Hey Leute, Ich wollte mit einem Spannungsteiler erstmal ohne großen Aufwand einen Wasserstandssensor bauen. Allerdings wird es ja so sein, dass der Wasserstand sich zwar linear zum Widerstand des Sensors verhalten wird, aber Spannungsteiler nicht linear zum Widerstand. Der Strom sinkt ja ab, wenn der Sensorwiderstand zeigt und es kommen Nichtlinearitäten rein. Der ADC des uC greift die Spannung in der Mitte ab. Kann man das in Software irgendwie wieder linear machen? Die Sache ist ja die, es ist kein Sensor wie ein Platin Sensor oder sowas der den Widerstand relativ nur wenig ändert. Danke!
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Verschoben durch Moderator
Felix schrieb: > Ich wollte mit einem Spannungsteiler erstmal ohne großen Aufwand einen > Wasserstandssensor bauen. Allerdings wird es ja so sein, dass der > Wasserstand sich zwar linear zum Widerstand des Sensors verhalten wird, > aber Spannungsteiler nicht linear zum Widerstand. Der Strom sinkt ja ab, Dann solltest Du den oberen Widerstand durch eine Konstantstromquelle ersetzen. Ich glaube übrigens nicht, das es einen festen Zusammenhang zwischewn Wasserstand und Widerstand geben wird. Vielleicht findest Du ja in den DSE-FAQ einen besseren Wasserstandsmesser. Gruss Harald
Felix schrieb: > Ich wollte mit einem Spannungsteiler erstmal ohne großen Aufwand einen > Wasserstandssensor bauen. Wenn man mal von einer konstanten spezifischen Leitfähigkeit deines zu messenden Wassers ausgeht, werden dir bei einer Leitfähigkeitsmessung die Oberflächeneffekte an den Elektroden einen Strich durch die Rechnung machen. Die Linearisierung ist da das kleinste Problem. Außerdem hast du dafür meist alle Zeit der Welt und wirst kaum einen FPGA einsetzen müssen.
Hey, komisch eigentlich sollte das Thema ins Elektronik-Forum. Vielleicht kann das ja verschoben werden. Das ganze ist erstmal nur kurz Prototypenmässig um zu sehen, wie schnell sich der Wasserstand ändern kann um was sauberes zu messen. Es ist klar, dass das ganze später mit Wechselstrom betrieben werden muss und ich kein FPGA verwende. Das ganze wird wenn später auch mit einem brauchbaren ADC gemaht und nicht mit einem uC ADC. Die Frage ist halt die, wähle ich einen großen Vorwiderstand, so dass die Stromänderungen durch die Widerstände in Serie vernachlässigbar sind, dann habe ich aber auch nur kleine Spannungsänderungen oder gehe ich auf eher einen Vorwiderstand der im Bereich der Größe des Sensors liegt. Dann kommen allerdings Nichtlinearitäten durch den Strom rein, der sich ja zusätzlich zum Widerstand ändert. Die Frage ist halt, ob man den Effekt rausrechnen kann? Zur Skizze, ist ein einfacher Spannungsteiler. Ein Widerstand fest, der ändere Veränderlich durch den Sensor
Felix schrieb: > Hey, komisch eigentlich sollte das Thema ins Elektronik-Forum. > Vielleicht kann das ja verschoben werden. Getan. Felix schrieb: > Allerdings wird es ja so sein, dass der Wasserstand sich zwar linear zum > Widerstand des Sensors verhalten wird Wie ist dieser "Sensor" aufgebaut? > der Wasserstand sich linear zum Widerstand des Sensors verhalten wird Dasa glaube ich aber erst, wenn ich es gesehen habe. In diesem Sensor sind so viele (Langzeit-)Nebenwirkungen (z.B. Elektrolyse), dass diese Annahme sicher falsch ist.
Felix schrieb: > ... um zu sehen, wie schnell sich der Wasserstand ändern kann um > was sauberes zu messen. Was heißt bei dir "schnell"? Geht es um Tsunami-Wellen mit Minutenzeitskalen, um Grundwasserabsenkungen in Dürregebieten mit Zeitskalen von Jahren oder um das Befüllen von Flaschen mit Hochdruck im Millisekundenbereich?
Werner M. schrieb: > Geht es um Tsunami-Wellen mit Minutenzeitskalen, um > Grundwasserabsenkungen in Dürregebieten mit Zeitskalen von Jahren oder > um das Befüllen von Flaschen mit Hochdruck im Millisekundenbereich? eher im Millisekundenbereich. Es soll schwappendes Wasser erfasst werden. Lothar Miller schrieb: > Dasa glaube ich aber erst, wenn ich es gesehen habe. In diesem Sensor > sind so viele (Langzeit-)Nebenwirkungen (z.B. Elektrolyse), dass diese > Annahme sicher falsch ist. Das ganze soll erst mal für kurze Zeit betrieben werden. Es sind zwei Stangen die in Wasser getaucht sind. Steigt der Wasserstand sinkt der Widerstand. Aber wenn ich es jetzt richtig überlege, müsste der Widerstand sich mit 1/EINTAUCHTIEFE verändern oder?
Felix schrieb: > Die Frage ist halt, ob man den Effekt rausrechnen > kann? Man kann jeden berechenbaren Effekt rausrechnen, daher ist die Diskussion ziemlich überflüssig. Du eichst deinen Sensor einfach an genügend vielen Punkten und berechnest ein Näherungspolynom. Warum das Ding wie gekrümmt ist kann dir völlig egal sein. Georg
Ich komme auf Wasserstand=((Eingangsspannung-ADC_Spannung)*konstante)/(ADC_Spannung*Vo rwidestand) Wenn dein veränderbarer Widerstand konstante/Wasserstand ist und dieser Widerstand einen Teiler bildet zusammen mit dem Vorwiderstand und über beiden zusammen Eingangsspannung abfällt und du mit deinem ADC am veränderbaren Widerstand misst.
