Wassersensor aus Transistoren schwingt

International Deutsch
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Hallo zusammen,

nach dem Beispiel eines Experimentierkastens habe ich mir eine Pegelstandsmessung ausgedacht. Mit steigendem Wasserstand werden mehr Transistorstrecken leitend und der Widerstand des Spannungsteilers fällt. Über einen analogen Eingang kann ich dann auswerten, welcher Messpunkt überschritten ist.
Leider schwankt der Messwert ständig, weshalb ich ihn mal auf den Plotter habe ausgeben lassen.

Wodurch kommt dieses Schwingen zustande?

Wie kann ich es beheben?

Vielen Dank für eure Unterstützung.

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  Serial.println(analogRead(A0));
  delay(10);
}

Schwingung.png
Schwingung.png531×637 79.2 KB

WasseralarmSensorMessMulti.svg.png
WasseralarmSensorMessMulti.svg.png2913×927 108 KB

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Ein Kondensator zwischen "Data" und GND würde etwas Ruhe hineinbringen, außerdem misst im Millisekunden Bereich, denke das ist auch nicht nötig.
Wie schnell schwingt er denn?

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F200:
.....
Wodurch kommt dieses Schwingen zustande?

Wie kann ich es beheben?

Ohne die Schaltung deines "Oszillators" zu kennen, ist es schwer einen Fehler zu lokalisieren.
Allerdings, wie Scherheinz schon schreibt, die Abfrage deines Sensors erfolgt viel zu schnell hinter einander.

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Danke für eure Unterstützung.

Kondensator zwischen "Data" und GND würde etwas Ruhe hineinbringen

Ich habe 100nF zwischen GND und Data und 100nF zwischen Data und VCC probiert, ohne erkennbare Veränderung.

misst im Millisekunden Bereich, denke das ist auch nicht nötig.

Richtig. Ich bekam bei der regulären Messung mir nicht erklärbare Ergebnisse, weshalb ich diesen extrem einfachen Code zum testen verwende, was da passiert.

Wie schnell schwingt er denn?

Ich habe nur die Grafik vom seriellen Plotter, da ich keine Messgeräte dafür habe. Die Messwerte sind im Abstand von 10 ms.

Ohne die Schaltung deines "Oszillators" zu kennen,

Das verstehe ich gerade nicht, der Schaltplan und der Screnshot vom Plotter sind doch beigefügt? Was benötigt ihr noch?

Vielen Dank und viele Grüße

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F200:

Wie schnell schwingt er denn?

Ich habe nur die Grafik vom seriellen Plotter, da ich keine Messgeräte dafür habe. Die Messwerte sind im Abstand von 10 ms.

Abstand ca. 10ms heißt ungefähr 100Hz Abtastfrequenz. Ich tippe mal du hast ein 50Hz-Brummen aus dem Netz darin. Da du nicht genau mit 100Hz abtastest, kommt es zu einer Schwebung, was die Schwingungsbäuche erklärt.

Der Brumm kann von einem Netzteil mit schlechter Glättung oder durch Netzleitungen/Trafos in der Nähe deines Aufbaus kommen. Vermutlich würde deine Schaltung auf der grünen Wiese weit weg vom Stromnetz durch Batterien versorgt wie gewünscht funktionieren.

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F200:

Ohne die Schaltung deines "Oszillators" zu kennen,

Das verstehe ich gerade nicht, der Schaltplan und der Screnshot vom Plotter sind doch beigefügt? Was benötigt ihr noch?

Ok...sorry, mobil habe ich die Schaltung nicht gesehen.
Jetzt am PC sehe ich die.

Allerdings habe ich leichte Probleme deine Schaltung zu "verstehen". Evtl. bekommst du auch Probleme durch die verwendete "Darlington"-Anordnung der Transistoren.

Ich verwende hier schon seit einigen Jahren diese Schaltung,
Wassersensor_PNP.png
evtl. kannst du die ja für dich erweitern.

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Dein Schaltbild ist etwas kryptisch :frowning:

Ist das so zu verstehen, daß der 1k5 oben links im Wasser hängt, und die Basen der Darlingtons versorgt?
Dann fängt sich die Schaltung auf diesem Weg beliebige Störungen aus der Umgebung ein, verstärkt mit Faktor 10000.
Vorausgesetzt das Wasser ist salzig genug, daß es überhaupt leitet.

