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Topic: Zisterne Füllstandsmessung (Read 16573 times) previous topic - next topic

dadom

Hallo zusammen,

bin grad dabei eine Füllstandsmessung für unsere Zisterne zu machen. Leider habe ich jetzt zwei Probleme.

1. Ich weiß noch nicht wie groß die Zisterne ist. Mein Vater meint ca. 3qm. (Dabei halte ich eine Tiefe von 3-6m für realistisch was einen Durchmesser von 1,2-0,8m ca. ausmacht.)

2. Welche Sensoren sind dafür geeignet? Mir wäre eine Ultraschallmessung am liebsten, da diese nicht mit dem Wasser in Berührung kommt. Außerdem kann man diese am Deckel befestigen und so auch mal bei einem Defekt tausche oder ähnliches.

Bei meinem ersten Problem könnt ihr mir natürlich nicht weiter helfen aber für diese Räumlichkeiten sollten die Sensoren ausgelegt sein.

Habt ihr vielleicht noch eine andere Idee die Menge an Wasser zu Messen?

Danke schon mal für eure Hilfe.

Gruß
Dominik

nospam2000

Hi dadom,

zur den Messmethoden gibt es einige Beiträge unter http://www.mikrocontroller.net, versuche mal http://www.google.de/search?hl=de&q=site%3Amikrocontroller.net+f%FCllstand*+wasserstand*&btnG=Suche. Ich glaube ich habe hier auch schonmal ein fertiges Projekt gesehen (Playground?), weiss aber nicht mehr unter welchem Stichwort.

 MikeT

gatonero

#2
Oct 05, 2009, 09:42 pm Last Edit: Oct 05, 2009, 09:43 pm by gatonero Reason: 1
Der gesuchte Beitrag heißt "günstiger Wasserstandsensor gebaut"

Nachtwind

naja, bei den paar Metern kannst du auch relativ guenstige Drucksensoren nutzen. Hab meinen Kram grad nicht hier, kann aber morgen mal nachsehen, welchen ich benutz(t)e bei etwa 9m bis 2m.
Kurz zum aufbau. Du kannst den Arduino zusammen (falls noetig) mit einem Drucksensor in eine Zipper Plastiktuete stecken und diese mit einem !nicht!leitendem Oel befuellen, was eine Dichte vergleichbar der von Wasser hat. Da du aber sicher nicht nur loggen willst, wie es bei mir der Fall war, koenntest du schauen, ob du irgendwie die Leitugnen vom Sensor (sind meistens 3 (+,GND,Wert) bei Analogsensoren) zum Arduino fuehren - dann braeuchtest du nur den Sensor abdichten.

Beim Aufbau mit Oel ist so oder so zu beachten, dass deine Werte leicht verfaelscht werden. Hab beim gemeinsamen Ablesen vom Sensor und meinem Tauchcomputer unterschiede von etwa 0.1m auf 9m tiefe gehabt, der Fehler wurde aber geringer in niedrigererem Wasser duerfte bei einigen wenigen Metern absolut tolerierbar bleiben.

dadom

so jetzt hab ich ein paar mehr infos.

das ganze ist ca. 3,25m Tief die Öffnung ist 0,63m Breit (Durchmesser) und ca. 0,38m Lang (dann geht der Behälter in die Breite. Die Zisterne ist dann ca. 2,0m Breit und bei ca. 2,15m befindet sich der Überlauf.

Somit hat da ca. 6750l Wasser platz.

Als Sensoren würde ich gerne Ultraschall benutzen da ich hierfür evtl. den Deckel durchbohre und das ganze dann außerhalb des Behälters aufbauchen kann. (Wartungsfreundlich)

Da ich gerne eine Analogmessung hätte kommen z.b. Messarten wie Flachbandkabel Endschalter etc. nicht in frage.

Hat jemand Infos zu Ultraschallsensoren die von 30/40cm bis 3,5m messen können?

Wenn ich die Senosoren (US) in ein Gehäuse einbauche zwei Bohrungen mache wo die Senosoren rausschauen und dann das ganze mit Silikon abdichte, hab ich dann einen Messfehler weil das Gehäues mit schwingt?

