Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Funktionsweise Drucksensor


von Benni (bennisg)


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Tach Leute, ich habe hier einen Drucksensor vor der Nase, welcher in 
Waschmaschinen verbaut wird. Ich würde gerne wissen, wie der 
funktioniert und wo Speisespannung drauf käme und was für eine Art von 
Signal da dann raus kommt.
Der Sensor hat drei Anschlüsse und trägt die Aufschrift DC 5V
Ich hänge ein Bild vom geöffneten Sensor dran und eine Bild mit 
Schaltplan, wie der Sensor aufgebaut ist.

Zur mechanischen Funktion: Wenn Druck auf den Sensor kommt, dann fährt 
ein Ferritkern in die Spule ein und das sorgt dann dafür, das irgendwie 
ein Ausgangssignal generiert wird.

Meinem Verständnis nach müssten da irgendwie eine gepulste Spannung oder 
so rein gehen, mit einfachem "glatten" Gleichstrom sollte da doch rein 
gar nichts zu messen sein, oder?

Vielen Dank schon mal für eure Ideen hierzu!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Nettes Prinzip und im Gegensatz zu den alten Druckschaltern kontaktlos. 
Da das ein kompletter Schwingkreis ist, braucht man da nur noch eine 
Oszillatorschaltung anschliessen und bekommt am Ausgang eine 
Wechselspannung, deren Frequenz direkt oder umgekehrt proportional dem 
gemessenen Druck ist.

Gar nicht schlecht. Sag mal, was das für ein Modell von Waschmaschine 
ist.

von Sebastian R. (sebastian_r569)


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Benni schrieb:
> Meinem Verständnis nach müssten da irgendwie eine gepulste Spannung oder
> so rein gehen, mit einfachem "glatten" Gleichstrom sollte da doch rein
> gar nichts zu messen sein, oder?

Ist ein induktiver Sensor, der seine Induktivität je nach Druck ändert.

Die Auswertung erfolgt über die Frequenzmessung des Schwingkreises, den 
der Sensor mit den Kondensatoren darstellt.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Man kann z.B. den Colpittsoszillator damit benutzen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Colpitts-Schaltung

von H. H. (hhinz)


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Der wird nicht mit DC betrieben, sondern ist Teil eines Colpitts 
Oszillators, Schwingfrequenz ca. 20kHz.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

wenn deine Angaben stimmen, kann das ding nur ein Schwingkreis sein, 
dessen Resonanzfrequenz man messen kann. Und ja, dann muss man irgendwie 
eine Art Wechselspannung anlegen. Das mit den 5V kann vielleicht sonst 
was bedeuten.

Gruß, Roland

von H. H. (hhinz)


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H. H. schrieb:
> Der wird nicht mit DC betrieben, sondern ist Teil eines Colpitts
> Oszillators, Schwingfrequenz ca. 20kHz.

https://www.automaticwasher.org/TD/AWJPEG/MODERN/2010/3beltwesty++12-16-2010-18-09-23.jpg

von Benni (bennisg)


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Also aus welcher Maschine DIESER Drucksensor ist, weiß ich nicht. Ich 
hatte mir einfach mehrere auf Ebay gekauft, die da als Ersatzteile 
angeboten werden. Ich will Wasserstand messen und mit Arduino 
verarbeiten.

Ich habe einen zweiten Sensor (über den wir uns vor längerem hier mal 
unterhalten hatten), der gehört in eine Gorenje Maschine rein. Dieser 
Sensor bekommt aber tatsächlich echte 5V DC und gibt dann eine 
Recheckspannung aus, die Frequenz ist direkt proportional zum 
Druck/Wasserstand. Die Sache mit diesem Sensor läuft einwandfrei und ich 
kann mir Arduino tatsächlich den Wasserstand in mm Höhe ausgeben und 
nachregeln und was man sonst noch alles damit machen könnte.


Ich hänge mal noch Bilder an, den weißen aus der Gorenje nur so für 
Spaß. Meines Wissens ist das aber der aktuelle Stand, womit moderne 
aktuelle Waschmaschinen ausgestattet sind.

Meine Frage bezieht sich aber auf den zuerst genannten, der braune mit 
der Aufschrift 6601ER1006. Hier sieht man noch mal, dass die tatsächlich 
DC5V drauf schreiben.