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Hi

Das Bild lässt auf eine Schwebung schließen.
Die Parallelen zur Netzfrequenz lassen als Übeltäter ein Spar-Leuchtmittel (identisch zur Neonröhre) oder einen Trafo in direkter Nähe ins Blickfeld wandern.

OT
Wer ein Mal eine Schwebung hören will, Die es nur im eigenen Kopf gibt, bastelt sich Mal zwei Mono-Audio-Files zusammen, jeweils mit nur einer Frequenz - die Frequenz eines der Files ist 1...5 Hz höher anzusetzen.
Das jetzt als Stereo-File zusammen kopieren (also links ein Ton, rechts der andere Ton) - und anhören.
Geht z.B. mit Audacity (Linux, ob Win kA) - ein nahezu identisch aufgebautes Win-Programm war 'Goldwave' gab's vor vielen Jahren Mal als ShareWare.
/OT

MfG

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Auch ich tippe auf eine Schwebung. Taste mal das Signal mit 1kHz (1 ms ) ab.
Mir gefällt die Meßschaltung gar nicht.

Grüße Uwe

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Zuerst vielen Dank für die Hilfe.

Ich tippe mal du hast ein 50Hz-Brummen aus dem Netz darin.

Was kann ich dagegen tun? Die Schaltung wegbringen kann ich nicht.

Ist das so zu verstehen, daß der 1k5 oben links im Wasser hängt, und die Basen der Darlingtons versorgt? Ja, genau richtig.

Dann fängt sich die Schaltung auf diesem Weg beliebige Störungen aus der Umgebung ein, verstärkt mit Faktor 10000.

Wie kann ich das denn verhindern?

Vorausgesetzt das Wasser ist salzig genug, daß es überhaupt leitet. Ja, das funktioniert wunderbar.

Die Parallelen zur Netzfrequenz lassen als Übeltäter ein Spar-Leuchtmittel (identisch zur Neonröhre) oder einen Trafo in direkter Nähe ins Blickfeld wandern. Direkt wüsste ich jetzt nichts, aber im selben Raum auf jeden Fall.

Taste mal das Signal mit 1kHz (1 ms ) ab. Ist beigefügt.
Mir gefällt die Meßschaltung gar nicht. Wie wäre sie denn zu verbessern?

Vielen Dank und viele Grüße

1ms.png
1ms.png739×638 82.4 KB

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Schalte einen RC Tiefpass vor die Basen. Da sich der Wasserstand vermutlich nur langsam ändert, kann eine große Zeitkonstante (1s) nicht schaden.

Möglicherweise reichen auch dicke Kondensatoren zwischen Basis und Emitter.

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F200:
Zuerst vielen Dank für die Hilfe.

Ich tippe mal du hast ein 50Hz-Brummen aus dem Netz darin.

Was kann ich dagegen tun? Die Schaltung wegbringen kann ich nicht.

Ich wiederhole den Hinweis von oben: Was für eine Stromversorgung nutzt du? Hast du einen Brumm von einem Netzteil mit schlechter Glättung drin?

Wie sieht das Signal aus, wenn alle Kontakte außerhalb bzw. im Wasser sind. Vielleicht brauchen die Transistoren Pull-Down-Widerstände. Versuche mal etwas im Bereich einige 100kOhm bis 1MegOhm zwischen Eingängen und Masse.

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Um den Fehler genau einzugrenzen, solltest du dir ein Oszilloskop besorgen.

Alles andere ist stochern im Nebel.

Baue danach eine saubere Schaltung auf und du wirst es zum Funktionieren bringen.

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.....und versorge diese mal testweise mit Batterien ganz ohne Netzteil.

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Vielen Dank für die Tipps.

Möglicherweise reichen auch dicke Kondensatoren zwischen Basis und Emitter

An jedem Transistor, oder jeweils über beide?

Stromversorgung ist ein DC-DC Step Down Stromversorgungsmodul mit AMS1117-5V.

Vielleicht brauchen die Transistoren Pull-Down-Widerstände. Versuche mal etwas im Bereich einige 100kOhm bis 1MegOhm zwischen Eingängen und Masse.

Werde ich ausprobieren sobald ich Zeit habe.

Oszilloskop wüsste ich keinen, der eins hat, und extra dafür eins beschaffen, lohnt sich für mich nicht.

Ich probiere aber gerne noch mal

testweise mit Batterien ganz ohne Netzteil.

aus.

Vielen Dank für die Unterstützung.

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An jedem Transistor.