Füllstandsmessung womit?

[Felix G]

Hallo,
hat zwar nix mit Robotern zu tun aber ich hoffe ihr habt trotzdem ein paar Ideen zu dem Thema...


Im Prinzip geht es um eine ganz normale Füllstandsmessung in einem Wassertank.
Aber das soll nicht, wie sonst üblich, mit zig Elektroden funktionieren...

Die Füllstandsmessung muss relativ genau sein, und vor allem reproduzierbare Ergebnisse liefern.
Idealerweise sollte das ganze nach einmaligem Kalibrieren auch in 10 Jahren noch zuverlässig funktionieren.

Konkret bedeutet das eben, daß möglichst nichts im Wasser hängen sollte, denn irgendwann korrodiert es ja doch.

Eine kapazitive Füllstandsmessung wäre evtl. gerade noch denkbar, aber die Elektroden wären in dem Fall zwei mehrere Meter lange Stangen die ja komplett isoliert werden müssten.


Aber zur Kapazitiven Messung trotzdem mal eine Frage:
Ich weiss nicht genau wie das normalerweise gemacht wird, jedenfalls hatte ich mir überlegt zwei Oszillatoren zu verwenden...
Einen dessen Frequenz durch den "Messkondensator" bestimmt wird und einen VCO der z.B. von einem Mikrocontroller angesteuert wird.
Dann würde ich den VCO einen bestimmten Frequenzbereich abfahren lassen und auf Resonanz warten.

Würde sowas funktionieren?
(brauche noch eine Füllstandsmessung für einen anderen Behälter der leichter zugänglich und vor allem kleiner ist, daher die Frage)



Ok, aber jetzt mal zurück zum ursprünglichen Problem...
Ich habe mir da so meine Gedanken gemacht und kam zuerst auf 2 Varianten mit Ultraschall...

Variante 1:
Sender & Empfänger am Boden des Tanks...
das wäre vor allem wegen der Reichweite sehr praktisch, aber dummerweise sammelt sich auf dem Boden des Tanks im Laufe der Zeit immer eine ordentliche Schmutzschicht an (Schlamm etc.)
und ich vermute mal das würde das Messergebnis erheblich verfälschen.

Variante 2:
Sender & Empfänger an der Decke
damit wäre das Problem mit dem Dreck am Boden gelöst, aber was ist mit der Reichweite von Ultraschall in Luft?
soweit ich mich erinnere is da mit den normalen Sensoren nich viel mehr drin als 80cm, das reicht aber definitiv nicht


...dann hatte ich noch ein paar mehr oder weniger bescheuerte Ideen die alle eh nicht funktionieren würden... Bild hier  


Und dann habe ich im Conrad diese Radar- bzw. Mikrowellensensoren gefunden...
dummerweise sind die zur Erfassung von Bewegungen gedacht und eigentlich nicht zum messen von Abständen.
Könnte man die trotzdem zur Abstandsmessung verwenden?
Und wird das überhaupt von der Wasseroberfläche reflektiert !?



ich hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen, denn so langsam gehen mir die Ideen aus

[Gleylancer]

Kapazitive Sensoren arbeiten mit einem Schwingkreis (induktive auch)
Dabei erhöht sich die Kapazität des Sensors, wenn ein Dielektrikum vor dem Sensor ist. Man kann sogar ohne Probleme durch Behälterwände Messen. Allerdings gibts bei den kapazitiven Sensoren nur ein-aus, d.h du könntest den Sensor nur in einer bestimmten Höhe plazieren und ein Signal bekommen, wenn der Wasserstand den Sensor übersteigt.

Ultraschall geht auch, allerdings nur von der Decke. Der Messbereich geht meist nur bis max. 2 meter. Als Ausgang haben Ultraschallsensoren meist einen Frequenzausgang oder PWM.

Was ist mit einer Druckmessung?
Die könntest du auch im Boden lassen. Allerdings misst du nur 1 bar Druck (relativ) bei 10 Meter Wassersäule. Ist eben ne Frage der Auflösung.

Theoretisch ginge auch noch Laser und Lichtschrankenmessung, allerdings wirst du dir das wohl nicht leisten können.

Hoffe geholfen zu haben.
Gruß
Gleylancer

[tiberius]

Hallo Felix,

vor einiger Zeit habe ich mit einem Kollegen mehrere mehr oder weniger ernsthafte Theorien über die Fuellstandsmessung einer Regenwassertonne
(freistehend) durchgesprochen. In der Industrie werden Tanks von aussen durch die Tankwand gemessen - sehr aufwendig.

Eine Möglichkeit waere die Tonne auf piezoelektrische / kapazitive Messpunkte zu stellen und durch das veraenderte elektrische Verhalten auf das Gewicht zu schließen allerding wird der Schlamm mit gewogen.

Mittels eines Auslegers, Schwimmers, Gelenk und eines Drehwinkelgebers könnte man auch auf die Wasserhöhe schließen.

Ein aussen angebrachtes Füllstandsrohr mittels einer CCD Kamera beobachten ggf. opt. auswerten.

liebe Grueße
tiberius

[Gleylancer]

Eine Möglichkeit waere die Tonne auf piezoelektrische / kapazitive Messpunkte zu stellen und durch das veraenderte elektrische Verhalten auf das Gewicht zu schließen allerding wird der Schlamm mit gewogen.

Dann bräuchtest du aber schon nen festen Untergrund (Beton) und würdest bei nem Piezo-aktor nur einige mV messen.
Ausserdem müsstest du das ja auch verbuddeln bzw. unter das ganze stellen.

Mittels eines Auslegers, Schwimmers, Gelenk und eines Drehwinkelgebers könnte man auch auf die Wasserhöhe schließen.

