Tankfüllstand messen

Überblick der verschiedenen Möglichkeiten zum messen des Füllstands vom Wassetank oder Kraftstofftank im Camper und Boot.

Tanksensoren Überblick

Typ	Messbereich	Signal	Kosten	Bild
Stabsonde	120…500 mm (kürzbar)	Kapazität / 0...2,2 V	50...80 €
Stabsonden (Stufen)	150…600 mm (kürzbar)	5 Stufen (Ein-Aus)	20...40 €
Druck	0…5000 mm	4…20 mA / 0…10 V	50...200 €
Ultraschall	100…2000 mm	4…20 mA / 0…10 V	100...200 €
Schwimmer	0...1200 mm (fix)	33…240 Ω / 0…180 Ω	25...80 €

Stabsonde (Kapazitiv)

Zwei Elektroden bilden mit der Flüssigkeit dazwischen einen Kondensator. Je mehr Flüssigkeit desto größer die Kapazität. Diese wird von einen Kontroller gemessen (Wikipedia: Kapazität messen) und in ein analoges Signal (0...2,2 V) umgewandelt. Die Elektroden können auf die Tankhöhe gekürzt werden.

Vorteile:

• Hohe Genauigkeit und Empfindlichkeit.
• Funktioniert gut mit verschiedenen Flüssigkeiten.
• Keine beweglichen Teile, daher geringer Verschleiß.

Nachteile:

• Höherer Preis im Vergleich zu Schwimmersensoren.
• Kann von Verunreinigungen oder Ablagerungen beeinträchtigt werden.
• Erfordert eine Kalibrierung für optimale Genauigkeit.

Beispiel

Sensor	Anzeige	Bild
Votronic 15-50-K Tankelektrode	Votronic LED Tankanzeige
Votronic 15-50-K Tankelektrode	Ampeleo App + AmpCtrl 2

Stabsonden (Leitfähigkeit)

Zwischen 5 Elektroden wird der Widerstand gemessen und damit der Füllstand in 5 Studen eingeteilt. Die Flüssigkeit muss leitfähig sein wie z.b. bei Wasser jedoch nicht bei Kraftstoffen. Diese Methode ist günstig jedoch durch die großen Sprünge sehr ungenau. Die Elektroden können außerdem nur bedingt auf die Tankhöhe gekürzt werden.

Vorteile:

• Robust und zuverlässig.
• Einfache Anzeige in Stufen.
• Unempfindlich gegenüber Verunreinigungen oder Ablagerungen.

Nachteile:

• Nicht so genau wie kapazitive Stabsonden.
• Begrenzte Auflösung aufgrund der Stufen.
• Kann in komplexen Tankformen weniger genau sein.

Beispiel

Sensor	Anzeige	Kontroller	Bild
Schaudt Tanksonde M600	Schaudt LT 100 Kontrollpanel	CSV 409

Druck

Am Ende des Sensors befindet sich eine Piezokeramik, die sich mit dem Umgebungsdruck verformt und eine Elektrische Spannung erzeugt (Wikipedia: Piezoelektrischer Sensor). Bei steigendem Wasserstand erhöht sich der Druck am Boden des Tanks und damit das Ausgangsignal des Sensors (4...20 mA / 0...10 V).

Diese Methode ist besonders geeignet bei unregelmäßigen bzw. nicht senkrechten Tankformen, da der Wasserdruck immer proporzional zur Wassermenge ist und unabhängig vom Pegelstand. Um den Druckunterschied in unterschiedlichen Höhen auszugeleichen, wird über das Kabel ein Hohlrohr nach außen geführt, sodass der Umgebungsdruck im Sensor gemessen werden kann.

Vorteile:

• Gute Genauigkeit und Stabilität.
• Einfache Installation und Wartung.
• Unabhängig von der Tankform.

Nachteile:

• Kann durch Temperaturschwankungen beeinflusst werden.
• Erfordert eine direkte Interaktion mit der Flüssigkeit.
• Anfällig für Verstopfungen oder Ablagerungen auf der Druckmembran.

Beispiel

Sensor	Anzeige	Kontroller	Bild
1m Drucksensor 4...20 mA	Ampeleo App	AmpCtrl 2

Ultraschall

Vorne am Sensor befindet sich eine Piezokeramik (Wikipedia: Piezoelektrizität), die durch eine Sinusspannung in Schwingung gebracht wird und ein Ultraschallsignal erzeugt (meist 40 kHz). Dieses Signal trifft mit Schallgeschwindigkeit auf das Wasser und wird reflektiert. Die reflektion versetzt die Piezokeramik erneut in Schwingung, sodass aus der Zeitdifferenz der Abstand bestimmt werden kann. Das Signal wird dann proporzional zum Abstand ausgegeben (Standard: 4...20 mA / 0...10 V).

Ultraschallsensoren haben in den ersten ~10 cm einen Blindbereich, da die Piezokeramik nachschwingt. Die Technologie ist teurer aber robust und wird außerdem in der Industrie häufig eingesetzt.

Vorteile:

• Berührungslose Messung, keine direkte Interaktion mit der Flüssigkeit.
• Hohe Genauigkeit und Auflösung.
• Kann für viele verschiedene Flüssigkeiten verwendet werden.

Nachteile:

• Höherer Preis im Vergleich zu anderen Sensortypen.
• Anfällig für Störungen oder Oberflächenbeschaffenheit.
• Kann bei extremen Temperaturen oder Dampf an Genauigkeit verlieren.

Beispiel

Sensor	Anzeige	Kontroller	Bild
IFM UGT582	Ampeleo App	AmpCtrl 2

Schwimmer

Ein Schwimmer hebt und senkt sich mit dem Füllstand und erzeugt ein Widerstandsignal (33…240 Ω oder 0…180 Ω) über mehrere Reedschalter. Der Schwimmer enthält einen Dauermagneten, der je nach Füllstand ca. alle 3 cm einen anderen Reedschalter aktiviert und damit den entsprechenden Widerstand schaltet. Der Sensor hat bei ganz leerem und ganz vollem Tank einen kleinen Blindbereich und ist durch die Stufenschaltung nicht sehr genau. Er lässt sich nicht auf die Tankhöhe anpassen und muss daher in passender Länge gekauft werden. Die Variante ist günstig und robust und wird häufig in Kraftstofftanks eingesetzt (Wikipedia: Kraftstoffanzeige).

Vorteile:

• Kostengünstig.
• Geeignet für Kraftstofftanks.
• Einfache Installation und Wartung.

Nachteile:

• Hoher Stromverbrauch.
• Feste Länge.
• Ungenau bei schrägen oder unregelmäßigen Tankformen.
• Bewegliche Teile können verschleißen oder verkleben.

Beispiel

Sensor	Anzeige	Bild
OSCULATI Vertik. Schwimmer	OSCULATI Tankanzeige