Womit könnte ich diesen Sensor denn nun füttern, damit der mir dann was 
verwertbares ausgibt? Einfach irgendeine Rechteckspannung mit 5Vss? 
Irgendwelche Vorschläge, wie man die sinnvoll und einfach generieren 
könnte? Mit Externer Schaltung oder lass ich mir die einfach vom Arduino 
liefern, der ja sowieso am Ende am Sensor hängt?

Und dann noch die entscheidende Frage: Wo geh ich denn rein mit meiner 
Spannung? Es gibt drei Anschlüsse, ich habe sie mit 1, 2, und 3 
bezeichnet.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Benni schrieb:
> Womit könnte ich diesen Sensor denn nun füttern, damit der mir dann was
> verwertbares ausgibt?

Liest du unsere Beiträge überhaupt? Du benutzt diesen Sensor als Teil 
eines Colpittsoszillators. Der Ausgang des Oszillators gibt dir eine 
Frequenz.

von H. H. (hhinz)


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Benni schrieb:
> Meine Frage bezieht sich aber auf den zuerst genannten, der braune mit
> der Aufschrift 6601ER1006.

Der wird von LG verwendet.


> Hier sieht man noch mal, dass die tatsächlich
> DC5V drauf schreiben.

Das ist hier die Baureihe, nicht die Versorgungsspannung.

von Benni (bennisg)


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Aha!
Also sehe ich das richtig, dass hier in Form des Sensors quasi nur die 
"halbe Schaltung" auf dem Tisch liegt, den Rest müsste man in der 
Steuerung dran bauen?

Wie sähe das konkret aus, also ich vermute, man muss diese Schaltung 
dann diskret aus Bauteilen aufbauen, ja?
Die fehlende Hälfte der Schaltung durch einen Mikrocontroller mit Code 
zu ersetzen geht wohl nicht, richtig?

Am Ende stellt sich mir ja die Frage, wie ich das machen müsste. Ich 
versteh es jetzt so, dass ich mir den Rest der Colpittschaltung auf 
einer Platine aufbauen müsste und die gesamte Sache dann mittels Arduino 
aufwerten kann.
Das wäre natürlich viel aufwändiger als mit dem anderen Sensor zu 
arbeiten, der das (oder etwas ähnliches) ja gewissermaßen schon an Bord 
hat.

von H. H. (hhinz)


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Benni schrieb:
> Die fehlende Hälfte der Schaltung durch einen Mikrocontroller mit Code
> zu ersetzen geht wohl nicht, richtig?

Doch, das kann man auch ohne großartige Elektronik machen. Die Frage 
ist, ob du das kannst.

von Benni (bennisg)


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H. H. schrieb:
> Benni schrieb:
>> Die fehlende Hälfte der Schaltung durch einen Mikrocontroller mit Code
>> zu ersetzen geht wohl nicht, richtig?
>
> Doch, das kann man auch ohne großartige Elektronik machen. Die Frage
> ist, ob du das kannst.

"Ohne großartige Elektronik" heißt dann aber doch mit wenigstens ein 
klein wenig oder heißt das, man hängt den Sensor tatsächlich direkt an 
einen Controller und lässt den das KOMPLETT erledigen?

In der Tat wirds da dann schwierig für mich. Ein paar Transisotoren und 
Widerstände geht noch so aber etwas aufzubauen, von dem ich jetzt noch 
nicht mal die Funktionsweise im Kopf habe, geht natürlich nicht.

Am Ende gehts um die Frage, wie das Problem (Wasserstand messen) gelöst 
wird. Da ich schon einen funktionierenden Sensor (den aus der Gorenje) 
habe, ist die Sache an sich schon gelöst. Leider kann man den Sensoren 
in den Shops usw. ihre Funktionsweise nicht ansehen, weshalb ich mir 
mehrere zum Ausprobieren gekauft hatte.
Dieser hier lag noch bereits geöffnet und damit defekt auf dem Tisch und 
ich wollte, bevor ich ihn wegschmeiße, wenigstens noch geklärt haben, 
wie der funktioniert, für zukünftige Projekte. Dieser hier kostet 10 €, 
der andere kostet 14 €. Daher sehe ich gerade keinen Grund, meine 
Kenntnisse bei diesem hier bis ins Detail zu vertiefen. Aber um das zu 
entscheiden, muss man eben wissen, wie die Kiste genau läuft.

