So sehen Sie elektronisch, ob eine Tasse leer ist oder nicht

Meine Anforderung ist nur zu wissen, wann eine Tasse / ein Becher leer ist. Ich habe nach Gewichtssensoren gesucht, aber sie sind sperrig und teuer für diese einfache Aufgabe. Gibt es eine günstige Lösung für diese Aufgabe? Die Verwendung eines Gewichtssensors ist nicht erforderlich, solange die Anforderungen erfüllt sind. Die Schaltung befindet sich unter dem Boden des Bechers. Die Flüssigkeit kann alles sein, von Wasser bis zu schwarzem Kaffee.

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Ich fragte, ob ich herausfinden wollte, ob eine Tasse leer ist oder nicht. Die Unterseite des Bechers ist flach.
Eine billige Idee ist es, eine kleine transparente Oberfläche am Boden des Bechers zu haben, wie 1 cm mal 1 cm. Stellen Sie dort einen Fototransistor auf, um zu sehen, was sich in der Tasse befindet. Wenn der Becher leer ist, gibt der Fototransistor unabhängig von seiner Menge im Becher einen eindeutigen Wert im Vergleich zu jeder anderen vorhandenen Flüssigkeit.
Alle anderen Ideen sind willkommen.

Ich habe mit diesem runden, kraftempfindlichen Widerstand experimentiert , und er kann wahrscheinlich verwendet werden, um festzustellen, ob der Becher leer ist oder nicht. Es ist das Gegenteil von sperrig. Wenn es funktioniert, können Sie einen sehr kleinen Formfaktor erhalten. Die einzige Einschränkung ist, dass ich ein kleines Metallstück auf den Kraftwiderstand legen und den Becher darauf ausbalancieren musste, um die gesamte Kraft auf das Material zu lenken. Es stellt sich heraus, dass die Becher häufig unten gekrümmt sind, damit sie den Boden in der Mitte, in der der Widerstand platziert werden würde, überhaupt nicht berühren. Möglicherweise können Sie dies umgehen, indem Sie ein größeres Stück kraftempfindliches Material erwerben, da es in allen möglichen Größen verkauft wird (und viel billiger sein kann als das, mit dem ich verbunden bin).

Dies sind die Messungen, die ich beim Testen mit einem Arduino erhalten habe (das analoge Signal an einem Arduino variiert zwischen 0 und 5 Volt):

Ich habe wiederholt ungefähr vier Zentiliter Wasser in den Becher gegossen. Wie Sie an den roten Linien sehen können, die die Punkte anzeigen, an denen ich kein Wasser in den Becher gegossen habe, ist die Reaktion nicht linear. Das Datenblatt enthält jedoch eine Widerstands-Kraft-Kurve, und Sie können Ihre eigene Kalibrierung durchführen.

Ich würde denken, dass ein einfacher Gewichtsschalter die ideale Lösung ist. Weitere Vorschläge:

• Leitfähigkeit (zwei Stäbe in der Flüssigkeit)
• Kapazität (zwei Stangen oder eine ist eine Folie außerhalb des Bechers)
• US-Abstand (von etwas über dem Becher zum Flüssigkeitsstand oder zum Boden)
• IR-Abstand (idem)
• irgendwie die Eigenfrequenz messen (Lautsprecher + Mikrofon?)

Sie geben nicht viele Details zu der spezifischen Anwendung an (dh den Kontext, in dem dies angewendet werden würde, und die Spezifikationen, die Sie erfüllen möchten).

Unter der Annahme, dass Sie nicht viel Raffinesse benötigen, kann eine Basis mit einer Reihe von Mikroschaltern kostengünstig hergestellt werden. Verwenden Sie dann eine einfache Logik, um festzustellen, wann der Becher voll ist. Wenn beispielsweise 2 von 3 Schaltern eingeschaltet sind, erklären Sie den Becher für voll.

Ich schlage eine Reihe von Mikroschaltern vor, da Sie mit nur einem Mikroschalter möglicherweise einen ausgefeilteren Ausgleichsmechanismus in der Basis benötigen, um zu verhindern, dass ein nicht zentrierter Becher nicht den einzigen Schalter auslöst. Mit 3-6 Mikroschaltern, die gleichmäßig in der Basis verteilt sind, benötigen Sie kein sehr genaues mechanisches Setup und können beispielsweise die gesamte Erkennungslogik in Software mit einem Mikrocontroller implementieren.

Natürlich ist mein Vorschlag sinnvoll, wenn das Gewicht des Bechers im Voraus bekannt ist, dh wenn die Becher alle das gleiche Gewicht haben und die Basis so eingestellt werden kann, dass sie nicht auf die Schalter drückt, wenn ein leerer Becher darauf gestellt wird.

Calle hat eine gute Antwort für einen Gewichtssensor. Der andere Hauptweg wäre, die Flüssigkeit mit einem Füllstandsensor zu erfassen . Diese haben den Vorteil, dass sie keine irreführenden Ergebnisse liefern, wenn das Gewicht zwischen den Bechern variiert, sondern normalerweise über dem Becher platziert werden müssen.

Wikipedia hat einige nützliche Details über Füllstandssensoren hier .

Es gibt drei Hauptmethoden, um dies zu tun (über das Gewicht hinaus), die ich kenne:

• Schwimmersensoren
• Leitfähige Sensoren
• Kapazitive Sensoren
• Optische Sensoren

Schwimmersensoren basieren auf einem Schwimmer, der sich wie in einer Toilettenzisterne bewegt und etwas schaltet (entweder mechanisch, magnetisch - dh ein Magnet bewegt sich - oder gelegentlich optisch). Diese wären im Allgemeinen zu sperrig.

Leitfähige Sensoren versuchen, einen gewissen Strom (häufig Niederspannungswechselstrom, um zu verhindern, dass Sie Ihren Kaffee zu stark elektrolysieren) durch die Flüssigkeit zu leiten, wenn er ein Elektrodenpaar erreicht. Vorausgesetzt, Ihre Tasse enthält nicht das reinste destillierte Wasser, sollte dies funktionieren. Sie können selbst eine bauen (es sind ein paar Drähte) oder nach "Immersionselektrode" suchen.

Kapazitative Sensoren sind in die Flüssigkeit eingetaucht und messen die Änderung der Dielektrizitätskonstante. Diese würden hier funktionieren, aber etwas muss in Ihre Kaffeetasse getaucht werden.

Optische Füllstandsensoren (einschließlich laseroptischer Füllstandsensoren) bleiben über der Flüssigkeit, ragen jedoch häufiger mit einer von der Flüssigkeit bedeckten Kuppel in die Flüssigkeit hinein, wodurch sich die Leistung eines Fototransistors ändert. Diese werden häufig in Verkaufsautomaten verwendet (obwohl normalerweise nicht in der Kaffeetasse - dies geschieht normalerweise nach Gewicht oder Zeitpunkt der Menge der eingefüllten Flüssigkeit). Von Farnell (zufällig ausgewählter britischer Lieferant) scheinen diese bei etwa 18 britischen Pfund (ca. 25 USD) zu beginnen.

Ich würde einen Mikrowellensender mit niedrigem Füllstand (unter der Tasse) und einen Empfänger (oben auf der Tasse) verwenden. Kalibrieren Sie es mit einem leeren Becher (stärkstes Signal), und jeder weniger als dieser Wert (Flüssigkeit absorbiert etwas Strahlung) wäre das nicht leere Bechersignal .