Zulauf einer Zisterne in Liter/h berechnen

Aiouh

Hallo, ich klinke mich hier mal ein.
Das mit dem Zulauf berechnen werde ich mir sicher auch einbauen, coole Sache.
Habe gerade meine 10m³ Zisterne mit Füllhöhenanzeige "aufgerüstet". Drucksensor mit 20mA Schnittstelle.
D.h. ich bekomme einen Spannungswert linear zur Füllhöhe.
Die Kabelzuführung hab ich über eine modifizierte 1 1/2" Flanschverschraubung realisiert. Hatte nur noch den 1 1/2" AG Zugang im Deckel.
Soweit alles easy aber nun brauche ich Euch :o).

Der Tank ist ein LIEGENDER Zylinder, also nicht ganz so einfach zu berechnen denn die veränderliche Größe ist die Höhe des Kreissegments...
Die Formel kriege ich schon hin, aber wie bekomme ich diese dann in JavaScript?
Oder hat das gar schon jemand gemacht und "greifbar"?

Danke im Voraus

paul53

@Aiouh sagte:

Die Formel kriege ich schon hin

Wie sieht die Formel V = f(h) aus ?
Du benötigst nur Math.acos() und Math.sqrt(), um die Formel mit Javascript zu erstellen. Etwa so

const L = 32; // Länge in dm
const R = 10; // Radius in dm

// h: Höhe in dm, V in l
let V = L * (R * R * Math.acos(1 - h / R) - (R - h) * Math.sqrt(h * (2 * R - h)));

Aiouh

@paul53
Wow, das ging ja schnell, Danke.
Leider hab ich nun keine Ahnung wie ich daraus ein funktionierendes Program erstelle.
Zumindest Folgendes hab ich vorbereitet.

Die Füllhöhe muss ich zuerst aus dem Spannungswert des Sensors
modbus.2.holdingRegisters.9_Zisterne_Füllhöhe_U
errechnen und in
javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Füllhöhe
schreiben
(welche Höhe dabei welche Spannung liefert muss ich noch raussuchen)
Das würde ich mit Blockly hinbekommen, vermutlich ist es aber eleganter das gleich im selben Script wie die Formel Abarbeitung zu machen.

Einen Datenpunkt für "V" hab ich auch angelegt:
javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Volumen

Weiter komme ich leider nicht, bin für jede Hilfe dankbar.

paul53

@Aiouh
Vorschlag:

const idSpannung = 'modbus.2.holdingRegisters.9_Zisterne_Füllhöhe_U';
const idHoehe = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Füllhöhe';
const idVol = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Volumen';
const idFluss = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Zufluss';

const L = 32; // Länge in dm
const R = 10; // Radius in dm

function u2h(U) {
   let h = a + b * U; // a und b durch konstante Zahlenwerte ersetzen
   setState(idHoehe, Math.round(h * 100) / 10, true); // in cm mit 1 Nachkommastelle
   return h; // in dm
}

function h2V(h) {
   let V = L * (R * R * Math.acos(1 - h / R) - (R - h) * Math.sqrt(h * (2 * R - h)));
   setState(idVol, Math.round(V), true);
   return V; // in l
}

var h = u2h(getState(idSpannung).val);
var lastV = h2V(h);
var timer = null;

on(idSpannung, function(dp) {
    h = u2h(dp.state.val);
    let V = h2V(h);
    let fluss = 3600000 * (V - lastV) / (dp.state.lc - dp.oldState.lc); // l/h
    lastV = V;
    setState(idFluss, Math.round(fluss * 100) / 100, true); // 2 Nachkommastellen
    if(timer) clearTimeout(timer);
    timer = setTimeout(function() {
       setState(idFluss, 0, true);
       timer = null;
    }, 600000); // 10 Minuten
});

Aiouh

@paul53
Vielen Dank, das werde ich am Wochenende mal testen

Aiouh

@paul53
Es tut sich was :). Alle Datenpunkte werden gefüllt, nur komme ich mit der Funktion u2h noch nicht klar. Wenn ich das mit meinem gefährlichen Halbwissen hier richtig verstehe berechnest Du die Höhe mit h = a + b * U wobei "U" für die Spannung steht !?
Ich berechne die Höhe (in cm) mit h = (U-120) / 2.4
Wenn ich meine Formel einsetze bekomme ich die korrkete Höhe, aber das Volumen nicht.
Vermutlich weil ich nun cm und nicht dm bekomme.

paul53

@Aiouh sagte:

Vermutlich weil ich nun cm und nicht dm bekomme.

