Elektronik-Spielerei

[milton]

Hallo zusammen. Ich muß euch mal mein Leid über kapazitive Flüssiggkeitssensoren klagen. Speziell denen von VDO. Die Dinger kosten ein Schweinegeld (400 € in der 1200mm-Version) und sind ständig kaputt.

Die Sensoren messen den Wasserstand in einem Tank und geben dann nach Industriestandard 4-20 mA gegen Masse als Messwert aus.
Bei mir wird dieser Wert ein eine Schnittstelle CMT2 eines Philippi- PBUS-Netzwerks eingespeist.
So weit so gut. Wenn die Dinger frisch montiert sind, ist erstmal alles wunderbar. So für 3-4 Wochen.
Dann verschieben sich die Messwerte nach oben. Also gibt er nach 3 Wochen Abwesenheit plötzlich statt 10 nun 12 mA aus.

Da VDO das anscheinend den Sensoren technisch bedingt nicht austreiben kann, verfügen die Sensoren über einen Poti, mit dessen Hilfe die Maximal mA-Ausgabe eingestellt werden kann. Damit kann man dann die ausgabe wieder auf den richtigen Wert (z.B: 10 mA) zurückregeln.

Das macht man dann jeden Monat, bis der Poti am Limit ist. Ab sofort werden bereits bei weniger als 100% Füllung auch 100% angezeigt. Das wird dann sukzessive immer schlimmer, bis man den Sensor wieder gegen einen Neuen tauschen muß. Bei mir war das jetzt bereits 3 mal der Fall. Das 4. Mal steht an.

Leider bin ich, wegen der Schwallbleche im Tank und den Öffnungen in diesen Blechen (die nicht in einer Flucht liegen ) auf diesen Sch...-Sensorentyp angewiesen. Allenfalls Tauchsonden wären noch eine Alternative, jedoch fürchte ich, daß das empfindliche Kabel innerhalb kürzester Zeit an den scharfen Kanten der Schwallbleche durchgescheuert werden würde.

Es muß doch ein einfaches Vorsteckelement zum zusammenlöten geben, daß die Werte aus dem Sensor weiter kalibriert, wenn sie wieder über die Maximaleinstellung des Sensorpotis hinauslaufen. Einfache Lösung einfach mal die werte halbieren. Wunschlösung; Auch in dem Vorsteckelemnt ein Poti zum Einstellen.

Kann mir da irgendwer helfen, das Ding zu planen, Löten selber ist dann kein Problem.

[Saeldric]

Warum sollen die Standardschwimmergeber, nicht Hebelarm, nicht funktionieren?

[milton]

Zitat von Saeldric

Warum sollen die Standardschwimmergeber, nicht Hebelarm, nicht funktionieren?

Die Löcher in den Schwallblechen sind nicht in einer Flucht. Deswegen muß der kapazitive Sensor entsprechen vorgebogen werden.

[volker1165]

Hast du so n Ding mal rausgeholt und wieder richtig schön poliert

[Saeldric]

Zitat von milton

Die Löcher in den Schwallblechen sind nicht in einer Flucht. Deswegen muß der kapazitive Sensor entsprechen vorgebogen werden.

Achso, die Schwallbleche sind waagerecht? Ich bin von senkrecht ausgegangen.

[Quatschko]

Wie bitte soll denn die Elektronik dahinter wissen, ob der Sensor drift hat, oder ob der Tankstand sinkt??

Ich denke entweder sind die Sensoren unbrauchbar im Sinne von „billig“, oder du hast andere Sorgen. Masseproblem? Zu hohe Bürde?

Ich kenne die Sensoren nicht. Sind das zwei Elektroden? Ist das Messverfahren vielleicht einfach Murks? Sind die Elektroden belegt im Sinne von korrodiert?

Dein externes „Poti“ ist doof. Dein Loop ist darauf ausgelegt Strom zu treiben. Mit einem „Stromteiler“ wird das alles andere als linear.

[Thomas69]

Mit einem zwischengeschalteten Meßumformer kannst du aus dem 4-20mA Signal "alles mögliche" formen und dafür die Wandlerkurve mit dem PC programmieren. Nur willst du so etwas nicht bezahlen und es löst nicht das Ursprungsproblem des ständigen Wanderns.

