Zuverlässige "langzeit-geeignete" Sensoren

  • Servus Leute,


    zunächst wusste ich nicht so recht, wo ich das posten könnte?! Eine Sensoren Sektion mit gängigen Sensortypen (Feuchtigkeit, Gyro, Luftquali, IR, etc.) wäre m.E. sinnvoll.


    Im Anhang kann man sehen , dass mein Wasserstandssensor in nur nach einer Woche etwas korridiert ist. Da ich mir vorstellen kann, dass es langfristiger zu verfälschten Ergebnissen führen kann suche ich einen beständigeren Sensor der mir den Wasserstand 0-10 cm liefern kann.


    Ich befürchte, dass mein "Soil Moisture" Sensor ein ähnliches Schicksal erwartet?!


    Gruß Lespaul

  • Es gibt viele Verfahren, Füllstände zu messen. Am einfachsten scheint mir, den Druck am Boden des Gefäßes zu messen - genauer die Differenz zum gerade herrschenden Luftdruck. Ein sehr aufwändiger Aufbau ist hier beschrieben:

    https://www.mikrocontroller.net/topic/499819#new

    Es sind aber große Vereinfachungen möglich. Ein dünner Kunststoffschlauch wird am Boden des Gefäßes so befestigt, dass er sich nicht lösen kann. Das Ende führt an einen Differenzdruckmesser, dessen zweiter Eingang den Luftdruck misst. Mit einem Umsteuerhahn wird an den Schlauch auch eine Luftpumpe angeschlossen. Zuerst wird soviel Luft in den Schlauch gepumpt, dass alles Wasser daraus verdrängt wird. Dann wird der Hahn so umgesteuert, dass der Schlauch an den Differenzdrucksensor führt. Nun drückt das Wasser in den Schlauch und drückt die darin enthaltene Luft soweit zusammen, dass im Schlauch der gleiche Druck wie am Boden des Gefäßes herrscht. Wichtig ist, dass der Schlauch im Wasser so lang ist, dass das Wasser dabei nicht im Schlauch nach oben steigt, sondern nur soviel Wasser in den Schlauch dringt wie für das Zusammendrücken der Luft nötig ist. (Der Schlauch muss also am Boden des Gefäßes eine genügend lange Spirale bilden, die ganz leicht ansteigt, damit die Luft, die zusammengedrückt werden soll, nicht mehr herausperlt. Wenn man das richtig macht, kann man dauerhaft den Wasserstand überwachen. Anregungen und Erläuterungen sind im Bericht oben enthalten.

  • Wenn Du einen Sensor verwendest, bei dem "tatsächlich" Gleichstrom fließt, baust Du eine Elektrolyse Anlage. Dabei reagieren die jeweiligen Elektroden mit dem Elektrolyten.

    Eine gute Methode scheint die Füllstandseemittlung mittels kapazitiver Messung zu sein.

    Hier werden verschiedene Sensoren besprochen, mir scheint da sind ganz brauchbare dabei...

    ...wenn Software nicht so hard-ware ;) ...

    Freue mich über jeden like :thumbup:

  • suche ich einen beständigeren Sensor der mir den Wasserstand 0-10 cm liefern kann.

    linear im Medium oder was ist dein Ziel?

    Ich denke eher an Schwimmerschalter in Stufen oder an Sensor kapazitiv im Glasröhrchen.

    Gewicht wäre auch noch ein guter Hinweis wenn du das Gefäß wiegen kannst.

    lasst die PIs & ESPs am Leben !
    Energiesparen:
    Das Gehirn kann in Standby gehen. Abschalten spart aber noch mehr Energie, was immer mehr nutzen. Dieter Nuhr
    (ich kann leider nicht schneller fahren, vor mir fährt ein GTi)

  • Vielleicht könnte man auch einfach den Abstand vom Rand des Gefäßes bis zur Wasseroberfläche messen.

    Kommt halt drauf an, wie groß das Ding ist, der Rest ist dann etwas rechenarbeit.

    Link


    Wenn ich den betreffenden Sensor anschaue, dürfte es eher was kleines sein, so in der 1l Klasse.

  • Wenn Du einen Sensor verwendest, bei dem "tatsächlich" Gleichstrom fließt, baust Du eine Elektrolyse Anlage. Dabei reagieren die jeweiligen Elektroden mit dem Elektrolyten.

