommt man auf folgendes:
C= - [Ue /(R*(Ua2-Ua1))]*(t2-t1)

Mann misst also keine Endspannung sondern die Änderungsgeschwindigkeit der Spannung. Hier musst Du allerdings auch darauf achten, dass der OP während der Messung nicht in die Begrenzung geht.
Der Konstantstrom ist übrigens folgender:
I=Ue/R