HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Entwicklung und Bau von Hardware aller Art, die im HM-Umfeld eingesetzt werden kann

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Dampfmotor
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HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von Dampfmotor » 02.09.2018, 07:01

Moin,

habe mir den HB-UNI-Sen-LEV-US gebaut.

Leider bekomme ich für die liegende Zisterne falsche Werte angezeigt,
da ich die Füllhöhe bei 100% nicht einstellen kann.
Einstellung.JPG

jp112sdl
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von jp112sdl » 02.09.2018, 08:14

Nimm mal als Wert für "Offset" die Füllhöhe bei 100% + Offset (Abstand des Sensors über 100% Füllhöhe).

Also angenommen der Tank ist 300cm hoch, 100% Füllhöhe sind 270cm und der Sensor hängt in der Öffnung 20cm über der Tankhöhe (320cm vom Boden aus betrachtet), dann muss bei Offset 50cm rein.

VG,
Jérôme

Dampfmotor
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von Dampfmotor » 02.09.2018, 08:40

Danke für die schnelle Antwort.

Stelle ich beim liegenden Zylinder auf Offset 50cm und habe den Sender 50cm vom Boden, wird nur 80% Füllstand angezeigt.
Beim stehenden Zylinder funktioniert es mit 100%

cmjay
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von cmjay » 02.09.2018, 08:55

Ich kann leider bei deinem Problem bzgl. der fehlerhaften Füllstandsanzeige beim liegenden Zylinder nicht helfen.
Wenn die Füllstandsmessung aber mal funktioniert, dann kannst du mit Hilfe dieser
viewtopic.php?f=27&t=30567&p=280196&hil ... te#p280196
Grafik die im Tank enthaltene Wassermenge in Abhängigkeit von der Füllhöhe berechnen.
Es kann leider nicht ganz ausgeschlossen werden, dass ich mich irre.

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jp112sdl
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von jp112sdl » 02.09.2018, 09:37

Bin leider auch kein Mathematiker und habe die Berechnung des Füllstands eines liegenden Zylinders auch nur in der Theorie durchgespielt.
Die Berechnung sieht so aus:
https://github.com/jp112sdl/HB-UNI-Sen- ... S.ino#L196

Zunächst wird das Gesamtvolumen des Zylinders berechnet:

Code: Alles auswählen

caseVolume = (PI * pow((caseWidth >> 1), 2) * caseHeight) / 1000L;
Anschließend das Füllvolumen:

Code: Alles auswählen

r = caseHeight  / 2;
fillingLiter = (r * r * 2 * acos(1 - fillingHeight / r) / 2 - 2 * sqrt(caseHeight * fillingHeight - fillingHeight * fillingHeight) * (r - fillingHeight) / 2) * caseWidth / 1000L;
Die Prozentangabe ist dann nur das Verhältnis aus Füllvolumen zum Gesamtvolumen:

Code: Alles auswählen

fillingPercent = (fillingLiter * 100) / caseVolume;
Ich wäre da auch über Hilfe dankbar, wenn da noch ein Denkfehler drin ist.

VG,
Jérôme

klassisch
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von klassisch » 02.09.2018, 09:37

@cmjay wieso schreibst Du in dem referenzierten post, daß man das Volumen nicht aus der Füllhöhe analytisch rechnen kann?
Ich habe für meine Heizöltankmessung einfach die Formel verwendet, die ich schon seit Jahren als xls Formel für die manuelle Messung mit dem Metermaß verwendet habe. Das ist einfach die lichte Länge multipliziert mit Fläche des Kreissegments. Das gilt für einen richtigen Zylinder ohne Klöpperböden exakt. und ist analytisch berechenbar. Dem ESP8266 macht die Berechnung des arccos, Wurzeln und Quadrate nicht wirkich was aus. Die Ungenauigkeit durch die Klöpperböden habe ich allerdings bewusst vernachlässigt. Ist nicht so wichtig, wenn man die Rest- und Nachtankmeneg ermitteln will. Da gibt es noch ganz andere Unbekannten wie die Lage des Abschaltsensors. Aber bisher hat die Vorhersage einigermassen zur tatsächlichen Liefermenge gepasst.

Oder habe ich bei meiner Rechnung etwas übersehen und mache das schon seit Jahren falsch, was ja recht peinlich wäre?