Ich wuerd einen kapazitiven sensor verwenden, der ist schnell genug und linear.
Joschua C. schrieb: > Wenn dein veränderbarer Widerstand konstante/Wasserstand ist und dieser > Widerstand einen Teiler bildet zusammen mit dem Vorwiderstand und über > beiden zusammen Eingangsspannung abfällt und du mit deinem ADC am > veränderbaren Widerstand misst. Genau das hab ich auch raus. Im Anhang ist Kurve, bei der ich Messwerte aufgezeichnet habe.
Felix schrieb: > Im Anhang ist Kurve, bei der ich Messwerte aufgezeichnet habe. Die Krümmung der Kurve passt aber nicht richtig zu den Daten, weil die Funktion nicht zum Prozess paßt (bei kleinen Eintauchtiefen wird die Funktion zu steil, bei großen zu flach)
Felix schrieb: > Joschua C. schrieb: >> Wenn dein veränderbarer Widerstand konstante/Wasserstand ist und dieser >> Widerstand einen Teiler bildet zusammen mit dem Vorwiderstand und über >> beiden zusammen Eingangsspannung abfällt und du mit deinem ADC am >> veränderbaren Widerstand misst. > > Genau das hab ich auch raus. > > Im Anhang ist Kurve, bei der ich Messwerte aufgezeichnet habe. Mit den Meßwerten hast du doch das Problem schon halb gelöst. Da du einen µC verwendest, kannst du das bequem umrechnen lassen. Nimm die Meßwerte als Stützstellen, zwischen denen du im einfachsten Falle linear interpolierst. Und wenn du es gleich richtig machen möchtest, baust du noch ne Funktion ein, um die Meßwerte direkt mit dem µC aufzunehmen und in dessen EEPROM zu speichern. Da hast du nämlich gleich die Werte des ADC, die du als Stützstellen verwenden kannst.
Michael L. schrieb: > Mit den Meßwerten hast du doch das Problem schon halb gelöst. Da du > einen µC verwendest, kannst du das bequem umrechnen lassen. Nimm die > Meßwerte als Stützstellen, zwischen denen du im einfachsten Falle linear > interpolierst. > > Und wenn du es gleich richtig machen möchtest, baust du noch ne Funktion > ein, um die Meßwerte direkt mit dem µC aufzunehmen und in dessen EEPROM > zu speichern. Da hast du nämlich gleich die Werte des ADC, die du als > Stützstellen verwenden kannst. Ok, soweit so gut. Aber wenn ich z.b Wasser ins Salz packe, die Kurve gänzlich anders aus. Ist es denn so, dass der Spannungsteiler die Kurve wieder etwas linearer macht, da sich die ja eigentlich genau gegenteilig verhält oder?
In der Kurve fehlt die Angabe welche Temperatur das Wasser hat, die Leitfähigkeit ist stark davon abhängig. Sorry, aber man beginnt erstmal bei den physikalischen Grundlagen bevor man einen Sensor entwirft oder Messwerte auswertet. Ich wette, Du hast Dich noch nicht einmal über die Sondengeometrie von Leitwertmessgeräten informiert.
Werner schrieb: > Die Krümmung der Kurve passt aber nicht richtig zu den Daten, weil die > Funktion nicht zum Prozess paßt (bei kleinen Eintauchtiefen wird die > Funktion zu steil, bei großen zu flach) Guter Punkt. Ein kapazitiver Sensor verhält sich nach meiner Rechnung linear: C=(e0*b/d)*(h+s*(er-1)) b=Plattenbreite d=Plattenabstand h=Plattenhöhe s=Füllstand Außerdem ändert sich die spezifische Leitfähigkeit von Wasser zu destilliertem Wasser um den Faktor 100: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Leitf%C3%A4higkeit#Elektrische_Leitf.C3.A4higkeit_verschiedener_Stoffe Die Dielektrizitätszahl nur um ca 8/3: http://www.vega.com/de-de/Dielektrizitaetszahl-Liste_W.htm Die kapazitive Messung ist also linearer und nicht so empfindlich.
Felix schrieb: > Michael L. schrieb: >> Mit den Meßwerten hast du doch das Problem schon halb gelöst. Da du >> einen µC verwendest, kannst du das bequem umrechnen lassen. Nimm die >> Meßwerte als Stützstellen, zwischen denen du im einfachsten Falle linear >> interpolierst. >> >> Und wenn du es gleich richtig machen möchtest, baust du noch ne Funktion >> ein, um die Meßwerte direkt mit dem µC aufzunehmen und in dessen EEPROM >> zu speichern. Da hast du nämlich gleich die Werte des ADC, die du als >> Stützstellen verwenden kannst. > > Ok, soweit so gut. Aber wenn ich z.b Wasser ins Salz packe, die Kurve > gänzlich anders aus. Ist es denn so, dass der Spannungsteiler die Kurve > wieder etwas linearer macht, da sich die ja eigentlich genau gegenteilig > verhält oder? Sorry, aber das ist wieder mal typisch. Nach endloser Diskussion und 'zig Vorschlägen werden plötzlich weitere Informationen und Bedingungen nachgeschoben. Ist für meinen Vorschlag aber kein Problem, die Umrechnung kannst du trotz dem so wie vorgeschlagen machen. Du musst einfach einen anderen, geeigneten Sensor verwenden.
Joschua C. schrieb: > Die kapazitive Messung ist also linearer und nicht so empfindlich. Und läßt sich sehr einfach mit einem MC (AVR) realisieren (Analog Komparator + Input Capture).
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