Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Benzinstandmessung nichtinvasiv mit Ultraschall


von Christoph a. (chrichri)


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Morgen!

Meint ihr es ist realistisch mit einem Ultraschallsensor den Tankstand 
eines Moped-Tanks nichtinvasiv (also von aussen) durch den Tank selbst 
zu messen?

Also "von Oben":
Sensor -> Medium -> Metall -> Luft -> Benzin

Zur Vereinfachung gehts erstmal nur um den Tank (Mopod steht, Motor 
aus). Ich bin zwar sehr skeptisch bezüglich der vielen Störquellen wenn 
das Moped fährt, aber wenn man es im Ruhezustand hinbekommt, bekommt man 
die Störungen vielleicht auch noch in den Griff.

Probleme:
- Wandstärke des Tanks: ich denke 1mm (Stahl ??) sollte man annehmen.
- Zwischen Sensor und Tank wird es keine ideale Auflagefläche geben, was 
macht man da? (Dauerhafte Befestigung)
- Welchen Sensor kann man da nehmen, worauf muss man achten? Preisklasse 
50-100€ zum Testen wäre drinnen. Braucht aber eine geeignete 
Schnittstelle um ihn mit einem uC / embedded Rechner auszulesen.

von Hans (Gast)


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Christoph abc schrieb:
> Also "von Oben":
> Sensor -> Medium -> Metall -> Luft -> Benzin

Der Sensor müsste schon im Tank sitzen.

von als gast (Gast)


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Soetwas gibt es käuflich im Wohnmobilsektor für Propangasflaschen. 
Hersteller ist "Truma". Das Teil geht durch die dicken Stahlflaschen, es 
gibt zwei Geräte eines mißt von unten, das andere von oben. Leider sind 
beide ziemlich teuer.

von Christoph a. (chrichri)


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Genau das ist die Frage, MUSS er das?
Wie tief komme ich durch die Tankwandung durch?

von holger (Gast)


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>Genau das ist die Frage, MUSS er das?
>Wie tief komme ich durch die Tankwandung durch?

So tief du willst. Mein Güte, wenn du auf ein Heizungsrohr prügelst
kann man das vom Dachboden bis zum Keller hören.

von als gast (Gast)


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Google mal nach Füllstand Propangas. Das Prinzip kannst du übernehmen:
-Ultraschall ein Ping senden
-Ping geht durch Blech und Luft bis zum Benzin
-Ping wird reflektiert
-Ping kommt nach Laufzeit x zurück
-Laufzeit entspricht maß für Füllstandshöhe

von Christoph a. (chrichri)


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als gast schrieb:
> Google mal nach Füllstand Propangas. Das Prinzip kannst du übernehmen:
> -Ultraschall ein Ping senden
> -Ping geht durch Blech und Luft bis zum Benzin
> -Ping wird reflektiert
> -Ping kommt nach Laufzeit x zurück
> -Laufzeit entspricht maß für Füllstandshöhe

Das Messprinzip ist vollkommen klar
Die Frage is eher nach der Praktischen Umsetzung und ob es realistisch 
ist durch die Tankwand zu messen

von Reinhard Kern (Gast)


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Christoph abc schrieb:
> ob es realistisch
> ist durch die Tankwand zu messen

Ich fürchte nein - der Ping-Impuls breitet sich durch das Blech des 
Tanks viel schneller und besser aus als durch Luft und Benzin und kommt 
dann nach Umlauf in allen möglichen Richtungen um die Tankgeometrie als 
vielfaches Echo zurück. Das schwächste davon wird wohl das vom Benzin 
sein.

Gruss Reinhard

von als gast (Gast)


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Christoph abc schrieb:
> Die Frage is eher nach der Praktischen Umsetzung und ob es realistisch
> ist durch die Tankwand zu messen

Deshalb sollst du mal nach den Propandingern googeln. Genau das machen 
die, und die Gasflaschen sind viel dickwandiger.

von Manfred G. (magroma)


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Noch ne Idee. Du fährst vor und nach der Fahrstrecke auf eine Waage. 
Dann kannst du aus dem Gewichtsverlust auch die Menge und damit den 
Füllstand errechnen.
Früher gab es an Getrieben ein Ölstandsröhrchen. Baust dir sowa an den 
Tank und du siehst den Füllstand.
Oder ein Schwimmer im Tank mit einer langen Nadel drann, welche durch 
ein kleines Loch oben im Tank herausschaut und wenn die Nadel weg ist, 
dann ist der Tank leer.

