Frage von Dorontho, 44

Kann man Wasserfluß im Rohr von außen messen?

Guten Tag,

In der Straße sind ja Kabel verlegt um zu messen wie schnell ein Auto fährt. Dadurch dass zwei Gegenstände 90 Grad zueinander verschoben werden entsteht Energie.

Jetzt möchte ich wissen, wann und eventuell ungefähr wie viel Wasser durch einen Schlauch (Küche, Garten, Waschmaschine) fließt. Aber die Messung muss von außen stattfinden. Dafür brauche ich wenigstens Start und Endzeit, vielleicht sogar ungefähre Menge.

Geht das?

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Physik, 18

Es gibt sogar eine Industrie, die sich darauf spezialisiert hat, Messgeräte für Durchflussraten herzustellen; auch berührungsfrei von außerhalb, z. B. mit Ultraschall (Doppler-Effekt) oder kapazitiv. Aber das ist für den Hausgebrauch zu teuer.

Eine grobe Abschätzung der Durchflussrate bekommst du auch hin, wenn du die Kraft misst, die an einem Halbkreis im Schlauch wirkt (hier gibt's 2 Kräfte: eine will den Halbkreis von seinem Mittelpunkt wegbewegen, eine will den Halbkreis strecken.)

Wenn das Wasser nicht allzu langsam auf- und abgedreht wird, kannst du Beginn und Ende des Durchflusses sehr schön daran bemerken, dass eine Kurve im Schlauch ruckelt (bei Auf- und Abdrehen in verschiedene Richtungen).

Antwort
von PeterKremsner, 31

Es gibt verschiedene Geschwindigkeitsmessungen für Autos, die die du beschreibst kenn ich aber nicht wirklich, das was mir da am ehesten Einfällt währen Induktionsschleifen, da entsteht aber keine Energie sondern es wird die Induktivität der Spule gemessen,

Die Verändert sich wenn etwas aus Metall drüber ist, mit zwei Induktionsschleifen und dem Weg kann man jetzt die Geschwindigkeit errechnen.

Diese Technik würde bei Wasser aber nicht gehen, weil der Wasserfluss keine Induktionsänderung bewirkt.

Dennoch gibt es solche Flusssensoren, die sind aber anders aufgbaut, man kann zB ein Heizelement außen aufbringen. Dieses hat eine bestimmte Leistung und erzeugt Wärme, je mehr Wasser durch den Schlauch geht, desto mehr Wärme wird wegtransportiert.

Somit ist die Wärme des Heizers vom Wasserstrom abhängig.

Eine genauere Methode besteht darin einen Heizer zu verwenden und ein paar Milimeter weiter einen Temperatursensor, selbes Wirkungsprinzip, ist aber nicht auf die Art der Strömung begrenzt.

Wenn zB die erste Methode auf eine laminare Strömung ausgelegt ist, wird sie einen Fehler liefern wenn die Strömung turbulent wird, die zweite Methode macht da zwar auch einen Fehler, allerdings ist der geringer.

Nachteil der zweiten Methode ist, die geht nicht wirklich von außen, da muss man den Sensor in den Schlauch einarbeiten, so wird zB die Fließgeschwindigkeit in den Injektoren bei einem Diesel Fahrzeug gemessen.

Natürlich muss bei beiden Methoden die Aussentemperatur kompensiert werden.

Die erste Methode geht aber nur gut wenn du ein dünnes Aluminiumrohr hast, je größer der Wärmewiderstand von Heizer zu Flüssigkeit, desto weniger empfindlich wird die Messung.

Kommentar von Dorontho ,

Leider habe ich verschiedenste Schlaucharten. In der Küche hätte ich sicherlich noch am ehesten metallene, aber beim Gartenschlauch (außer beim Anschluss selbst) und bei der Waschmaschine (auch hier wieder nur am Anschluss) nicht.

Kommentar von PeterKremsner ,

Warum willst du überhaupt den Wasserdurchfluss messen?

Ich glaube da ist es einfach wenn du dir entweder einen selbst Bastelst, mit einem gekauften Flusssensor oder du nimmst einfach einen fertigen Wasserzähler:

https://www.amazon.de/Gardena-8188-20-Wassermengenz%C3%A4hler/dp/B006MWDQZQ/ref=...

