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Pyrom

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Sonntag, 10. Dezember 2017, 20:30

Uniprojekt mit vielen Fragen zu Elektrik, Programmierung usw.

Moin das letzte Uniprojekt vor Studiumsende steht an.

Döselig wie ich bin habe ich mir natürlich ne Herausforderung gesucht. Und zwar versuche ich ein System zu bauen, dass Wassertemperaturen (+ evtl Leitfähigkeit und Druck) in einem Grundwasserpegel misst.
Dazu soll die Messonde an einem Kabel voll Automatisch bis zu einer voreingestellten Tiefe herabgelassen werden und dabei in festen Intervallen einen Messwert aufzeichnen e.g. (alle 50cm).
Das ganze soll mindestens bis 70m idealerweise bis 100m gehen.
Die Messtellen haben einen minimaldurchmesser von etwa 5cm

Bisher hatte ich mir überlegt:
Gesteuert werden soll das ganze über einen Arduino, der sowohl die Messungen auf einer SD aufzeichnet, als auch den Elektromotor der Kabeltrommel steuert. Als Stromversorgung wird fürs erste die 12V Batterie aus meinem Motorrad dienen.
Der Sensorteil soll bestehen aus PT 100 oder PT 1000 Temperatur sensor und MAX31865 Verstärker, ein 100m 6-Pol Kabel und eine simple Kabeltrommel.

Jetzt zu den Fragen:
Idealerweise sollte das herunterlassen gleichmäßig geschehen. Da allerdings der Durchmesser mit steigender Tiefe abnimmt muss ich die Drehzahl erhöhen, mit meinem bisheringen Plan den Motor per Relais zu steuern klappt das nicht. Habt ihr eventuell Ideen?

Wie stelle ich die aktuelle Tiefe fest? (Bisheriger Plan: zusätliches Messrad über das das Kabel läuft und pro festgelegter Längeneinheit einen Impuls an den Arduino gibt)

Der MAX31865 muss am unteren Ende des Kabels sein. Wie zur hölle bekomme ich den Wasserdicht für 100m Wasserdruck und 2 Kabelöffnungen im worst case? Idealerweise auch so, dass das Gehäuse zur Wartung easy geöffnet werden kann.

Und als letztes 100m Kabel sind schon recht lang. Wie sieht es da mit der Übertragung von digitalen Daten und vor allem Spannung zum sensor aus?


Ich hoffe das passt hier rein und ich bin für jeden Tipp oder jede hilfe Dankbar. :love:
Grüße
Julian




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niemand

Waldorf (nicht Schüler)

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Sonntag, 10. Dezember 2017, 21:41

Wie stelle ich die aktuelle Tiefe fest? (Bisheriger Plan: zusätliches Messrad über das das Kabel läuft und pro festgelegter Längeneinheit einen Impuls an den Arduino gibt)

Also solche Konstruktionen sind zwar nicht so meins aber wie wäre es alle 10 Meter (gewünschte Längeneinheit) eine Schelle aus Metall zu befestigen und per Induktionsgeber ein mal den Motor zu steuern und zweitens die Messung auszulösen? :)
Zitat:"Wenn Frauen Kopfschmerzen haben, nehmen sie Spalttabletten. Denn Spalt schaltet den Schmerz ab.
Umgekehrt gilt das leider auch.":whistling:



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Eine Lösung habe ich nicht, aber ich bewundere das Problem.

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Montag, 11. Dezember 2017, 08:39

Wie stelle ich die aktuelle Tiefe fest? (Bisheriger Plan: zusätliches Messrad über das das Kabel läuft und pro festgelegter Längeneinheit einen Impuls an den Arduino gibt)
Das zweite Messrad halte ich für die beste Variante, dann kannst du dir auch die flexible Steuerung sparen. Dimensioniere das Messrad doch einfach so, das es einen bekannten Umfang hat (10 cm oder 25cm), bohre ein Loch an Außenrand rein und kopple es mit einer Fotodiode, die jedes Mal auslöst, wenn eine Umdrehung hinzukommt. In der Messaufnahme kannst du dann einen Zähler für die Auslösung der Fotodiode einbauen und schon hast Du die Länge des abgelassenen Weges. Dann kannst du auch wieder mit einem Relais steuern, das einfach nach der eingestellten Tiefe den Ablassmotor stoppt.