von H. H. (hhinz)


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Man kann den Schwingkreis des Sensors mit einem kurzen Impuls anstoßen, 
und dann die Antwort auswerten. Klug programmiert reicht dafür ein 
einzelner GPIO-Pin.

von H. H. (hhinz)


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Du könntest natürlich auch die Schaltung aus deinem anderen Sensor 
nachbauen, da steckt nur ein CD4060 mehr drin.

von Benni (bennisg)


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H. H. schrieb:
> Man kann den Schwingkreis des Sensors mit einem kurzen Impuls anstoßen,
> und dann die Antwort auswerten. Klug programmiert reicht dafür ein
> einzelner GPIO-Pin.

Hmmm, sehr interessant. Immerhin ist das ja schon mal ne zweite Lösung 
aber soooo dolle programmieren kann ich leider nicht. 😉

Und ich weiß jetzt wenigstens, dass ich den entsorgen kann. Es wäre nur 
echt schade gewesen, den jetzt wegzuschmeißen, wo er schon geöffnet ist 
und dann beim nächsten Projekt womöglich wieder diesen zu Testzwecken zu 
kaufen und mindestens einen zwecks Analyse zu killen.
Aber ich bleib dann mal bei dem anderen. Danke euch!

von Benni (bennisg)


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H. H. schrieb:
> Du könntest natürlich auch die Schaltung aus deinem anderen Sensor
> nachbauen, da steckt nur ein CD4060 mehr drin.

Oh, jetzt wirds natürlich doch wieder interessant. Dann muss ich bei dem 
anderen wohl doch mal Zange und Schraubenzieher ansetzen und rein 
gucken.

von H. H. (hhinz)


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Benni schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Du könntest natürlich auch die Schaltung aus deinem anderen Sensor
>> nachbauen, da steckt nur ein CD4060 mehr drin.
>
> Oh, jetzt wirds natürlich doch wieder interessant. Dann muss ich bei dem
> anderen wohl doch mal Zange und Schraubenzieher ansetzen und rein
> gucken.

Das haben andere längst getan. Ich kann dir das aber im Moment nicht 
raussuchen.

von Thomas B. (thombde)


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Vor 45 Jahren sah das noch so aus.

PS:
Den Druckaufnehmer hatte ich mir aus einer leeren Konservendose gebaut.
Da gab es noch Kondensmilch in Dosen.(Bärenmarke?)
Löcher dann zugelötet und Ferritkern dran.
Wie linear und genau das Ding war weiß ich nicht.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Ich will jetzt ja nicht von den alten Zeiten anfangen, wo man sich alle 
Infos mühselig aus irgendwelchen Magazinen und Datenbüchern 
zusammensuchen musste, aber was ist so schwierig da dran, einfach mal 
nach Colpitts Oszillator zu googeln und dann mit sehr wenigen Bauteilen 
einen Oszillator zu bauen, wenn du schon nicht das trickige von Hinz 
beschriebene Verfahren anwenden willst?

Das ist ein kleines dankbares Projekt, bei dem du eine Menge lernst und 
es ist auch wirklich nicht schwierig.
Wenn du mehr auf Programmieren stehst, ist doch der Ansatz des Antippens 
ein cooles kleines Experiment. GPIO auf einen Emitterfolger und den 
Ausgang auf einen ADC. Bisschen Polstellen zählen und fertig.

Thomas B. schrieb:
> Bärenmarke

Da geht ja nichts drüber :-)

von Klaus F. (klaus27f)


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von Deny S. (Firma: IBM) (denysaw)


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Hallo ,
Schön, dass Sie einen Drucksensor in der Waschmaschine gefunden haben. 
Sie können diesen Drucksensor für andere Arbeiten wiederverwenden.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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H. H. schrieb:
> Benni schrieb:
>> H. H. schrieb:
>>> Du könntest natürlich auch die Schaltung aus deinem anderen Sensor
>>> nachbauen, da steckt nur ein CD4060 mehr drin.
>>
>> Oh, jetzt wirds natürlich doch wieder interessant. Dann muss ich bei dem
>> anderen wohl doch mal Zange und Schraubenzieher ansetzen und rein
>> gucken.
>
> Das haben andere längst getan. Ich kann dir das aber im Moment nicht
> raussuchen.

