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                                                                                        Wels, am 2020-02-04

Optical Level Sensors and Optical Level Switches

Ich brauchte kürzlich für ein Heimprojekt einen Füllstandsgrenzwertsensor und wollte wegen der hohen Kosten selbst Versuche anstellen ob man sich so etwas  nicht selber relativ leicht bauen könnte. 
Diese Art Optische Sensoren sind recht praktisch weil es keine mechanischen Verschleißteile gibt. Der elektrische Teil besteht nur aus einer IR-LED und einem IR empfindlichen Phototransistor. 
Das Messprinzip beruht sich auf die  Tatsache dass sich der Brechungsindex eines Prismas beim Eintauchen in eine Flüssigkeit drastisch reduziert und das zurückgeworfene Licht dann drastisch reduziert wird. 

In Luft wird das Licht im Prisma praktisch fast 100% reflektiert. 
Bei meinem Testaufbau konnte ich ein 15:1 Verhältnis messen. 
Jedenfalls funktioniert der Sensor richtig bis auf 2mA LED Strom herunter. 
 Ansprechzeit ist 100us. Abfallzeit kann etwas länger sein weil das Wasser abfliessen muß.Obwohl der verwendete Phototransistor ein IR-Filter hat gibt es Probleme mit starken Tageslicht wenn man den Stab direkt nahe anleuchtet. 
Es gibt IR-Phototransistoren mit noch besseren Tageslichtfilter und dürften deshalb wahrscheinlich besser geeignet sein wenn es im Offenen zuverlässig funktionieren muß. 
Mit normaler Raumbeleuchtung gibt es allerdings keine Probleme. 
Hersteller haben es natürlich leichter weil sie ihr Gehäuse mit einem passenden Lichtverhalten nach Maß herstellen können. 
Als Hobbyist kann man ein Kupfer oder Alu-rohr zur Abschirmung verwenden.Als optisches Medium dient ein 12.7mm gegossen hergestellter Plexiglasstab. 
Gezogene Stäbe sollte man vermeiden weil ssie sich weniger gut verarbeiten lassen. 
Auch sollte man Alkohol von Plexiglas wegen der Möglichkeit einer Risseentstehung fernhalten.
 Das ins Wasser getauchte Ende wurde genau auf 45 Grad fürs Prisma abgedreht und leicht poliert. 
Die andere Seite wurde flach abgedreht, poliert und ist ca. 10mm hoch. 
Dieser Stöpsel wird vom LED abgeleuchtet und gegenüber sitzt der IR-Phototransistor. 
Das Ganze ist vollkommen wasserdicht in einer engpassenden Röhre eingebaut welche zum Schluß mit Plexiglas Solvent permanent zusammengefügt wird um das Ende vollkommen wasserdicht zu machen.Falls Interesse besteht, werde ich bald ein paar Bilder machen und nähere Konstruktionshinweise geben. Hier eine Skizze vom Aufbau:


Opto Liquid Level Detector

Optokoppler-Schaltung