Für eine einfache Änderung der unteren und oberen Werte mit Nachstellmöglichkeit geht vielleicht so etwas: https://www.ebay.de/itm/317108416900? (PaidLink)

[wernerw]

Kapazitiv? Mit Kontakt zum Wasser oder ohne? Gibt ja mehrere Varianten dieses Sensoren.

[Chili]

Mich wundert die Angabe in Milliampere.
Normal liefern die Geber einen Widerstand.
Natürlich hat dieser Widerstand einen Stromfluss zur Folge, wenn 24 Volt anliegen.

Aber irgendwie lässt mich die Schilderung daher an der Korrektheit zweifeln.

[milton]

[url]https://media1.svb-media.de/media/snr/512185/pdf/shortmanual_2019-02-15_09-31-56_eda7b9e0906c0a79dd029c40404a1982.pdf[/url

4-20 mA. Industriestandard für Messsensoren aller Art.

[corvette-gold]

Ein Widerstand kann täuschen.
In der Industie nimmt man dann lieber den Strom.
Hat Vortele, die Leitungen können problemlos 20 Meter sein ohne das es den Messwert verändert.
Und kleiner als 4 mA ist Kabelbruch, mehr als 20 mA ist Kurzschluss.
Das erkennt die Elektronik ebenalls.
Grüße Frank

[milton]

Das ist ja der Mist, daß der Sensor bei nem vollen Tank aktuellbis zu 35 mA ausgibt. Und das ist alles andere als Kurzschluß, denn mit sinkendem Pegel geht der Wert auch bis Nahe an 4 mA herunter.

[Desertbyte]

Mal den Sensor ausgebaut und wieder sauber gereinigt wird keinen Erfolg gebracht haben vermute ich??

Ich hab mir das mal auf der Veratron-Seite angesehen. Dieses Poti von dem du schreibst, müsste ja eigentlich dazu gedacht sein die Höhe zu justieren weil dieser Geber
ja von 600-1200mm gedacht ist?

Warum ist das wichtig? Ich hab eine Theorie...

Erklärbar ist das Langzeit-Verhalten des Sensors eigentlich nur durch Änderung einer physikalischen Größe, also in dem Fall der Kapazität ODER und das ist der Punkt durch
Änderung des Dielektrikums aus dem sich ja die Kapazität ergibt. Zumindest wenn ich mal einen elektronischen Defekt ausschließe.

Annahme: Das Kunststoff Material in dem der Anschluß sitzt (das den SAE-Flansch und welches die Durchführung für die Sensor-Stromleiter bildet) ist ein Material das Wasser aufnimmt (Polymid 6 zum Beispiel, was sehr gängig wäre).


- dann nimmst du den neuen Sensor aus der Verpackung und das Flanschmaterial ist trocken (auch im inneren Gefüge).
- Du baust den Sensor ein und natürlich ist die Luftfeuchtigkeit in einem Wassertank nicht grad klein, wie sollte sie auch, real gesehen wird der Sensor wohl dauernd mit Wasser benetzt.
- Also kann der Kunststoff über die Zeit Wasser aufnehmen ohne Ende, bis zu seiner Sättigung (das sind bei Polyamid bis zu 9%, also viel)
- Mit dieser Wasseraufnahme auch steigt ist die Permitivität des Dielektrikums, kurz gesagt: Es entsteht ein Haufen Kapazität an einer Stelle wo du das nicht haben willst, nämlich oberhalb des eigentlichen Messbereich-Maximums! Ein kapazitiver Kurzschluß wenn man so will.

Damit wäre diese langsame Änderung erklärbar, weil dieser Konditioniereffekt ist ja ein langsamer aber stetiger Effekt.
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Wenn diese Theorie nun stimmen würde: Dann müsste ein alter ausgebauter Sensor, der genug Zeit hatte um wieder auszutrocken (was heißt es darf in keinem Beutel gelagert werden) wieder richtig anzeigen bzw. messen.