Ja. Mit h = (U - 120) / 24 sollte die Höhe in dm berechnet werden. Die Länge und den Radius des Zylinders hast Du richtig in dm eingetragen ? Die Formel zur Volumenberechung braucht alle Werte in dm.

Aiouh

@paul53 Perfekt !
Ja, Radius und Länge hab ich in dm.
Danke Dir

Aiouh

@paul53
Die Anzeige des Tankvolumens klappt nun gut. Nachdem es heute endlich mal wieder etwas Regen gab, habe ich festgestellt, dass das mit der Durchflussmessung noch nicht klappt.
Die kleinste Volumen Auflösung die ich systembedingt hinbekomme (+/-10mV) sind 29 Liter, was für mich völlig OK ist.
Die Durchflussmenge pendelt jedoch zwischen 0 und 1000, offenbar so wie das letzte digit springt.
Hab ich da noch was übersehen?

Spannung vom Geber (408 =4,08V)
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:42:06.895 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:42:17.889 	
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:42:56.992 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:43:08.092 	
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:43:18.889 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:43:29.889 	
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:43:58.990 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:44:19.888 	
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:44:49.889 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:45:00.955 	
408 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:48:46.886 	
409 	true 	modbus.2 	2020-06-04 19:48:57.886

Volumen in Liter
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:06.905 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:17.897 	
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:57.005 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:08.101 	
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:18.896 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:29.896 	
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:58.999 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:44:19.894 	
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:44:49.896 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:45:01.026 	
8055 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:48:46.894 	
8084 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:48:57.894

Durchfluss 
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:06.905 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:17.897 	
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:42:57.005 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:08.101 	
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:18.896 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:29.896 	
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:43:58.999 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:44:19.894 	
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:44:49.896 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:45:01.027 	
0 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:48:46.894 	
1000 	true 	javascript.0 	2020-06-04 19:48:57.895

paul53

@Aiouh
Der Wert schwankt offenbar, wobei er auch kleiner wird. Ergänze mal um eine Abfrage

    let V = h2V(h);
    if(V > lastV) {
        let fluss = 3600000 * (V - lastV) / (dp.state.lc - lc); // l/h
        lastV = V;
        lc = dp.state.lc;
        setState(idFluss, Math.round(fluss * 100) / 100, true); // 2 Nachkommastellen
    }

und vor dem Trigger:

var lc = getState(idSpannung).lc;

Die 10 Minuten, nach denen der Zufluss auf 0 gesetzt wird, könnten zu kurz sein.

Aiouh

@paul53
Nachdem es wieder angefangen hat zu regnen tut sich was, das sieht gut aus.

Was mir noch aufgefallen ist: Der letzte Durchflusswert nach Ende Zufluss scheint jetzt so lange stehen zu bleiben bis erneut Wasser zufliesst. Der Wert geht nicht auf Null.
Bespiel:
Den letzten Zufluss hatte ich am 5.6. um 14:50 Uhr, der Stand von 109.91 blieb bis heute Nacht 00:06 Uhr stehen, als es zum ersten mal wieder geregnet hat.

109.91 	true 	influxdb.0 	2020-06-05 14:50:13.837 	
0.77 	true 	javascript.0 	2020-06-07 00:06:39.974

Hab ich vielleicht was mit dem Code verbaselt? Sieht jetzt so aus.

const idSpannung = 'modbus.2.holdingRegisters.9_Zisterne_Füllhöhe_U';
const idHoehe = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Füllhöhe';
const idVol = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Volumen';
const idFluss = 'javascript.0.Eigene_Datenpunkte.Zisterne_Zufluss';

const L = 49.8; // Länge in dm
const R = 8; // Radius in dm
 
function u2h(U) {
   let h = (U-120) /24; // a und b durch konstante Werte ersetzen
   setState(idHoehe, Math.round(h * 100) / 10, true); // in cm mit 1 Nachkommastelle
   return h; // in dm
}

function h2V(h) {
   let V = L * (R * R * Math.acos(1 - h / R) - (R - h) * Math.sqrt(h * (2 * R - h)));
   setState(idVol, Math.round(V), true);
   return V; // in l
}

