Position eines Edelstahlleiters bestimmen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
Ich bin auf der Suche nach einer elektrischen Lösung für folgendes Problem:
Ich versuche die Position eines Drahtes in einem Schlauch zu bestimmen wobei folgende Einschränkungen zu beachten sind:

  1. Es dürfen keine Änderungen am Schlauch vorgenommen werden
  2. Es dürfen keine Änderungen am Draht vorgenommen werden
  3. Das andere Ende des Schlauches (das an welchem der Draht irgendwann den Schlauch verlässt) ist nicht zugänglich
  4. Draht und Schlauch haben variable Längen (etwas 1,2m bei 3-5mm Durchmesser)
  5. der Draht ist aus Edelstahl (nicht magnetisch)
  6. der Schlauch ist aus Teflon (nicht leitend)
    damit kann ich nur noch vor dem Eingang in den Schlau eine Apparatur anbringen mit der ich die Position bestimmen kann.
    Ich habe bereits an einen Differentialtransformator gedacht, allerdings ist der für Geschwindigkeiten nicht geeignet (deshalb kann ich nicht den Weg berechnen).
    Ist es möglich durch einen Strom im Draht ein Magnetfeld zu erzeugen, wenn man nur ein Ende des Drahtes anschließen kann??? Kann man den Draht als Antenne benutzen? Oder gibt es irgendeine andere Möglichkeit, das Vorschieben des Drahtes in ein elektrisches Signal umzuwandeln?
    Ich würde mich über technische Hinweise sowie Anregungen und Ideen sehr freuen.
    Dankeschön!
#2

Hallo

Wie wäre es mit einem Leitungssucher?

http://www.elektrotools.de/Produkt/2435038-BEHA-AMPR…

http://www.conrad.de/ce/de/product/101339/?hk=WW4&in…

Hans

#3

Hallo Hans,
die Idee ist gut. Das Problem ist, dass ich nicht über die gesamte Schlauchlänge messen kann, sondern nur am Anfang (wo ich den Draht einführe), das heißt mit dem Leitungssucher würde ich nur rausbekommen ob ein Draht eingeführt ist oder nicht. Letztendlich beruht das Messsystem ja auf einer Magnetfeldmessung des stromdurchflossenen Drahtes. Dieses Feld ändert sich entlang des Leiters jedoch nicht (konzentrisch), deshalb kann ich auch keinen Vorschub messen.
Trotzdem danke!
Alex

#4

die Idee ist gut. Das Problem ist, dass ich nicht über die
gesamte Schlauchlänge messen kann, sondern nur am Anfang

Hallo Alex,

dann weisst du auch nur, wo sich der Draht am Anfang befindet, aber das kannst du ja vermutlich ohne Messung einfach sehen. Weiteres kannst du nur mit einer Einrichtung bestimmen, die du am Schlauch entlangführen kannst.

Gruss Reinhard

#5

Weiteres kannst du nur mit einer Einrichtung bestimmen, die du
am Schlauch entlangführen kannst.

Genau das Problem möchte ich lösen, ich hatte gehofft, dass es ein elektrisches Messsystem gibt, mit dem ich die Geschwindigkeit des Drahtes herausbekommen kann. Quasi analog zu einem Permanentmagneten in einer Spule, nur das mein Draht nicht magnetisch ist…

#6

Hallo

Wenn du die Spule so lang machen kannst wie die Messstrecke, dann kannst du über die Dämpfung (bei einer geeigneten Frequenz) die Länge des Drahtes in der Spule bestimmen.

Gruß
Hevo

#7

Tach aalliibbaabbaa,

wie sieht denn die Führung des Drahtes vor dem Schlauch aus? Mir würden da spontan zwei Messmetoden einfallen:

Als erstes könntest du den Übergangswiderstand zwischen Draht und Wasser messen. Der wird abnehmen um so mehr Draht du in den Schlauch führst. Vorrausgesetzt die Drahtspule ist nicht schon in leitender Verbindung mit dem Wasser.

Methode zwei könnte ein bisschen Krampfig werden: Du kannst den Draht tatsächlich als Antenne benutzen. Das Teil ist schließlichein ein Dipol und bildet damit einen Saugkreis, dessen Scheitelfrequenz primär von der Drahtlänge abhängt. Wohlgemerkt primär(siehe krampfig). Man hätte aber den Vorteil, dass die Aufbewahung des Drahtes in Grenzen egal ist, denn wenn der Draht auf der Spule kurzgeschlossen ist bildet er bis zum letztehn Moment des Abwickelns eine unveränderliche Einheit, die den Saugkreis im Schlauch nicht stört.

Thor

#8

… Quasi analog
zu einem Permanentmagneten in einer Spule, nur das mein Draht
nicht magnetisch ist…

Ach soo, jetzt verstehe ich erst: du schiebst den Draht rein und willst wissen, wie weit er schon drin ist? Sag’s doch gleich. Ich hatte als Position die Lage im Schlauchquerschnitt verstanden.

Einfach wird das nicht. Wenn man verschiedene HF-Signale einspeist, müsste sich die Abstrahlung und damit die Impedanz am Speisepunkt periodisch mit der Länge ändern, nämlich damit, wieviel Wellenlängen auf die Drahtlänge passen. Die müsste man mitzählen, ähnlich wie bei einem Laserinterferometer. Da dürfen natürlich keine Störungen dabei sein wie Metallteile in der Nähe.