Was ich mich bei der Konstruktion frage ist - Musst Du nicht an den jeweiligen Messstellen etwas verweilen, damit der Temperatursensor die Umgebungstemperatur auch wirklich sauber aufnimmt? Wasser ist ja bzgl. Wärmeleitung nicht so ganz einfach und wenn Du den Sensor bis 100 Meter druckdicht bekommen willst, wird das nicht ohne einen stabilen Metallzylinder o.ä. funktionieren - bis der dann die Temperatur sauber an den Sensor weiterleitet kann das schon etwas dauern.

Und als letztes 100m Kabel sind schon recht lang. Wie sieht es da mit der Übertragung von digitalen Daten und vor allem Spannung zum sensor aus?
Nimmt doch ein CAT6 oder 7 Kabel dann kannst du mit RJ45 Buchsen an beiden Enden gleich das leidige Thema Kabelwechsel umgehen, auf 100m ist die Datenübertragung gesichert und du arbeitest mit Standard-Material, Spannung ggfs. über 4 Adern draufgeben damit sich die Last verteilt.
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Montag, 11. Dezember 2017, 09:10

Es wird uviel komplizierter als Du dir das vorstellst.
Denke mal fängt schon bei deiner baterie an , die 12 Volt aber eben auch nicht mehr hat.

Fallst du das Rad gemessen bewegen willst , brauchsr du Schrittmotoren und eine Steuerung dafür.
Das Maß ergibt sich aus den Schritten die der Motor fährt.
Allerdings hat das einen Nachteil, das System muß immer an sein um einen gespeicherten Bezug zubehalten.
Ist das System Stromlos, muss es erst auf einen Nullpunkt fahren.
Es gibt auch absolute messsysteme , die sind aber für gerade Verfahrwege gedacht und kosten ein vermögen.
Letztendlich wäre beides nicht das richtige für dich , weil sich der Abrolldurchmesser ändert und so mit die Geschwindigkeit des kabels.
In deinem Fall könntest du nur über den Widerstand einer Extra Leitung messen wie viel Kabel ab- bzw. noch aufgerollt ist.
Zweite Möglichkeit wäre , die Tiefe über den Wasserdruck zu bestimmen.

Der Sensor wird erstmal Analog funktionoieren, wird also mit dem langen Kabel nicht funktionieren.
Du brauchst also einen Analog/Digitalwandler der am Senso ein digitales Signal erzeugt.
Das mußt Du alles mit Spannung versorgen.
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Montag, 11. Dezember 2017, 10:31

Ich würde statt des PT100 über einen 18B20 1-wire Sensor nachdenken, die gibt es im wasserdichten Stahlgehäuse und das 1-wire Protokoll ist bei sauberen Aufbau locker für 100 Meter gut.
Marcus

Pyrom

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Montag, 11. Dezember 2017, 19:05

Danke erstmal für eure Rückmeldung
Das zweite Messrad halte ich für die beste Variante, dann kannst du dir auch die flexible Steuerung sparen. Dimensioniere das Messrad doch einfach so, das es einen bekannten Umfang hat (10 cm oder 25cm), bohre ein Loch an Außenrand rein und kopple es mit einer Fotodiode, die jedes Mal auslöst, wenn eine Umdrehung hinzukommt. In der Messaufnahme kannst du dann einen Zähler für die Auslösung der Fotodiode einbauen und schon hast Du die Länge des abgelassenen Weges. Dann kannst du auch wieder mit einem Relais steuern, das einfach nach der eingestellten Tiefe den Ablassmotor stoppt.
Gute Idee! Ich hatte erst an sowas ähnliches mit einem mechanischem Kontakt gedacht, allerdings dürfte die Fotodiode deutlich weniger Fehleranfällig und eleganter sein
Fallst du das Rad gemessen bewegen willst , brauchsr du Schrittmotoren und eine Steuerung dafür.
Das Maß ergibt sich aus den Schritten die der Motor fährt.
So genau will ich das dann doch nicht. Ich will im Prinzip nur eine Winde eine voreingestellte Länge auf und abwickeln lassen, die länge eben über ein Mess/Führungsrad. Mit der Variablen Geschwindigekit habe ich mich ungünstig ausgedrückt, es wäre schön, ist aber fürs erste kein muss sofern ich die Tiefe anderweitig bestimmen kann
Du brauchst also einen Analog/Digitalwandler der am Senso ein digitales Signal erzeugt.
Ja deswegen auch der MAX31865 der genau das macht, dafür müsste ich den allerdings auch Wasserdicht unterbringen. Da ich eh einen 3 oder 4 Leiter sensor nehmen wollte kann ich eventuell das trotz der Kabellänge ohne MAX31865 machen?
Denke mal fängt schon bei deiner baterie an , die 12 Volt aber eben auch nicht mehr hat.
Da das ganze nachher Portabel werden soll, fällt 12V Blei eh raus und geht nur für erste tests ;(
Hast du Alternativen? Modellbau Li Ion pack?
Ich würde statt des PT100 über einen 18B20 1-wire Sensor nachdenken
Leider ist die indirekte Vorgabe PT100 oder PT1000 da damit schon jede Menge Erfahrungen existieren.


