Sziasztok!

Egy nagy pontosságú vízmennyiség mérő rendszer mikrokontrolleres megoldással való tervezése okozza a problémám. Láttam hasonló témákat, de azok nem voltak elég pontosak.

A feladat:
Adott egy 2m átmérőjű, 5m magasságú tartály.(kb. 15,7 m3) Ebben kellene mérni a vízmennyiséget megközelítőleg literes pontossággal.
Ha jól számoltam ez vízoszlopmagasságba átszámítva:0,32mm/l eltérést jelent mindössze.

Két fajta megközelítésre jutottam eddig:
1. Egy úszót alkalmazni, ami potiként szolgál, ezt máshol is láttam, mint megoldás. A baj, hogy a víz hőtágulását figyelembe véve majdnem biztos, hogy fals értéket ad. Ráadásul a 3 tized mm is elég kis lépésnek bizonyul
2. Nyúlásmérő bélyeggel a tartályban levő víz súlyát mérni. Erről nincs konkrét elképzelésem, hogy mennyire lehetne pontosan kivitelezni.

A válaszaitokat előre is köszönöm!

Szia!
Nyomásmérési alapon pontosabb értékeket lehet kapni. Ilyen távadóval lehetne kalibrálni a mennyiséget súlyra. A szintérzékelés maceráns lehet a hullámzás és a folyadék felhajlása az edényzet falán miatt. Ha kicsinyíteni kell az értékeket, akkor nívócsövesbe kell megépíteni.
VIM

Konkrét elképzelésem még nekem sincs, és inkább megerősítem a fórumtársak részére a problémád lényegét:

Egy fiziaki mennyiséget kellene mérni - az adatok szerint - legalább 4 számjegy(!) pontossággal.

Az ilyen pontosságú méréseket számos dolog nehezíti (zaj, drift, nemlinearitás, stb.), és a mérésben a lényeg éppen ezeknek a kiküszöbölése, nem maga a mérési mód. Pontosabban olyan mérési mód találása, amelyben ezeket a legjobban ignorálni lehet. A problémák nem csak magánál a mérésnél jelentkeznek, hanem a mérendő mennyiségnek (víz tömege?) a mérhető mennyiséggé alakításakor is.

A kérdésés esetben pl. a zaj a folyadék hullámzása (vagy ha nem egynemű, akkor a belső mozgása), a drift a hőmérsékleti függőség, a nemlinearitás az edény alakjának eltérése a szabályostól - csak hogy a legkézenfekvőbbeket említsem (volt is róluk szó).

Nekem pl. nem egy felszinen úszó, hanem az edény aljára lenyomott úszóra ható felhajtóerő mérés jutott még eszembe. Itt pl. a hullámzás hatása nagyrészt kiegyenlítődik, de pl. az alján lévő áramlások, örvények ezt is befolyásolják, ezért lehet, hogy megoldásként elvetném.

Tudomásom szerint időtartamot tudunk a legpontosabban mérni, ezért pl. azon lehet gondolkodni, hogy miként lehetne ezt a víztömeget impulzusszélességgé konvertálni...

Jó lenne még pár adat, pl. a tartály egy helyben van? zárt? Folyamatos mérések kellenek, vagy csak időnként, vagy milyen sűrűn? Ekkora méretnél az 1literes pontosság nagyon nehezen elérhető. Az én ötleteim eddig: A tartály alján mérni a nyomást és ebből számítani. Vagy készíteni egy olyan kütyüt, amely áramoltatja a vizet az alján és ezt egy másik szenzorral mérni. Amikor megegyezik az áramoltató cuccnál az áramlási seb. és a mérőhelyen, akkor megmérni a befektetett munkát. És ezt egy függvénnyel kiszámítani, hogy mennyi benne a víz. (Bár ez utóbbi hatalmas nagy kihívás. Mondjuk az 1literes pontosság az ekkora méretek mellett amúgy is nagyon nagy kihívás. Vagy még egy ötlet ami beugrott. 2 Fémlapot belelógatsz , úgy hogy ne lepje el teljesen a víz. És az ohmos ellenállást méred a kettő között. Bár a hőtágulás végett ez is ki van lőve. Hacsak nem építesz egy kiegyenlítő rendszert is. (Ami abból áll, hogy amikor a hőtágulás végett megemelkedik a vízszint, akkor ezáltal csökken a sűrűsége. És ezt tudva mozgatod a fémelektródákat.) Vagy csak simán használod a fémelektródákat + egy sűrűségmérőt és a kettőből kiszámolod a helyes értéket. Mondjuk most esett le hogy te a térfogatra vagy kíváncsi, akkor nem is kell a sűrűségmérő.