var h = u2h(getState(idSpannung).val);
var lastV = h2V(h);
var timer = null;
var lc = getState(idSpannung).lc; 

on(idSpannung, function(dp) {
    h = u2h(dp.state.val);
    let V = h2V(h);
    if(V > lastV) {
      let fluss = 3600000 * (V - lastV) / (dp.state.lc - lc); // l/h
    lastV = V;
    lc = dp.state.lc;
    setState(idFluss, Math.round(fluss * 100) / 100, true); // 2 Nachkommastellen
    }
});

paul53

@Aiouh sagte:

Sieht jetzt so aus.

Es fehlt der letzte Teil mit dem Timeout:

on(idSpannung, function(dp) {
    h = u2h(dp.state.val);
    let V = h2V(h);
    if(V > lastV) {
       let fluss = 3600000 * (V - lastV) / (dp.state.lc - lc); // l/h
       lastV = V;
       lc = dp.state.lc;
       setState(idFluss, Math.round(fluss), true); 
       if(timer) clearTimeout(timer);
       timer = setTimeout(function() {
          setState(idFluss, 0, true);
          timer = null;
       }, 1800000); // 30 Minuten
    }
});

Aiouh

@paul53
Hallo, jetzt scheint alles zu klappen.
Vielen Dank für Deine Hilfe UND Geduld

Aiouh

@paul53
Hallo, ich hab da noch eine Bitte ...
Mein liegender Tank hat zwar nur einen Durchmesser von 160cm, durch das Domschacht Volumen und das Entnahmerohr erhöht sich jedoch die gemessene maximale Höhe des Wassers, wodurch das angezeigte Tankvolumen daneben liegt. (Der Überlauf liegt höher als der Domschacht)
Wie bekomme ich das hin, dass jede Höhe über "2 x R" einfach ignoriert wird und darüber einfach das maximale Volumen angezeigt wird ? Falls es keine Mühe macht wäre ich dankbar wenn das im gleichen Skript eingebaut wäre, ansonsten bastle ich mal mit Blockly an dem Wert Füllhöhe_U herum.

paul53

@Aiouh sagte in:

jede Höhe über "2 x R" einfach ignoriert wird

function u2h(U) {
   let h = (U-120) /24;
   if(h > 2 * R) h = 2 * R;
   setState(idHoehe, Math.round(h * 100) / 10, true); // in cm mit 1 Nachkommastelle
   return h; // in dm
}

Aiouh

@paul53

Aiouh

@paul53
Das Ganze läuft mittlerweile ganz gut, mit einer Ausnahme...
Ich bekomme immer wieder mal falsche Werte, irgendwo zwischen 0 bis ca 500 unterhalb des aktuellen Wertes. Bisher lösche ich die händisch aus der InfluxDB.
Würde meine zusätzliche Zeile " if ((V < (lastV - 500)) V = lastV; " funktionieren?
Ich möchte damit einfach Werte ignorieren die plötzlich mindestens 500 l niedriger liegen.

function u2h(U) {
   let h = (U-120) /24;
   if(h > 2 * R) h = 2 * R;
   if ((V < (lastV - 500)) V = lastV;
   setState(idHoehe, Math.round(h * 100) / 10, true); // in cm mit 1 Nachkommastelle
   return h; // in dm
}

paul53

@Aiouh sagte:

Würde meine zusätzliche Zeile " if ((V < (lastV - 500)) V = lastV; " funktionieren?

Nein, das ist die falsche Stelle. Wird auch die Höhe aufgezeichnet ?

Aiouh

@paul53 Ja, die Höhe wird auch aufgezeichnet

paul53

@Aiouh sagte:

Ja, die Höhe wird auch aufgezeichnet

Da die Höhe zuerst ermittel wird, müsste man dort schon eine entsprechende Beschränkung einbauen. Das neu berechnete Volumen liegt zu dem Zeitpunkt noch nicht vor.
Einfacher wäre eine Auswertung der Spannungsänderung.

on(idSpannung, function(dp) {
    if(dp.state.val > dp.oldState.val - 20) {

Das setzt voraus, dass die starke Abweichung jeweils nur bei einem Messwert auftritt und danach der Messwert wieder stimmt.

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