Dann müsste der Schwimmer den ganzen Messbereich abdecken (wofür man ne sehr breite Tonne bräuchte). Ausserdem wäre man dann mit dem Gelenk bzw. Drehwinkelgeber wieder im Wasser.

Füllstandsrohr ist auch nicht schlecht, nur das die optische Erfassung und Auswertung schwierig ist, da die meisten nicht die Ahnung von Filtern und Bilderfassung haben (*behaupt*)

Gib doch mal ein paar mehr Randbedingungen: Wofür? wie groß? ........
Gley

[Goblin]

mm. warum eigentlich nicht laser??

ich hab mal ne skizze dazu gemacht.

du benutzt die wasseroberfläche als spiegel und misst den winkel mit ein paar fotodioden (in der skizze grün.)

je nach füllstand wird der strahl von der wasseroberfläche auf die entsprechende fotodiode gespiegelt..

wenn ich mich jetzt nicht ganz total dumm vertan habe mit der winkelveränderung, müsste das funktionieren!

[Gleylancer]

...Lasermessungen werden normalerweise nur mit 2 Dioden ausgewertet (per intensität und Trigonometrie). Allerdings ginge deine Lösung auch, nur:
Spiegelt deine Oberfläche (Wasser) den Laser? Was ist mit fremdstoffen auf der Oberfläche? Können die LEDs verschmutzen?

Wie gross und wie breit ist denn dein Tank?
Mein Vorschlag wäre z.B. der Drucksensor angeschlossen an ein Steigrohr. Da ist dann der Sensor zugänglich und die Messung ist hinreichend genau. Allerdings wird dich der Sensor mit guter Auflösung ca. 150€ kosten.

Gruß
Gleylancer

[Felix G]

Hallo,

ich hätte vielleicht noch erwähnen sollen, daß der Wassertank aus Beton ist und im Garten vergraben...

von aussen durch die Wand geht also nicht, und Gewichtsmessung auch nicht.
Ebenso ist es nicht möglich ein Füllstandsrohr zu verwenden.

Mittels eines Auslegers, Schwimmers, Gelenk und eines Drehwinkelgebers könnte man auch auf die Wasserhöhe schließen.

Ja, momentan läuft das noch so (mit einem Poti)
aber das ist eben nicht zuverlässig genug, vor allem wegen der beweglichen Teile.
Deshalb wollte ich eine Lösung die mit möglichst wenig Mechanik auskommt.

Ultraschall geht auch, allerdings nur von der Decke. Der Messbereich geht meist nur bis max. 2 meter. Als Ausgang haben Ultraschallsensoren meist einen Frequenzausgang oder PWM.

2m sind ein kleines bischen zu wenig...
3 wären besser, und wasserdicht muss das alles sein.
(wenn es stark regnet kann das Ding schonmal überlaufen)

Was ist mit einer Druckmessung?
Die könntest du auch im Boden lassen. Allerdings misst du nur 1 bar Druck (relativ) bei 10 Meter Wassersäule. Ist eben ne Frage der Auflösung.

Naja, der Tank ist 2,50m hoch (bzw. tief) und ich wollte schon etwas genauere Werte als nur leer/halbvoll/voll.
Was ist denn auflösungsmässig erreichbar?
Und wird das Ergebnis nicht durch den auf dem Sensor liegenden Schlamm beeinflusst?

du benutzt die wasseroberfläche als spiegel und misst den winkel mit ein paar fotodioden (in der skizze grün.)

je nach füllstand wird der strahl von der wasseroberfläche auf die entsprechende fotodiode gespiegelt..

Ja, daran hatte ich auch erst gedacht...
allerdings ist es kaum möglich irgendwas innen an den Wänden zu befestigen (kommt man nich gescheit ran)

ausserdem muss es wasserdicht sein, und es soll auch noch funktionieren wenn die Wasseroberfläce nicht 100% glatt ist




nochmal zur kapazitiven Messung...
ginge das denn nicht so wie ich mir das gedacht habe, durch Bestimmung der Resonanzfrequenz?
(LC Schwingkreis mit 2 im Wasser hängenden Elektroden als C)





ich hoffe mal, ich habe diesesmal keine wichtigen Informationen vergessen...


Gruß,
Felix

[Gleylancer]

In deinem Fall würde ich ein Rohr mit dem Sensor oben drauf in die Tonne stellen. Wenn du nur so einen kleinen Messbereich hast, dann gibt es schon günstigere Sensoren mit hinreichend genauer Auflösung (Muss ja nur bis max. 1bar sein)
Je nach Wasserstand hast du dann den entsprechenden Staudruck in der Wassersäule.

Zur Kapazitiven Messung: Man kann kapazitiv messen, allerdings muss sich dabei der abstand der Elektroden oder das Dielektrikum verändern. Da beides nicht geht wird eine kapazitive Abstandsmessung! nicht möglich sein.

Gruß
Gley

[Gleylancer]

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14,5 Psi sind ca. 1 bar

[Felix G]

interessant...
also der Sensor am oberen Ende vom Rohr, und dann den Luftdruck messen?


@kapazitiv
aber die Kapazität verändert sich doch, je nachdem wie voll der Behälter ist !?
Wenn die Elektroden zu 50% eingetaucht sind ist die Kapazität doch geringer als wenn sie zu 75% eingetaucht sind oder?

Aber naja, wenn es nicht geht geht es nicht, wär auch halb so schlimm...
denn zwei 2,5m langen Stangen/Blechen/wasweissich eine Isolierung zu verpassen die viele Jahre lang dicht hält ist ja wohl auch nicht gerade trivial.