Én iparban az ultrahangos és a radaros mérőket láttam. Nálad viszont mm pontosságú mérés kellene.

Azt nem lehetne, hogy méred a betáplálást és a kivételt, és differencia van a tartályban? Ezt egyszerűbb lenne pontosan mérni forgókerekes, impulzusadós mérőkkel.

Szerintem az is fontos tényező, hogy milyen sebességgel/időközönként változik a térfogat.

Ha elég ideig állandó a térfogat, akkor ki lehet integrálni az eredményből a változásokat (hullámzás noymásváltozások...)

Ha megoldható lenne, akkor lehetne az egész tartály súlyát mérni, és kompenzálni a vízhőmérséklettel (és sűrűség hőmérséklet összefüggéssel) és a tratály súlyával. Én ezen indulnék el először (súly mérésre van bőven kidolgozott ipari módszer és eszköz).

(annyira lehet pontosan mérni súlyt, hogy a kőolajat is szokták mérni súlyra, sok tonnás nagyságrendben, na itt tized százalék hiba is nagyon dárga.)

Ez egy nehéz dió...

Én is a nyomásmérési alapra gondoltam. Az 5 méter vízoszlop 0,5 bar vagy 500 mbar nyomást eredményez. Ha nyomás alatti tartály szeretnél mérni akkor differenciál nyomást mérést kell alkalmazni.

De liter pontosságú mérés szerintem nem megoldható. A 0,32 mm vízoszlop változás mindössze 0,032 mbar változást jelent. Ez a teljes méréstartomány igen kis százaléka. Amit még a horror drága Yokogawa távadók sem tudnak.

Vagy esetleg a tartályt lábakra tenni és nyomásmérő bélyegekkel mérni a tartály súlyát.

Egy liter víz kb. egy kg. Azt könnyebb lenne mérni.

"Ha megoldható lenne, akkor lehetne az egész tartály súlyát mérni, és kompenzálni a vízhőmérséklettel (és sűrűség hőmérséklet összefüggéssel) és a tratály súlyával. Én ezen indulnék el először (súly mérésre van bőven kidolgozott ipari módszer és eszköz)."

Még jó hogy előttem írták a súlymérést.

Köszi az eddigi infokat!

Úgy látszik nem volt elég pontos a leírás.
A feladatot először is nem kell megvalósítanom. 1 hét múlva kell beadnom, de csak a tervet.
A tartály egy helyben van, nem lötyög, nem dülöngél, nincs szélmozgás se(zártnak feltételezem).
A feladat leírása ennyi volt. A folyadék minőségéről sem volt semmi megkötés. Így jó az egyneműnek is A tartályt is lehet venni egy fém tartálynak. A folyadékmennyiség változásának gyakorisága sincs kikötve, így állandó mennyiséget feltételezek.
A mérendő mennyiségre sem volt kikötés.
Ezért a súlymérésnél nem kell még hőt is mérni, illetve aztán kompenzálni, mert az is jó, ha kg-ban kapom az eredményt.

Akkor lehet nagyot gondolni
Nem lenne teljesen halott ötlet a tartály oldalára alul egy lyukat fúrni, és oda egy U-csövet bekötni. Abban követné a foladék a tartály szintjét. Erre egy mozgó gyűrűt rakni, egyik oldalán egy opto adó, a másik oldalán egy optoérzékelő szerkezettel, és addig mozgatni, amíg a folyadék/levegő átmenetet meg nem találja. Ennek a távolságát a nulla ponttól akár mm pontosan lehetne mérni.

Ilyet én ömlesztett szilárd anyag szintjének mérésére is ismerek. Az elv ugyanez, egy szerkezet addig engedi lefelé a súlyt, amit a felfüggesztő kötél feszes. Amit eléri a szilárd anyagot, belazul. A letekert kötél a tetőponttól való távolság.