Nachdem du den Kunststoff aus dem der Flansch/Sensoraufnahme gemacht ist nicht ändern kannst, könntest du bei einem neuen Sensor aber eines tun:
Du könntest die ganze dem Tank ausgesetzte Seite mit Klarlack und Epoxi als Wasserbarriere versiegeln. Das müsste dem Spuk ein Ende bereiten.

Was auch gehen müsste: Du lagerst deinen bestehenden Sensor über den Winter so das er austrocknet, prüfst ihn ob wieder tut im Frühjahr und dann versiegelt du das Ding ordentlich.

Nachtrag: Die beiden Distanzhalter welche den Abstand der Sonden sicherstellen, können natürlich auch ein ähnlches Verhalten zeigen/verursachen. Die könnte man ab wohl durch 3D-Druckteile aus ABS ersetzen. Die müssten aber, sofern meine Theorie stimmt, auch nach längerer Trockenlagerung wieder "resetted" sein.

Nachtrag 2: Wenn das sich nun tatsächlich so verhalten sollte, dann verstehe ich nicht warum der Hersteller da nicht die Schlüsse draus gezogen hätte, womit ich meine Therorie gleich wieder in Frage stelle.
(ja ich bin furchtbar)

Aber am Ende bliebe, wäre trotzdem eine schleichende Leitwert-Veränderung in einem der beteiligten Medien. Womit auch der Leitwert des Wasser ins Spiel kommt durch:
- einen langsam ansteigenden Salzgehalt, durch aus dem Tank (Alutank?) ausgewaschene Aluminiumsalze
- auch durch biologische Faktoren (Mikroorganismen).

Also den Leitwert des Wassers im Tank zu messen, vor allem wenn das Wasser keinen hohen Umschlag hat: Wäre auch von Interesse!
Wobei ich auf eine Sache setze bzw. aus deinem Eingangspost ableite: Ich hatte das so verstanden, das wenn du einen neuen Sensor einbaust, dann stimmt wieder alles und wenn es aber im Wasser selbst ein Problem geben würde, dann müsste der neue Sensor sofort den gleichen Mist machen wie der alte Sensor.

Na da hast ja jetzt was zu tun
- Eventuell vorhandenen alten Sensor zur Probe einbauen.
- Den bestehenden Sensor trocken legen/austrocknen und dann testen.

wenn das nicht zum Erfolg führt:
- Leitwert des Wassers checken

[ChKolumbus]

Hallo,

etwas abseits von Deiner angedachten Lösung könnte man statt über den kapazitiven Sensor oder den Hebelarmsensor noch über das Messprinzip der hydrostatischen Füllstandsmessung nachdenken.

Wenn du wirklich eine 4-20mA Schnittstelle brauchst und einen Wassertank messen möchtest gibt es dafür im Industriebereich massenhaft Lösungen die auch nicht unbedingt teuerer sind als der von Dir angesprochene Kapazitive VDO Geber sind. Beispielhaft: https://www.automation24.de/hydrostatischer-fuellstandstransmitter-novus-wl420-1-6m-l5-8801801605?previewPriceListId=8&gad_source=1&gad_c ampaignid=21164235550&gclid=EAIaIQobChMIuNiegq--jwMVwZWDBx1IijBkEAQYAyABEgKxT_D_BwE

Solche Teile messen vom Prinzip extrem genau und funktioneren in der Regel über Jahre problemlos. Wir setzen solche in der Firma massenhaft für Füllstandsmessungen ein. Selbst zu Hause in der Zisterne habe ich so einen, allerdings dort in billig (1/5 des Preises der Dinger aus der Firma) vom China-Versand. Auch der geht seit Jahren problemlos und auf den cm genau (bei dort 2,50m Tiefe)

Mal so als weiterer Gedankengang und anderes Messprinzip für deinen Fall ...

[uli07]

Sind die Dinger original im Tank oder die nachgebaut worden?

[Woody]

Wenn Du unten an den Tank herankommst könntest Du eine Drucksonde einsetzen, zum Beispiel Philippi TDT10-250, Art. 660200250. Die braucht halt einen 1/2'' Gewindeanschluss.

[milton]

Danke für die vielen guten Ideen.

Einen alten Sensor werde ich wohl mal (nur so zum Spaß) einbauen.