    Eine gute Methode scheint die Füllstandseemittlung mittels kapazitiver Messung zu sein.

    Hier werden verschiedene Sensoren besprochen, mir scheint da sind ganz brauchbare dabei...

    Der Hinweis ist wichtig. Messungen sollten immer mit Wechselstrom erfolgen. Dann kann man die Flächen auch von der Flüssigkeit durch einen dauerhaften Lack isolieren. Bedenken muss man aber, dass sich die Dielektrizitätskonstante durch Schmutz und im Wasser gelöste Salze stark verändern kann. Wenn die Flüssigkeit gut leitend ist, kann man das sogar nutzen. Dann bringt man auf die Kondensatorplatten ein wasserresistentes Dielektrikum an und ordnet die Platten in etwas (wenig) Abstand voneinander an. Wo das Wasser die Flächen bedeckt wirkt das so, als wäre der Abstand hier Null und beim Rest des Kondensators bleibt der Abstand elektrisch wirksam. So hängt es wirklich vom Medium ab, welche Methode auf Dauer die besten Erfolge bringt.

  • Erstmal vielen dank für die zahlreichen Antworten.

    Es gibt viele Verfahren, Füllstände zu messen. Am einfachsten scheint mir, den Druck am Boden des Gefäßes zu messen - genauer die Differenz zum gerade herrschenden Luftdruck.

    Das sprengt den Rahmen für meinen Use-Case. Dann würde ich einen Dämmerungssensor vorziehen, welcher nach Sonnenuntergang und kurz vor Sonnenaufgang für eine Zeit die Pumpen anschmeißt.


    Hier werden verschiedene Sensoren besprochen, mir scheint da sind ganz brauchbare dabei...

    Der Bodenfeuchte-Sensor "ohne Korrision" sieht ganz vielversprechend aus.


    linear im Medium oder was ist dein Ziel?

    Ich denke eher an Schwimmerschalter in Stufen oder an Sensor kapazitiv im Glasröhrchen.

    Gewicht wäre auch noch ein guter Hinweis wenn du das Gefäß wiegen kannst.

    Also es ist ein ZimmerplanzenKübel mit separatem Wassertank unten. Ich pumpe von dem Wassertank unten hoch in die Pflanze und dieser läuft ggf. wieder runter in den Tank. Es passt ca. 1 Liter rein und ist ca. 8cm hoch. Ich habe einen Schwimmschalter, dieser ist sehr zuverlässig, zeigt alledings nur für ein Level an. Gewicht ist zu kompliziert.


    Vielleicht könnte man auch einfach den Abstand vom Rand des Gefäßes bis zur Wasseroberfläche messen.

    Kommt halt drauf an, wie groß das Ding ist, der Rest ist dann etwas rechenarbeit.

    Link

    Ultraschall ist für große Tanks gut, benutze ich auch so für Tanks > 100 L. Für diesen UseCase schwer zu messen, da Blätter im weg.


    Messungen sollten immer mit Wechselstrom erfolgen.

    Wechselstrom (auch Niedervolt, Klingeltrafo etc) sprengt hier den Rahmen.


    Bodenfeuchte werde ich die oben verlinkten ausprobieren.

    Wasserstand bin ich noch auf der Suche, bzw. werde mehrere Schwimmschalter mal ausprobieren.

  • siehste, selber gefunden ;)


    Ich habe einen Schwimmschalter, dieser ist sehr zuverlässig, zeigt alledings nur für ein Level an

    dann setze mehr ein,

    z.B 3 Stück in 3 Stufen die per Band vom Boden gehalten werden,

    solange alle senkrecht schwimmen VOLL

    Schwimmen nur 2 senkrecht halbvoll,

    der oberste mit dem längsten Band liegt nun waagerecht auf der Wasseroberffläche

    Liegen alle unten leer!

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  • Ich hatte bei meinem Vorschlag mehrere Sensorprinzipien gegeneinander abgewogen.
    Bei Ultraschall ist die Messung (Schallgeschwindigkeit) temperaturabhängig und viel Sensoren können auf Dauer eine feuchte Umgebung nicht ab.

    Kapazitive Messungen gehen prinzipbedingt nur mit Wechselspannung und die "Kondensatorflächen" müssen vom Wasser getrennt sein, damit sie nicht korrodieren.