;=))

Manni

von Christoph a. (chrichri)


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als gast schrieb:
> Christoph abc schrieb:
>> Die Frage is eher nach der Praktischen Umsetzung und ob es realistisch
>> ist durch die Tankwand zu messen
>
> Deshalb sollst du mal nach den Propandingern googeln. Genau das machen
> die, und die Gasflaschen sind viel dickwandiger.

ich bin leider noch nicht dazu gekommen :-( Aber kommt noch, der Tipp 
ist gut.

Reinhard Kern schrieb:
> Christoph abc schrieb:
>> ob es realistisch
>> ist durch die Tankwand zu messen
>
> Ich fürchte nein - der Ping-Impuls breitet sich durch das Blech des
> Tanks viel schneller und besser aus als durch Luft und Benzin und kommt
> dann nach Umlauf in allen möglichen Richtungen um die Tankgeometrie als
> vielfaches Echo zurück. Das schwächste davon wird wohl das vom Benzin
> sein.
>
> Gruss Reinhard

Das ist nach ersten Recherchen auch meine Befürchtung. Ich habe nur noch 
nicht tiefer nachgelesen. Es gibt so viele verschiedene Parameter und 
Zusammenhänge, da reichen nicht 10 Minuten Google nebenbei ;-).

Manfred G. schrieb:
> Noch ne Idee. Du fährst vor und nach der Fahrstrecke auf eine Waage.
> Dann kannst du aus dem Gewichtsverlust auch die Menge und damit den
> Füllstand errechnen.
> Früher gab es an Getrieben ein Ölstandsröhrchen. Baust dir sowa an den
> Tank und du siehst den Füllstand.
> Oder ein Schwimmer im Tank mit einer langen Nadel drann, welche durch
> ein kleines Loch oben im Tank herausschaut und wenn die Nadel weg ist,
> dann ist der Tank leer.
>
> ;=))
>
> Manni

Mir gehts eigentlich nich um die Tankanzeige, mich interessiert die 
Signalverarbeitung und ich find die Idee witzig. Vor allem überlege ich 
ob man noch abstruse Zusatzinformationen aus den Signalen ziehen kann 
(Motordrehzahl?). Ich brauch das eigentlich nicht wirklich, wenn der 
Tank leer ist schalte ich auf Reserve.

von Ggaast (Gast)


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kapazitive Messung:

zwei Leiter benzinfest isoliert IN den Tank, mit einer Wechselspannung 
beaufschlagen.

Benzin hat eine Dielektrizitätskonstante von 2 ~ 2,5, 
benzingeschwängerte Luft ~1.

Voller Tank => Kondesator "viel" Kapazität und vice versa.

Auswertung mit µC und Anzeigeinstrument deiner Wahl

von Epaldor (Gast)


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> Leider sind beide ziemlich teuer.

Nö. Für 7,50 Euro: 
http://www.fritz-berger.de/campingartikel/fuellstandsanzeige.htm

von spess53 (Gast)


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Hi

>Nö. Für 7,50 Euro:
>http://www.fritz-berger.de/campingartikel/fuellsta...

Und wo ist da der Ultraschall?

MfG Spess

von als gast (Gast)


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Epaldor schrieb:
> Nö. Für 7,50 Euro:

Das sind Thermometer, sowas gibt es auch für Aquarien. Eine Zeile tiefer 
ist das Teil was ich meinte "GIM Gasflascheninhaltsmesser" für nur 135€.

von Epaldor (Gast)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Nö. Für 7,50 Euro:
>>http://www.fritz-berger.de/campingartikel/fuellsta...
>
> Und wo ist da der Ultraschall?
>
> MfG Spess


Hast du nicht 'mal 'ne Fledermaus zur Hand?

von spess53 (Gast)


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Hi

>Hast du nicht 'mal 'ne Fledermaus zur Hand?

Nö. Die letzte, die ich bei der Hand hatte, habe ich zur Überwinterung 
dem LBV Coburg übergeben.

MfG Spess

von Epaldor (Gast)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>Hast du nicht 'mal 'ne Fledermaus zur Hand?
>
> Nö. Die letzte, die ich bei der Hand hatte, habe ich zur Überwinterung
> dem LBV Coburg übergeben.
>
> MfG Spess

So ist das: gute Fledermäuse weggeben und hier klagen, dass es am 
Ultraschall fehlt.

von spess53 (Gast)


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Hi

>So ist das: gute Fledermäuse weggeben und hier klagen, dass es am
>Ultraschall fehlt.

War eine kleine Hufeisennase. Die hätte eh nicht die notwendige 
Abstrahlleistung gehabt. Außerdem hatte ich keinen passenden Stecker.