So, jetzt hatte ich Gelegenheit:

Beitrag "74HC4060 sensor simulieren"

von Benni (bennisg)


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Matthias S. schrieb:
> Ich will jetzt ja nicht von den alten Zeiten anfangen, wo man sich alle
> Infos mühselig aus irgendwelchen Magazinen und Datenbüchern
> zusammensuchen musste, aber was ist so schwierig da dran, einfach mal
> nach Colpitts Oszillator zu googeln und dann mit sehr wenigen Bauteilen
> einen Oszillator zu bauen, wenn du schon nicht das trickige von Hinz
> beschriebene Verfahren anwenden willst?
>
> Das ist ein kleines dankbares Projekt, bei dem du eine Menge lernst und
> es ist auch wirklich nicht schwierig.
> Wenn du mehr auf Programmieren stehst, ist doch der Ansatz des Antippens
> ein cooles kleines Experiment. GPIO auf einen Emitterfolger und den
> Ausgang auf einen ADC. Bisschen Polstellen zählen und fertig.
>
> Thomas B. schrieb:
>> Bärenmarke
>
> Da geht ja nichts drüber :-)

In der Tat ist sowas ein schönes Projekt und ich mag gas eigentlich auch 
immer, wenn man sich dann da rein fuchst, bis es am Ende funktioniert. 
Das ganze braucht nur eines: Zeit und etwas Geduld und wahrscheinlich 
dann noch die ein oder andere Rückfrage hier im Forum. 😉

Nur konkurrieren die ganzen (meine) Projekte natürlich miteinander um 
diese Zeit.
Mein ursächliches Problem war ja, den Wasserstand zu messen. Dazu hatte 
ich mehrere Sensoren bestellt und getestet. Aus diesem hier „kam halt 
nix raus“, aus dem anderen kam was raus. Mit Hilfe des Forums konnte ich 
rausbekommen, dass das ne Frequenz ist. Linear. Also kurzer Versuch, 
Geradengleichung aufgestellt und den Rest rechnet der Arduino mir aus 
und spuckt mir jetzt mm aus.

Jetzt will ich das ganze weiterverarbeiten und DAS sind die nächsten 
Projekte. Ich will am Ende ne vollständig funktionierende Waschmaschine 
aufbauen, insbesondere um die dann mit einem individuellen speziellen 
Programm laufen lassen zu können. Die Teilschritte sind dafür z. b. 
„Wasserstand messen“, „Temperatur messen“, „Aggregate ansteuern“ (also 
Ventile, Pumpe, Heizung, Trommelmotor). Die Ansteuerung des 
Trommelmotors wird da noch die größte Herausforderung. Immerhin hat 
Miele den Leistungsteil und Regler für die Motoransteuerung schon mal in 
einem separaten Kasten, was die Sache schon übersichtlicher macht. Ich 
muss da nur den passenden Eingang und Signal usw.  finden. Mal sehen.

Wenn ich mir jetzt aber noch zwei oder drei interessante Varianten des 
Druck/Wasserstand Messens aneigne, dann ist das in der Tat interessant 
und lehrreich - nur komm ich im großen Projekt nicht weiter.

Trotzdem wollte ich natürlich  noch geklärt haben, was es mit dem hier 
besprochenen Sensor auf sich hat. Es könnte ja sein, dass der 
irgendwelche sagenhaften Vorteile bietet oder das es den anderen (mit 
dem ich zurecht komme) bald nicht mehr gibt. Oder oder oder. Außerdem 
lag er geöffnet und beschädigt auf dem Tisch rum und da war die 
Gelegenheit günstig, hier mal eben mit ein paar Fotos nachzufragen. 
Einmal weggeschmissen ist die Gelegenheit verpasst, nur ich will jetzt 
nicht ewig den Schrott in einer Schublade verwahren, um dann in ein paar 
Jahren evtl. mal zu fragen.