Gruss Reinhard

#9

Hallo

also, wenn der Draht reingeschoben wird, würde ich seine Länge vorher messen, Marken auf den Draht setzen (Edding oder kratzen) und sehe dann anhand der Marken, wie weit er schon drin ist.
Ist er schon vorher drin, ziehe ich ihn raus und messe dann.

Gruß
Günther

1 Like
#10

Hallo Fragewurm,

Möglicherweise geht es über eine Laufzeitmessung.

  1. Mit einem HF-Impuls, welcher dann am Drahtende reflektiert wird. Es gibt diverse Messgeräte um Kabelbrüche zu finden, und sogar meine Netzwerkkarte kann die Leitungslänge recht gut messen.

  2. (Ultra-)Schall wird auch an einem Drahtende reflektiert. Fragt sich ob man so etwas in deinem Fall einkoppeln kann.

Du schreibst auch nichts über die nötige Genauigkeit der Messung.

MfG Peter(TOO)

#11
  1. Mit einem HF-Impuls, welcher dann am Drahtende reflektiert
    wird. Es gibt diverse Messgeräte um Kabelbrüche zu finden, und
    sogar meine Netzwerkkarte kann die Leitungslänge recht gut
    messen.

Hallo,

nennt sich Time Domain Reflektometrie. Da es hier um ca. 1m geht, brauchst du allerdings eine zeitliche Auflösung im Picosekunden-Bereich (und natürlich entsprechende Anstiegs-/Abfallzeiten des Impulses). Das gibt es durchaus, aber billig ist es nicht, gängige Geräte liegen bei 15 kEuro.

Die vorgeschlagenen Markierungen mit Edding sind doch deutlich günstiger.

Gruss Reinhard

#12

Die Spule so lang wie die Messstrecke zu machen ist leider nicht möglich. Trotzdem Danke!

#13

Den Draht zu markieren ist tatsächlich eine Idee, aber leider für mein Problem wenig hilfreich, da es sich wie gesagt um eine große Menge unterschiedlicher Drähte handelt. Außerdem bin ich auf der Suche nach einer Lösung mittels elektrischer Sensorik. Trotzdem Danke!

#14

Das hört sich vielversprechend an. Wie genau sieht so eine Schlatung aus, wie viele Signale sollte ich einspeisen und wie sollten diese aussehen (ich nehme mal an sinusförmig, aber in welcher Phase zueinander) und wie kann ich dann die Länge berechnen?
Und verursacht nicht das andere Ende auch eine Überlagerung?
Alex

#15

Hallo Thor,
danke für die Antwort.
Die erste Lösung ist wohl nicht geeignet, da keine Wasser im System vorkommt.
Zur zweiten Lösung: Die Führung vor dem Schlauch kann ich variabel gestalten, dort habe ich Platz und Freiraum. Der Draht ist nicht aufgewickelt, aber flexibel. Wenn ich den Draht als Antenne benutze, kann ich irgendwie verhindern, dass der Teil der aus dem Schlauch rausguckt mitsendet? Zum Beispiel durch einen zweiten Abgriff? Welches Signal müsste ich dann auf den Draht geben und was müsste ich messen?
Alex

#16

Hallo Reinhard,
genau danach habe ich gesucht. Jetzt sehe ich nur noch das Problem der 15k für so ein Gerät. Ich habe Freuquenzegeneratoren und Oszilloskope zur Hand, ist es damit möglich zu messen?
Danke!
Alex

#17

genau danach habe ich gesucht. Jetzt sehe ich nur noch das
Problem der 15k für so ein Gerät. Ich habe
Freuquenzegeneratoren und Oszilloskope zur Hand, ist es damit
möglich zu messen?

Hallo Alex,

überschlägige Rechnung: die Ausbreitungsgeschwindigkeit kann man ganz grob mit 20 cm/ns festlegen. Wenn du also cm messen willst, musst du 1/20 ns = 50 ps (Picosekunden) auflösen. Du brauchst also einen Impulsgenerator mit einer Anstiegszeit von 50 ps und ein Oszi, auf dem du horizontal noch 50 ps ablesen kannst. Also auf jeden Fall jenseits 10GHz.

Gruss Reinhard

#18

Hallo,
warum setzt du nicht einfach ein Rad auf den (natürlich darunter gespannten) Draht und misst dessen Umdrehungen? Die Technik dazu ist in jedem Auto und nennt sich Tacho oder Kilometerzähler, je nachdem, ob du nun die Geschwindigkeit oder die Länge haben willst.

Cu Rene

#19

Wenn ich den Draht als Antenne benutze, kann ich irgendwie verhindern, dass der Teil der aus dem Schlauch rausguckt mitsendet?

Nein. Du kannst nur dafür sorgen, dass sich dieser Teil der Antenne während des Einführen des Drahtes nicht verändert. Eine Spule mit kleinem Durchmesser in dem die Windungen des Drahtes kurzgeschlossen sind würde sich so verhalten. Wenn du beide Enden frei lässt hast du quasi zwei Antennen, deren Resonanzeigenschaften sich überlagern. Das wird hässlich.

Thor