MfG Spess

von Stefan Noack (Gast)


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Eventuell könnte man über die Resonanz(-frequenz) des Leerraumes im Tank 
auf dessen Volumen und damit auf den Füllstand schließen. Nur so eine 
Idee... Immerhin ist es auch das, was man ohne Messgerät machen würde. 
Dagegenklopfen und wenn es "hohl" klingt ist der Tank leer.

von Epaldor (Gast)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
>>So ist das: gute Fledermäuse weggeben und hier klagen, dass es am
>>Ultraschall fehlt.
>
> War eine kleine Hufeisennase. Die hätte eh nicht die notwendige
> Abstrahlleistung gehabt. Außerdem hatte ich keinen passenden Stecker.
>
> MfG Spess

Bin zutiefst erschüttert: für eine schnöde Füllstandsmessung, würdest du 
an einer kleinen harmlosen Hufeisennase einen Stecker montieren. 
Unglaublich.

von Christoph a. (chrichri)


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Stefan Noack schrieb:
> Eventuell könnte man über die Resonanz(-frequenz) des Leerraumes im Tank
> auf dessen Volumen und damit auf den Füllstand schließen. Nur so eine
> Idee... Immerhin ist es auch das, was man ohne Messgerät machen würde.
> Dagegenklopfen und wenn es "hohl" klingt ist der Tank leer.
Gute Idee, bisher habe ich nur an das Ping-Verfahren gedacht.

von Kartoffelsalat (Gast)


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>Also "von Oben":
>Sensor -> Medium -> Metall -> Luft -> Benzin

geht nicht. Nach Luft ist Schluss. Da gibt es kein messbares Echo mehr, 
wenn Du in einen Körper einkoppelst.



>Soetwas gibt es käuflich im Wohnmobilsektor für Propangasflaschen.
>Hersteller ist "Truma".

Hieß Sonatic. Wurde abgekündigt. Jetzt gibt es nur den LevelCheck, und 
mit dem misst man seitlich und der sagt dann nur "Gas da" oder "kein Gas 
da" an der Messstelle. Der Trick dabei ist vor allem das Einkoppeln über 
ein weiches Gummi, steht aber im Patent ganz gut beschrieben. Ist alles 
nicht so komplex, wenn es nur für einen einzigen Behälter funktionieren 
muss.

> Eventuell könnte man über die Resonanz(-frequenz) des Leerraumes im Tank
>auf dessen Volumen und damit auf den Füllstand schließen. Nur so eine
>Idee... Immerhin ist es auch das, was man ohne Messgerät machen würde.
>Dagegenklopfen und wenn es "hohl" klingt ist der Tank leer

Das macht der GIM von Reich. Auch da verweise ich auf das Patent.

>zwei Leiter benzinfest isoliert IN den Tank,
 immer wieder beeindruckend das irgendwer was vorschlägt, dass der TO 
sofort ausgeschlossen hat. Oder hast du nur vergessen zu googlen, was 
"invasiv" heisst?

von Harald W. (wilhelms)


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Epaldor schrieb:

> Bin zutiefst erschüttert: für eine schnöde Füllstandsmessung, würdest du
> an einer kleinen harmlosen Hufeisennase einen Stecker montieren.

Wahrscheinlich einen sog. Hufeisenstecker. :-)
Gruss
Harald

von Harald W. (wilhelms)


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Kartoffelsalat schrieb:

> Oder hast du nur vergessen zu googlen, was "invasiv" heisst?

Heisst das nicht, er will auf keinen Fall das Benzin beschädigen? :-)
Gruss
Harald

von Kartoffelsalat (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Heisst das nicht, er will auf keinen Fall das Benzin beschädigen? :-)
> Gruss
> Harald

Genau. Und da schlägt der Trottel vor, zwei harte, lange, spitze Leiter 
hineinzustechen! Das hat noch das zäheste Bezin umgebracht!!

von Reinhard Kern (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Heisst das nicht, er will auf keinen Fall das Benzin beschädigen? :-)

Genau, das ist das gleiche wie bei der invasiven Chirurgie - die dient 
auch vorwiegend der Organschädigung. Mit einer guten Allgemeinbildung 
kommt man doch leichter durchs Leben.

Gruss Reinhard

von Christoph a. (chrichri)


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Irgendwie scheitere ich daran passende Sensoren zu finden.
Es gibt zwar Prüfköpfe zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (z.b. von 
GE ehemals Krautkrämer, Hürth) aber natürlich das liegt preislich total 
daneben da sie für professionelle Industrieanwendungen gedacht sind. Die 
anderen Sensoren die ich finde sind alles Näherungsschalter / 
Entfernungsmesser.

Ich möchte ja an das tatsächliche Receiver-Signal auswerten und den 
Transmitter irgendwie triggern. Nur der Teil ist i.d.R. garnicht 
zugänglich.
Im low-cost bereich habe ich noch nicht geschaut, vor allem weiß ich 
noch nicht was für eine Frequenz ich benötige.

von Theorie (Gast)


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Kartoffelsalat schrieb:
>>Also "von Oben":
>>Sensor -> Medium -> Metall -> Luft -> Benzin
> geht nicht. Nach Luft ist Schluss.