Lehetne többféle mérési módszert is kombinálni, pl. úszós-nyomásmérős, és mérni a hőmérsékletet is, egy kontrollerrel feldolgozva lehet kompenzálni.
A nyomásmérős megoldásnál én úgy csinálnám, hogy pl. méterenként raknék 1-1 nyomásmérőt, és mindig csak a legfelsőt venném figyelembe ami jelez. Tehát, ha tele van a tartály, akkor is csak max. 1 méternyi vízoszlopot kell mérni, a többit egyszerűen hozzáadom, méterenként 3,14 köbméter.

Visszautalnék mineral válaszára:
A liter felbontású mérés ebben a tartályban kb. 0,3 mm-t jelent. Ennek a nyomásváltozási hatása szerintem nehezen mérhető az általam ismert nyomás távadókkal.

Ez rendben van, csak elméleti ötleteket próbálok keresni. Ha csökkentjuk a mérendő dinamikatartományt, könnyebb nagyobb felbontást elérni. Persze lehet, hogy még így is lehetetlen erre a feladatra. Jobb lenne egy vékonyabb, magasabb tartály.

Még mindig azt mondom, mérni kell a betáplálást és a kivétet. Az egyszerű ügy, és akkor a deciliter felbontás is tartható. Az összes többi eset ennél jóval rosszabb eredményt ad. (Mert ugye mindenki, aki itt megoldást írt, kalkulál a kb. 0,1% mérési bizonytalansággal?)

Az mindenképpen felmerült bennem, hogy tudjuk-e, hogy mennyi víz van benne, amikor elkezdünk mérni, illetve tudjuk-e annak a hőmérsékletét. Ha igen, akkor tudunk úgy mérni, mint a benzinkutakon...
A tartály tömegének mérése kiesik a nagy méret miatt, ugyanis 15,7 m3 az tartállyal egyutt van vagy 16 t, ott nem hiszem hogy tudnánk egy kilogrammos felbontást produkálni nyúlásmérő bélyeggel. Ha azonban mégis meg tudnánk mérni a tartály tömegét akkor nem kellene a hőmérsékletével foglalkozni, hiszen 1kg víz az akárhogy is 1 kg Mondjuk ha jobban belegondolunk egy legalább 14 bites A/D tudná ezt a felbontást, megfelelően precíz mérőhíd esetében.
Ami még eszembe jutott, az az iskolapélda, amikor elektródákat lógatunk egy tartályba, és az így kialalkuló kapacitás függ az edényben lévő folyadék szintjétől... itt hőmérsékletet is kellene mérni.
Hajrá, már csak négy nap

Én csináltam ilyen folyadékszint mérőt. Szigorúan álló henger alakú tartályokhoz. Ott a követelmény a mm-es pontosság volt.
Felhajtóerőt mértem egy (meglehetősen drága) erőmérő cellával.
A cella jelét egy instrument erősítővel felerősítve négy és fél digites panellmérővel mértem. A panellmérőnek volt digitális kimenete is, amit egy 8051-es kontroller dolgozott fel és továbbítot egy PC-hez.

Én ezt az U csöves megoldást kiegészíteném azzal, hogy a cső nem függőlegesen áll, hanem spirál alakban sokszor körbetekeredik a tartályon, és ílymódon a vízszintes irányú mozgása nagyobb felbontásban lesz követhető, mint a függőleges.

Ha ötletelés a feladat: ugyanezen az elven (nagy átmérőjű, kicsiny menetemelkedésű spirál vékony csőből) a tartályba egyfajta Toricelli féle barométerszerűség is helyezhető higanyszállal. A spirálnak kb 76 cm magasságtól (=1 at.) kb. 120 cm magasságig (1.5 at) kell csak tartania, persze a mérésben beleszámítva a külső légnyomás változását is.

Nagyon köszönöm a tanácsokat, ötleteket.
Holnap véglegesítem a tervet, aztán jöhet egy kis

Hali,nem tud valaki valami popon egyszerű elektronikát ehelyett,a tágulási tartályba szeretném építeni,ha elpárolog a víz akkor jelezzen egy led,és ha rátöltök eléri a szintet kialudjon.
http://webaruhaz.permanent.hu/termek/velleman-10-kitek-100-hazi_alk...it-465

Bővebben: Link - Bővebben: Link - Bővebben: Link

Köszi,de a második link halott,sajna :S

Köszi.