Mit der Wasserdichtigkeit und der Trägheit stellt in der Tat ein Problem da. Bis jetzt hoffe ich, dass ich über einen Kumpel evtl einen Aluzylinder herstellen lassen kann der dann entweder mit einer Tauchhülse oder einer Bohrung für den Sensor versehen wird. Bie letzterem würde ich den Sensor von innen her großzügig mit Kunstharz ausgießen
Grüße
Julian




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Montag, 11. Dezember 2017, 21:14

Mit der Wasserdichtigkeit und der Trägheit stellt in der Tat ein Problem da.
Du weisst aber schon, dass du jetzt quasi verpflichtet bist den Fortschritt aber mindestens das Endergebnis hier zu präsentieren - nur anfixen und dann stehen lassen - das geht nicht :D

Ich finde das Projekt sehr spannend und drücke Dir auf alle Fälle schon mal die Daumen! Und denk dran - keep it simple - hat bisher noch immer am besten funktioniert...
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Dienstag, 12. Dezember 2017, 08:44

So genau will ich das dann doch nicht. Ich will im Prinzip nur eine Winde eine voreingestellte Länge auf und abwickeln lassen, die länge eben über ein Mess/Führungsrad. Mit der Variablen Geschwindigekit habe ich mich ungünstig ausgedrückt, es wäre schön, ist aber fürs erste kein muss sofern ich die Tiefe anderweitig bestimmen kann
Wenn Du einfach nur ein Rad nimmst , von der Sache wäre das ein Incrementalrad, dann verlierst Du nach einer Umdrehung den Nullpunkt.
Also brächtest Du eine Steuerung die die incrementale und die Umdrehungen zählt.

Bei der Stromversorgung mußt Du schauen ob das ganze mit 12 Volt oder komplett nur mit 5 Volt funktionieren soll.
Beide Spannungen sind Werte womit diverse Elektronik läuft.
Um eine Konstante 12 Volt liefern zu können , auch in der Tiefe bei deinen Sensoren, dann braucht es meh als 12 Volt.
Du brauchst dann sogenante Spannungsregler , sieht aus wie ein Transistor und du kannst sie mit einem Widerstand auf eine feste Spannung einstellen.
Allerdings mußt du sie auch mit ca. 15 bis 16 Volt versorgen.
Hinten kommt dann immer 12 oder 5 Volt raus , bis auf zwei Stellen hintern Komma.

Alternative ....... 2 Baterien....

Der Sensor hat an einer Seite die Stelle wo die Messwerte genommen werden, diese Seite solltest Du im Wasser lassen.
Die Andere Seite mußt Du abdichten und vergiesen.

.
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Dienstag, 12. Dezember 2017, 08:46

Bei 4leiter stellt die Länge kein Problem mehr da.
Musst dahinter halt einen Messumformer haben der 4Leiter beherrscht, sollten aber die meisten sein inzwischen.

Haben bei uns auf der Arbeit stellenweise 500m wegstrecke im 3 Leiter Prinzip.

Pyrom

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Sonntag, 17. Dezember 2017, 18:01

Du weisst aber schon, dass du jetzt quasi verpflichtet bist den Fortschritt aber mindestens das Endergebnis hier zu präsentieren - nur anfixen und dann stehen lassen - das geht nicht :D
Jap, schon klar.

Hab am Wochenende mal ganz simpel mit dem Arduino ein System gebaut, bei dem die Tiefen eingestellt werden können, und auch bis zu den entsprechenden Tiefen gefahren wird. Nebenbei wird ein Analoger Input mit Zeit und Tiefe auf die SD Karte geloggt.
Geschwidigekeit kann ich hoffentlich ganz gut mittels PWM und MOSFET einstellen.

Anbei mal ein aktuelles Bild, sieht noch etwas sehr abenteuerlich aus, scheint aber fürs erste zu funktionieren.

Grüße
Julian




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