Das Problem ist der große Sprung in der Schallkennimpedanz, der
1. die Reflektion erzeugt, die man als Messsignal haben möchte
2. verhindern kann, dass die Schallwelle im anderen Medium weiterläuft.
http://de.wikipedia.org/wiki/Schallkennimpedanz

Da man die Reflektion an der Grenzfläche Benzin-Luft als Messsignal 
auswerten möchte, z.B. in dem man von unten mit dem Schallkegel dagegen 
leuchtet, muss man für einen guten Übergang Metall-Benzin sorgen.

Das macht jeder Optiker beim Entspiegeln einer Brille, indem er durch 
Aufdampfen einer Antireflexschicht aus einem anderen Material mit 
passender Dicke/Brechungsindex dafür sorgt, dass Reflektionen durch 
Interferenz ausgelöscht werden. Für eine einzelnel Wellenlänge ist das 
besonders einfach.

Man könnte also versuchen, einen US-Geber unten am Tank zu montieren und 
innen eine Schicht mit passender Schallkennimpedanz und Dicke 
aufzubringen (die auch noch Benzinresistent sein muss), so dass die 
Ultraschallwelle gut vom Tankblech in das Benzin übergeht. Ob das zu 
realisieren ist und das so verbesserte Signal ausreichend vom Schall, 
der in der Tankwand längs läuft, zu trennen ist, müßte man messen.

von KS (Gast)


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>Das Problem ist der große Sprung in der Schallkennimpedanz

Genau, deshalb funktioniert Metall in Luft, aber dann kommt keine 
verwertbare Reflektion mehr von der Luft ins Metall.

>Da man die Reflektion an der Grenzfläche Benzin-Luft als Messsignal
>auswerten möchte, z.B. in dem man von unten mit dem Schallkegel dagegen
>leuchtet,
genaus so rum funktioniert es!


>muss man für einen guten Übergang Metall-Benzin sorgen.

nicht wirklich, der übergang Metall Benzin funktioniert "von selbst" 
recht gut. Das Einkoppeln ins Metall ist das Problem.

>Irgendwie scheitere ich daran passende Sensoren zu finden.
Deshalb würde ich empfehlen: Kauf Dir ein fertiges Gerät (Gaslock 
Gaslevel, Truma LevelCheck oder Dometic GasChecker) Die nehmen übrigens 
alle zum Anregen die gleiche Piezokeramik wie zum Empfangen. Nimm den 
auseinander, schau, wie die anregen, wie das empfangene Signal aussieht, 
bau den Piezo aus und mach dir selber was.

von Theorie (Gast)


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KS schrieb:
> nicht wirklich, der übergang Metall Benzin funktioniert "von selbst"
> recht gut. Das Einkoppeln ins Metall ist das Problem.

Jeder Ultraschalkopf für Werkstoffprüfung beherrscht das. Bei Gebern für 
Echolote wird auch direkt eingekoppelt, z.B. mit Öl durch GFK ins 
Wasser.

von KS (Gast)


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Theorie schrieb:
> Jeder Ultraschalkopf für Werkstoffprüfung beherrscht das. Bei Gebern für
>
> Echolote wird auch direkt eingekoppelt, z.B. mit Öl durch GFK ins
>
> Wasser.

Also eben nich direkt. Sondern über eine Flüssigkeit oder eben ein 
Koppelgel, wie beim Arzt. Hauptsache, Du hast keine Gasblasen drin. Wenn 
aber ein Koppelgel keine option ist, weil Du regelmässig an 
unterschiedlichen Behältern messen willst,und dem Anwender eine Tube Gel 
nicht zumuten kannst, was machst Du dann?

von Theorie (Gast)


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KS schrieb:
> was machst Du dann?

Ein Gel Kühlkissen zum Beispiel.
(im Gummiboot geht auch eine mit Wasser gefüllte Tüte, wo der US-Geber 
drinliegt ;-)

von JS (Gast)


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KS schrieb:
> Deshalb würde ich empfehlen: Kauf Dir ein fertiges Gerät (Gaslock
> Gaslevel, Truma LevelCheck oder Dometic GasChecker) Die nehmen übrigens
> alle zum Anregen die gleiche Piezokeramik wie zum Empfangen. Nimm den
> auseinander, schau, wie die anregen, wie das empfangene Signal aussieht,
> bau den Piezo aus und mach dir selber was.

Hat das schon jemand gemacht und kann mir Genaueres über den verbauten 
US-Geber bzw. das Übertragungsmedium sagen?
Danke!

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