Kommentar von Dorontho ,

Mir würde reichen, wenn ich weiß wann, wie lange das Wasser läuft. DIe genaue Menge brauche ich eigentlich nicht. Und ein Wasserzähler sitzt meist nicht an der Stelle, wo ich jederzeit sehe, was passiert.

Kommentar von PeterKremsner ,

Naja Bastlerlösungen gehen schon, sind aber mit Aufwand verbunden, das Messen ob ein Medium fließt und dazu noch kontaktlos ist ziemlich schwer, von da her würde mir nichts direkt einfallen wie du das einfach bewerkstelligen kannst.

So einen Sensor selbst bauen ist auch nicht gerade leicht und ohne Hilfsenergie, sprich Batterie oder Stromversorgung geht da gar nichts.

Kommentar von Dorontho ,

Eine Batterie wäre kein Problem.

Kommentar von PeterKremsner ,

Ok aber das drum herum, du musst zunächst mal den Heizer wickeln, dann brauchst du eine Konstantstromquelle welche dir den Heizer, am Heizer fällt ein Spannungsabfall ab, der ist aber nicht direkt linear zur Temperatur.

Du musst jetzt also die Temperatur des Heizers messen und dann einem Mikrocontroller oder ähnlichen zuführen, dann musst du einen Algorithmus entwickeln, der bestimmen kann ob gerade Wasser durch den Schlauch fließt oder die Temperaturänderung auf andere externe Einflüsse zurückzuführen ist.

Also der Heizer wird kälter, die Umgebungstemperatur bleibt gleich, also fließt Wasser, der Unterschied muss aber eine gewisse Schwelle überschreiten ansonsten kann es einfach am Rauschen liegen.

Der Heizer wird kälter aber die Umgebungstemperatur nimmt auch ab, fließt jetzt Wasser oder nicht?

Die Wassertemperatur nimmt ab, aber das Wasser bewegt sich nicht, das sollte auch nicht als Wasserfluss gedeutet werden, weswegen man noch einen zusätzlichen Temperatursensor braucht, der die Wassertemperatur vorm Heizer bestimmt etc.

Also wenns schon auf so eine Lösung hinausläuft kannst du gleich ein Kupferrohr nehmen und an beiden Enden Schlauchanschlüsse montieren, allerdings musst du da aufpassen dass dein Heizer nicht die Referenztemperatur beeinflusst etc...

Dann musst du dir noch gedanken machen wie zeigst du das an? mit einer LED oder mit einem Display, bzw kannst du die Daten auch über WLAN übertragen wenns ganz schön werden soll.

Da wäre es wie gesagt einfach wenn du einfach irgendwo in die Leitung einen Wasserzähler einbaust, der muss ja nicht direkt am Anschluss sein...

Kommentar von Dorontho ,

Vielen Dank für die ausführliche Antwort

Antwort
von schellejaja, 9

Hallo, 

die Beschreibung zur Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen wurde nicht ganz korrekt dargestellt. Aber nun die Antwort auf deine eigentliche Frage: Ja, Durchfluss lässt sich ohne Rohreingriff messen - und zwar mit Hilfe so genannter "clamp-on"-Systeme. Hier werden Sensoren, die auf Ultraschall bzw. Induktivitäten reagieren, von außen auf die Leitung aufgebracht. Allerdings muss die Leitung hierfür bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Sie sollte glattflächig und möglichst nicht aus Kunststoff sein und die Messstrecke muss gerade und störungsfrei sein, mindestens über eine Strecke von 15x Außendurchmesser.

Gruß Ralph

Antwort
von dompfeifer, 9
Dadurch dass zwei Gegenstände 90 Grad zueinander verschoben werden entsteht Energie.

Das ist äußerst grober Unsinn! Energie entsteht nicht, die wird bestenfalls gewandelt. Und das geschieht nicht einfach durch die "Verschiebung von Gegenständen zueinander". Die Wandlung von mechanischer zur elektrischen Energie kannst Du bei Wiki unter Induktion nachlesen.


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