Als quick-and-dirty Lösung würde ich aber gern so eine Vorsatzschaltung einsetzen. Ich hab nochmal nachgedacht.
Eigentlich reicht doch ein simpler Poti zwischen Sensor und P-Pus-Schnittstelle, mit dem ich den mA-Wert regeln kann. Vom Prinzip her ist das ja nichts anderes als einfach ein paar Ohm mehr Widerstand.

Kann mir hier jemand ein passendes Poti empfehlen. Wieviel Ohn sollte es den sein?

wäre das was ?
https://www.conrad.de/de/p/eaton-229...QaAq87EALw_wcB

[Desertbyte]

4-20mA kann von der Spannung her zwischen 9-36V liegen, wenn wir da 10mA in Richtung Masse ziehen wollen kommt da ein Haufen möglicher Widerstände heraus.

Wenn man pragmatisch 12V annimmt und 10mA gegen Masse fließen haben möchte wären es 1200Ohm. Ich würde eher 4,7kOhm verbauen.

Wobei ich das als keine wirklich gute Lösung sehe, weil es das Problem an sich nicht angeht

...aber dein Boot - deine Sache

[Quatschko]

Bitte bitte keine Gedanken in diesen Poti-Murks stecken. Du kennst die Bürde in der Stromsenke nicht. Wenn aus dem Geber 35mA raus kommen, ist da was im Argen, und gehört mit dem Hersteller abgeklärt. Ich glaube es aber eigentlich gar nicht so ganz.

Kannst du den Anschluss skizzieren? Woher kommen die 12V Geberversorgung?

Aus dem Grund haben heutige Yachten einen 12V DC/DC Converter für die Versorgung von NMEA und solchen Sensoren.

Ich Fürchte dein Problem liegt woanders.

[Desertbyte]

Zitat von Quatschko

Aus dem Grund haben heutige Yachten einen 12V DC/DC Converter für die Versorgung von NMEA und solchen Sensoren..

Das ist nebenbei bemerkt ziemlich richtig, das passt für den Winter als Kleinprojekt gut: NMEA-Busversorgung mit einer stabilisierten sauberen 12V Versorgung ergänzen! Danke für den Tip!

[Sigi S.]

Zitat von Desertbyte

Das ist nebenbei bemerkt ziemlich richtig, das passt für den Winter als Kleinprojekt gut: NMEA-Busversorgung mit einer stabilisierten sauberen 12V Versorgung ergänzen! Danke für den Tip!

Roland, das brauchst du nicht.
Jedes NMEA2000 Gerät hat einen Spannungsregler (linear oder Stepdown) 9-16V auf 5V verbaut, somit ist schon eine stabile Versorgung vorhanden.
Die CAN Transceiver habe einen Spannungsbereich von über +/- 40V, also auch egal.

[Desertbyte]

Zitat von Sigi S.

Roland, das brauchst du nicht.
Jedes NMEA2000 Gerät hat einen Spannungsregler (linear oder Stepdown) 9-16V auf 5V verbaut, somit ist schon eine stabile Versorgung vorhanden.
Die CAN Transceiver habe einen Spannungsbereich von über +/- 40V, also auch egal.

Okay… Das war mir nicht bewusst. Wenn jedes Endgerät sowieso die BusVersorgung klein macht ist es tatsächlich eine Fleißaufgabe, wobei so ein DC-DC jetzt kein großes Ding gewesen wäre…

…aber nutzlose Komponenten verbauen ist sinnlos.

Dank dir für die Klarstellung!

[milton]

Nur mal so als allgemeine Frage. Mit meinem 24 V Bordnetz hat das nix zu tun, oder?

Ich meine: doppelte Spannung-> doppelte Stromstärke. Wenn dann doch eher halbe Stromstärke, oder?

[schlauchi20]

Guck doch mal nach einem anderen Sensor.
Gib mal „supersense“ ein.
Die werden inzwischen im Wohnmobil Bereich gerne genommen und ich meine, die können auch einen Stromausgang.

Gruß Rüdiger

[milton]

Philippi hat da was ganz Ähnliches im Programm, das auch 4-20 mA ausgeben kann.
https://www.philippi-online.de/en/pr...s-tds-tdn-200/

Wahrscheinlich probiere ich das nächstes Jahr mal aus.