    Schwimmer mit Abgriff durch ein Potentiometer sind der Klassiker (bewährt für Prüfung der Tankfüllung oder dem Stand des Scheibenwaschwassers). Allerdings müsste man da schon einen solchen industriellen Sensor nehmen, bei einem Selbstbau wird es schwierig ein Poti zu bekommen, das in der feuchten Umgebung dauerhaft funktioniert.

    Radarsensoren sind für die Aufgabe gut geeignet, aber schwer zu bekommen und teuer.

    So war ich auf die Druckmessung am Boden des Gefäßes mit einem dünnen (6 bis 9 mm Durchmesser) PVC-Scblauch. Dieser wird am Beginn der Messung leer geblasen, womit auch Schmutz entfernt wird. Dann wird die Luftzufuhr dicht abgeschlossen und der Druck im Schlauch mit einem Differenzdrucksensor (der Schwankungen des Luftdrucks berücksichtigt) gemessen. Dann ist der gemessene Druck im Schlauch ein Maß für die Füllhöhe. Es geht sogar noch einfacher: Auf dem Boden wird ein Schlauch von einem größeren Reifen so befestigt, dass er nicht aufsteigen kann (Abdeckung duch Maschendraht o.ä.). An diesen wird der dünne Schlauch (direkt am Ventilstutzen, aber ohne Ventil) angeschlossen. Jetzt wird der Schlauch schlaff mit Luft gefüllt ("schlaff", damit keine Wandspannung Druck im Reifeninneren erzeugt). Nun steckt man den Schlauch auf den Differenzdrucksensor und bekommt einen der Wasserhöhe entsprechenden Druck. Solange noch Luft im Reifen ist, funktioniert die Messung, was bei guter Abdichtung der Verbindungen jahrelang der Fall sein kann. Erst wenn der Reifen durch Leckagen mal leer ist, muss man wieder Luft nachfüllen.

    Ein Arbeitskollege hat so den Füllstand einer Zisterne lange Zeit überwacht - ganz ohne Elektronik, nur mit einem mechanischen Differenzdruckmesser. Er war jedenfalls zufrieden.

  • Einen Schwimmerschalter kann man auch verwenden, wenn man den Schwimmer über einen Hebel auf eine Erfassung überträgt und den Winkel misst. Das kann - mit Nachteilen bei der Zuverlässigkeit - über ein Poti erfolgen oder optisch über eine Scheibe, die mit einem Gray-Code codiert ist. Mit dieser Scheibe kann man jederzeit den Winkel ablesen. (Infos zum Gray-Code über Wikipedia oder in diversen Foren - vermutlich auch hier. ??)

  • Einen Schwimmerschalter kann man auch verwenden, wenn man den Schwimmer über einen Hebel auf eine Erfassung überträgt und den Winkel misst. Das kann - mit Nachteilen bei der Zuverlässigkeit - über ein Poti erfolgen oder optisch über eine Scheibe, die mit einem Gray-Code codiert ist. Mit dieser Scheibe kann man jederzeit den Winkel ablesen. (Infos zum Gray-Code über Wikipedia oder in diversen Foren - vermutlich auch hier. ??)

    Wenn wir schon beim Schwimmer und Hebel sind, könnte man da auch ne Art Zahnstange mit einem Poti dran einsetzen.

    Der Schwimmkörper ist Unten an der kleinen Zahnstange, die bei Voll Oben und bei Leer unten ist.

    Braucht man dann noch eine Auswertung über den Widerstand des Potis.

    Zahnstange und dazu passende Zahnräder gibt es im Modellbauhandel.

    Oder man setzt einen Ultraschall Entfernungssensor ein oder einen Laser Entfernungssensor ein, falls es da in Klein und bezahlbar gibt.

  • Zahnstangen verklemmen sich leicht, wenn sie lange Zeit ohne Wartung in feuchter Umgebung betrieben werden. Deshalb werden die in Fahrzeugen meines Wissens nicht genutzt.


    Die Nachteile von Ultraschall hatte ich schon benannt. (Änderung de Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur, Altern der Sensoren in feuchtem Klima.)


    Laser-Entfernungssensor ist für die Erkennung von Flüssigkeitsoberflächen problematisch, wenn deren optischen Eigenschaften (Transparenz, Reflektionsverhalten ...) nicht klar bekannt und stabil sind. Da müsste man auf der Oberfläche einen Schwimmer haben, der definierte optische Eigenschaften hat.