Daher trotzdem vielen Dank für die Verweise auf den HC4060 bzw. CD4060.

von Mani W. (e-doc)


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Deny S. schrieb:
> Hallo ,
> Schön, dass Sie einen Drucksensor in der Waschmaschine gefunden haben.
> Sie können diesen Drucksensor für andere Arbeiten wiederverwenden.

3 Beiträge und schon eine abgefahrene Antwort...

: Bearbeitet durch User
von Benni (bennisg)


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Mani W. schrieb:
> Deny S. schrieb:
>> Hallo ,
>> Schön, dass Sie einen Drucksensor in der Waschmaschine gefunden haben.
>> Sie können diesen Drucksensor für andere Arbeiten wiederverwenden.
>
> 3 Beiträge und schon eine abgefahrene Antwort...

Yoar und stimmt nicht mal mehr, zumindest nicht in meinem Fall. Ich hab 
mir nämlich gedacht, ich schau mal, was die großen Jungs so in ihre 
Waschmaschinen rein bauen und genau das baue ich dann auch in meine 
Waschmaschine rein. Kann ja so schlecht nicht sein, für den 
Anwendungsfall.

Viel höhere Drücke können diese Sensoren übrigens gar nicht, also z. b. 
mal den Wasserstand in einer Regentonne messen, geht damit nicht. Der 
weiße kann 3000 Pa, das sind 30 cm Wassersäule. Also für ne kleine 
Regentonne reicht es. Regeneimer….

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Guck dir mal das Waschmaschinenprojekt von Zabex an:
http://www.zabex.de/site/waschmaschine.html

Das ist alles gar nicht so ohne, vor allem die Anlaufroutine des 
Trommelmotors. Denn da startest du nicht einfach den Motor, sondern 
willst auch noch die Wäsche entwirren.

von Benni (bennisg)


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Matthias S. schrieb:
> Guck dir mal das Waschmaschinenprojekt von Zabex an:
> http://www.zabex.de/site/waschmaschine.html
>
> Das ist alles gar nicht so ohne, vor allem die Anlaufroutine des
> Trommelmotors. Denn da startest du nicht einfach den Motor, sondern
> willst auch noch die Wäsche entwirren.

Danke, ja der wurde mir schon mal empfohlen. Spätestens wenns an den 
Motor/Trommelantrieb geht, zieh ich mir den noch mal im Detail rein und 
guck bisschen ab.

Wenn man sich allerdings die älteren Maschinen, die bis Mitte/Ende der 
80er gebaut wurden, anschaut, dann stellt man fest, damals ging alles 
elektromechanisch. In Logik gesprochen: Das Programmschaltwerk besteht 
aus einem Haufen an wenn-dann Beziehungen und Timern. Und in Anlehnung 
daran soll auch mein Programmcode entstehen. Also ein Haufen aus 
if-Bedingungen und Timern usw.

Die ganz alten Miele aus den 60ern -die heute noch laufen- hatten nur 
zwei Drehzahlen und an und aus. Sehr schöne und extrem robuste Miele 
W407 gibts auf youtube zu bestaunen. Realisiert wurde das über zwei 
Motoren, die über Riemen gekoppelt waren. Der eine treibt den anderen an 
und dieser dann die Trommel. Später in den 80ern haben sie zwei Motoren 
-einen Reihenschluss und einen Asynchron auf eine Welle gepackt. Damit 
gingen dann z. b. sowas wie 1400 rpm und was schnelles 6000-10000 oder 
so, was per asynchron an 50 Hz halt nicht mehr geht.

Danach kam irgendwie Reihenschluss mit ner Art Phasenanschnitt und 
Drehzahlregelung, denn der muss rückgekoppelt werden, andernfalls dreht 
der nicht konstant, weil belastungsabhängig. Wenn man dann auswertet, ob 
das Ding viel oder wenig zu regeln hat, dann weiß man: regelt er grad 
wenig nach, ist die Wäsche offensichtlich schön gleichmäßig verteilt - 
dann kanns ins Schleudern übergehen.

Da meine Maschine aber nicht leise sein muss und ich die Stoßdämpfer da 
drin recht schnell tauschen kann, darf die von mir aus auch mit bisschen 
Unwucht schleudern. 😬

Aber so weit ist es noch lange nicht und wenn es dann mal was zu gucken 
oder kommentieren gibt, sag ich hier bescheid. 😉

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