Anzeigen soll der Arduino per LED (5St.) 2 Grün 1 Orange 2 Rot den Ungefähren Wert und später auf einem LCD oder per LAN eine Liter Anzahl von ca. +-50l (da gehts jetzt aber nicht soooo genau)

Schöne Grüße
Dominik

Nachtwind

Naja, da du drucksensoren ausschliesst, lass ich jetzt mal die Suche danach ;0)

Was den Ultraschallsensor angeht duerfte http://www.parallax.com/Store/Sensors/ObjectDetection/tabid/176/ProductID/92/List/1/Default.aspx?SortField=ProductName%2CProductName etwas fuer dich sein.

Hab keine erfahrungen damit, aber laesst sich wasser ueberhaupt mittels ultraschall anpingen? Wuerde aufgrund der absorbierenden Eigenschaft davon ausgehen, dass genau das nicht funktioniert, lasse mich aber gerne eines besseren belehren!

dadom

Drucksensor finde ich deshalb umständlich, weil das eine Betonierte Zisterne ist die seit 5 Jahren unter der Erde wohnt ;). (Waagen prinzip fällt aus)

Und im Wasser einen Drucksensor... weiß nicht da bin ich mir nicht so sicher ob das auf dauer (5-20 Jahre) gut geht.
Aber wer hierzu Erfahrung hat, gerne her damit.

Der US Sensor sieht auf dem ersten Blick nicht schlecht aus, bloß das mit dem "2 cm to 3 m range" gefällt mir nicht ganz so gut. Mir wäre bis 4m noch lieber wobei diese Variante auch keine Tragödie ist.
Angeschlossen wird dieser mit 3 Pins (zwecks Kabel)?

Das "Communication:Positive TTL pulse" sagt mir jetzt nichts, kann ich dies mit dem Arduino auswerten? Wenn ja ist das schwer?

pi

Hallo Dadom,

ich bin bei Watterott auf ein paar interessante "Proximity"-Sensoren gestoßen, die für dich auch in Betracht kommen, z.B. der hier: https://www.watterott.com/Ultrasonic-Range-Finder-Maxbotix-LV-EZ3. Der reicht von ca. 15 cm (6 inch) bis 6,45 m (254 inch).

Kosten liegen bei 25 Fragezeichen.

Inwieweit so ein Sensor aber in einer feuchten Umgebung und in einem Schacht funktioniert kann ich nicht sagen, wäre aber höchst skeptisch. Besonders das Schwitzwasser ist da problematisch: nachts wird es draußen kalt, der Sensor (und der Arduino) werden ebenfalls kalt. Das Wasser in der Zisterne behält aber seine Temperatur im Wesentlichen bei, so dass das verdunstende Wasser an den kalten Stellen kondensiert. Der Arduino/Sensor beschlägt.  

Gruß
pi

dadom

Hallo pi,

da würde ich den "Parallax PING" jetzt vorziehen weil ich denke dass der bei 6,45m reichweite auch einen breiteren Kegel wirft was evtl. ein Problem mit der Schachtwand wird. (Durchmesser der Zisterne ca. 2m)

Derzeit sieht es so aus als wäre es besser wenn ich den US Sensor in der Zisterne (per Ausleger) in etwa mittig anbringe.
Dann über 3? Kabel das ganze zum Arduino führe (der sitzt dann im Keller)

Mit dem Kondenswasser muss ich mir was einfallen lassen. Spritzwasser ist ausgeschlossen. Da der Einlauf unten am Boden ist. Und der Behälter ansich geschlossen.

Kann mir jemand mal allgemeine Tips zu US Sensoren geben. z. B. einbau in Kästchen und Anbindung. Die Programmierung die man unter arduino.cc (Ping Ultrasonic Range Finder) findet dürfte fürs erste reichen denke ich.

dadom

hab mir jetzt den Ping))) bestellt. Der heute schon geliefert wurde.

Jetzt hab ich das Problem dass ich die Anzeige (nur mal über Serial) gerne in Prozent hätte aber ich bekomme da immer nur "0" zurück obwohl der bei Entfernung in cm 192cm anzeigt.

Ich denke das ich ein Problem mit dem Zahlenformat habe. Meine Zahl ist als long angegeben mir wäre es aber am liebsten wenn "X,X%" raus kommt, von mir aus auch ohne Komma aber sobald ich was berechne wo ein Komma drinn ist zeigt er mir eine 0 an.

dadom

so, hab jetzt eig. alles so wie ich es brauche.