Oder war Euer Problem in dem referenzierten Thread ein ganz anderes, welches vom eQ3 Sensor, den ich nicht kenne abhängt?

klassisch
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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von klassisch » 02.09.2018, 09:42

@jp112sdl habe jetzt Deine Rechnung nicht genau verifiziert, aber ich nutze - wie oben gezeigt - wohl den gleichen Grundgedanken (Fläche des Kreissegments * Länge) schon seit Jahren. Zuerst für die manuelle "Massbandvermessung" mit dem im Heizöltank integrierten Maßstab (muß man halt immer den Dom öffnen, was lästig ist) und dann mit der pneumatischen Methode. Denke immer noch, daß das passt.

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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von cmjay » 02.09.2018, 10:10

@cmjay wieso schreibst Du in dem referenzierten post, daß man das Volumen nicht aus der Füllhöhe analytisch rechnen kann?
Das ist ein Missverständnis. Ich habe ja gerade das getan und das Ergebnis in Form des eingestellten Bildes graphisch dargestellt. Das ist einfache Geometrie, ein bisschen mit Additionstheoremen rumwirbeln und Integralrechnung.
Die Aussage bzgl. der nicht analytischen Lösbarkeit bezog sich auf die Differentialgleichung, die sich ergibt, wenn man den zeitlichen Verlauf der Entleerung eines liegenden Zylinders (z.B. durch ein Loch im Boden) berechnen will. Wie aus den vorangehenden Posts im verlinkten Thread hervorgeht, hatten nämlich andere Foristen die Idee bzw. auch versucht, ihre Zisternen (Wassermenge vs. Füllhöhe) über die "Auslaufmethode" (entnommene Wassermenge vs. Zeit) zu kalibrieren. Und das lässt sich halt bei einem liegenden Zylinder nicht mehr analytisch lösen.
Oder war Euer Problem in dem referenzierten Thread ein ganz anderes, welches vom eQ3 Sensor, den ich nicht kenne abhängt?
Die Ausgangsfrage dort war - und die ist beim HB-UNI-Sen-LEV-US genauso relevant - ob die Ausgabe des Füllstandsmessers sich auf prozentuale Füllhöhe, oder die prozentuale Wassermenge bezieht. Ersteres ist schlich und einfach und von der Geometrie des Tanks unabhängig, letzteres ist geometrieabhängig und kann gegebenenfalls zu starken Nichtlinearitäten führen. Deshal mein Versuch, mit der dargestellten Grafik eine Kalibrationshilfe für die Wassermenge an die Hand zu geben.
Es kann leider nicht ganz ausgeschlossen werden, dass ich mich irre.

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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von klassisch » 02.09.2018, 10:59

@cmjay vielen Dank für die Erklärung! Beruhigt mich.
Auslaufmethode ist natürlich nichts für den Heizöltank.
Und auch ansonsten sicher nicht ganz einfach. Hängt sicher vom Auslaufwiderstand ab. Bei einem einfachen Loch oder Drossel kommt da ja noch die wurzelförmige Kennlinie dazu.

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Re: HB-UNI-Sen-LEV-US - Ultraschall Füllstandsensor

Beitrag von cmjay » 02.09.2018, 11:44

Ich wäre da auch über Hilfe dankbar, wenn da noch ein Denkfehler drin ist.
Ich steige leider bei deiner Berechnungsmethode in der vorliegenden Notation nicht so ganz durch (Sonntag Morgen, noch nix gegessen ... :D ).

Habe eben mal gesucht, ob ich meine alten Schmierzettel zu dem Thema finden kann -> leider kein Erfolg. Dann müssen sie in meinem Büro liegen. Wenn ich Glück hab, dann werde ich sie morgen vielleicht irgendwo in meinem kreativen Chaos finden und dann die Berechnungsformel (Volumen vs. Füllhöhe) hier einstellen. Bin heute echt zu faul die Sache nochmal durchzu-X-en.
Ich erinnere mich noch dunkel, dass da Kandidaten wie arctan oder so drin vorkamen. Also wohl eher nix, um die Berechnung auf der CCU/RM selbst durchzuführen. Aus meiner Sicht wäre eine Look-up Wertetabelle (Multiplikationsfaktor pro Prozent Füllhöhe) wohl die beste Lósung für den liegenden Zyliner. Das könnte man ja auch (mit etwas Aufwand) aus meiner eingestellten Grafik extrahieren.

UPDATE:
Ach Gottchen, kurz "Volumen liegender Zylinder" in DuckDuckGo eingegeben und schon wird man fündig:
https://iwer.info/article/Mathematische ... index.html
Da hatte ich mir damals - wie so oft - völlig unnötige Arbeit gemacht und das Rad neu erfunden ... :lol:

UPDATE^2:
Liegender Zylinder Füllhöhe vs Volumen.txt
(602 Bytes) 37-mal heruntergeladen
Es kann leider nicht ganz ausgeschlossen werden, dass ich mich irre.

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