Ich hänge jetzt einfach mal den veränderten Code von http://arduino.cc/en/Tutorial/Ping an.
Code: [Select]
 /* Ping))) Sensor
 
   This sketch reads a PING))) ultrasonic rangefinder and returns the
   distance to the closest object in range. To do this, it sends a pulse
   to the sensor to initiate a reading, then listens for a pulse
   to return.  The length of the returning pulse is proportional to
   the distance of the object from the sensor.
     
   The circuit:
      * +V connection of the PING))) attached to +5V
      * GND connection of the PING))) attached to ground
      * SIG connection of the PING))) attached to digital pin 7

   http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Ping
   
   created 3 Nov 2008
   by David A. Mellis
   modified 30 Jun 2009
   by Tom Igoe

 */

// this constant won't change.  It's the pin number
// of the sensor's output:
const int pingPin = 7;

void setup() {
  // initialize serial communication:
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  // establish variables for duration of the ping,
  // and the distance result in inches and centimeters:
  long duration, inches, cm;
  int prozent = 0; //Füllstand in % z. B. 43% voll.
  double menge = 0; //Volumen in Liter
  int icm = 0; //Füllstand in cm

  // The PING))) is triggered by a HIGH pulse of 2 or more microseconds.
  // Give a short LOW pulse beforehand to ensure a clean HIGH pulse:
  pinMode(pingPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pingPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(pingPin, HIGH);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(pingPin, LOW);

  // The same pin is used to read the signal from the PING))): a HIGH
  // pulse whose duration is the time (in microseconds) from the sending
  // of the ping to the reception of its echo off of an object.
  pinMode(pingPin, INPUT);
  duration = pulseIn(pingPin, HIGH);

  // convert the time into a distance
  inches = microsecondsToInches(duration);
  cm = microsecondsToCentimeters(duration);

  icm = 285 - cm; //Höhe in cm | 285cm = Absolute Höhe = Max. Höhe + Entfernung des Ping)))
  prozent = ((1000 / 200) * icm) / 10; //200cm Max. Höhe (Messbereich)
  menge  = (3.142 * icm) * 10; //3.142qm Grundfläche

 
  Serial.print(inches);
  Serial.print("in, ");
  Serial.print(cm);
  Serial.print("cm, ");
  Serial.print(icm);
  Serial.print("cm hoehe, ");
  Serial.print(prozent);
  Serial.print("%, ");
  Serial.print(menge);
  Serial.print(" l, ");
  Serial.println();

  delay(600);
}

long microsecondsToInches(long microseconds)
{
  // According to Parallax's datasheet for the PING))), there are
  // 73.746 microseconds per inch (i.e. sound travels at 1130 feet per
  // second).  This gives the distance travelled by the ping, outbound
  // and return, so we divide by 2 to get the distance of the obstacle.
  // See: http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf
  return microseconds / 74 / 2;
}

long microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{
  // The speed of sound is 340 m/s or 29 microseconds per centimeter.
  // The ping travels out and back, so to find the distance of the
  // object we take half of the distance travelled.
  return microseconds / 29 / 2;
}


wer Verbesserungsvorschläge hat, gerne her damit.
Bald muss das ganze jetzt dann noch auf ein LCD...

nospam2000

#11
Oct 18, 2009, 06:52 pm Last Edit: Oct 18, 2009, 07:00 pm by nospam2000 Reason: 1
Hi dadom,

wenn Du es besonders genau machen willst, wäre eine Temperaturkompensation wäre noch sinnvoll. Informationen wie sich die Temperatur auf die Schallgeschwindigkeit auswirkt, gibt es hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Schallgeschwindigkeit#Tabellen
bzw. unter dem Stichwort "Näherungsformel" auf der Seite.

Da Luft dispersive Anteile enthält (CO2), musst Du zumindest bei Ultraschall auch noch die Frequenz berücksichtigen. Auf http:// http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound#General_formula] gibt es dazu einen Hinweis und einen Link ([url]http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA076060&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf).

EDIT: die Frequenzkorrektur ist wohl eher akademischer Natur

MikeT


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