Датчик для прямого измерения спиритуозности

другой принцип работыKotische, 01 Янв. 17, 22:41

Принцип то один
Слегка разная реализация:
А) U-образный резоратор помещается в измеряемую среду
Б) измеряемая среда помещается внутрь трубчатого U-образного резонатора

В PDF-ках хорошо видна конструкция и размеры первых

Добавлено через 4дн. 16ч. 9мин.:

нарисовал эскиз в натуральную величину вакуумного сенсора плотности Архимеда-Оцелота (Мора-Вестфаля)
(диаметр грузика 30 мм)

стали видны некоторые недостатки конструкции
а) паразитный объём порядка 100 мл - не позволит использовать on-line (in-line) на малых скоростях потока из за инерционности
(в прочем как и обычный "попугай")
б) будет давать погрешность при больших скоростях потока
в) пока не понимаю из чего делать (в кустарных условиях) грузик (масса примерно 45г., плотность около 1,1)
г) не нашёл (за разумные деньги) тензосенсора на 10г (или 0,1N)
д) из найденой в интернете докуметации по сенсорам на 10г видно, что чувствительность их (порядка 500 мкВ/В)гораздо меньше чем у подавляющего большинства тензосенсоров - стало быть копеечный усилитель для тензосенсоров не подойдёт

Сделал небольшую игрушку ради интереса - простенький плотномер.
Две трубки, две катушки (КВ5), сдвоенный опер и 4 магнита.
Магниты понадобились поскольку нашел только латунную трубку - пришлось прилепить.
Все на коленке, слепил как попало из того что было особенно не заморачиваясь, можно сделать намного лучше. Просто интересно было прикинуть что и как.

Частоты генерации:
1. Пустая трубка - 1373.4 Гц
2. Вода - 1135.6 Гц
3. Спирт 96%об - 1172.82 Гц

Полоса механического резонанса получилась (в данной конструкции, можно улучшить) порядка 3.5 Гц во всех случаях(пустая, вода, спирт), соответственно ориентировочная точность - порядка 0.1-0.3 Гц. На весь диапазон крепости (0...96) получаем примерно 36 Гц, т.е. точность определения крепости порядка 1% получить можно.

Стабильность частоты особо не проверял, но стоит примерно 0.1 Гц. Но это навскидку, мерял с генератора (нет под рукой нормального частотомера), а в автоколебательной схеме - осциллографом.

Зависимостью от температуры не заморачивался, это потом.

Есть одна проблема - наблюдается заметная нелинейность - трубка отличается от тонкой нити. Поэтому эквивалентная жесткость (и, соответственно, резонансная частота) несколько зависит от амплитуды колебаний и ее (амплитуду) нужно стабилизировать. Ограничение амплитуды выходного сигнала диодом практически решило проблему.

В общем получилась забавная деталь. Если почистить механику и поставить проц вполне получится дешевый и простой проточный денситометр.

получится дешевый и простой проточный денситометр.Rudy, 07 Янв. 17, 20:02

Rudy, ты велик!!!

В качестве лабораторки илюстрирующей работоспособность самого метода твоя конструкция выше всяческих похвал.
Но в качестве прототипа серийного прибора никуда не годится.

То что ты трубку закрепил за два конца превращает её в струну. А резонансная частота струны очень сильно зависит от натяжения струны, которое в такой конструкции хрен проконтролируешь.
Зачем в твоей конструкции две трубки?
При конструктиве трубка-струна от двух трубок никакого толку.
Я не спроста всегда твердил что нужно делать именно камертон.

Я внимательно продумывал эту конструкция и учел все, о чем ты говоришь.

Ты не врубился, именно две трубки как раз и образуют камертон - они колеблются в противоположных направлениях, поэтому точки их крепления остаются неподвижными.

Натяжения трубок нет никакого - если обратишь внимание - трубки впаяны в тонкие вертикальные пластины, которые не создают растягивающих усилий.

На самом деле я планировал закрепить опоры трубки только с одной стороны, а вторую оставить висящей в воздухе - тогда натяжения не будет вообще. И была мысль как раз растянуть их дополнительно пружиной - это должно сильно снизить нелинейность колебаний, а это важно.

Но мне для простенького макета было удобнее закрепить с двух сторон, поэтому так и сделал. Потом будет закреплена только одна сторона.

Rudy,
Каковы геометрические размеры трубок ?

Латунь, внешний диаметр 4 мм, длина рабочей (колебательной) части - около 100 мм, толщину стенок не знаю, думаю порядка 0.15-0.3 мм - трубки от телескопической антенны.

Rudy, а как ты смотришь на то чтобы поместить трубку в поле постоянного магнита и пропускать через трубку ток.

Rudy, а как ты смотришь на то чтобы поместить трубку в поле постоянного магнита и пропускать через трубку ток.Kotische, 09 Янв. 17, 01:37

Отрицательно. Так я качаю трубки опером, а ты будешь гонять бешеные токи.

Щас включу.

Rudy,
Если твоя модель оказалась рабочей - имеет смысл резонирующие трубки делать из материала с большим модулем упругости. (Для нержавейки например модуль Юнга раза в 2,5 больше чем для латуни), этим мы повысим резонансную частоту и точность измерений.

Ты совершенно прав. Но тонкостенных нержовых трубок у меня нет, а единственную никелевую я поломал в попытках согнуть ее по малому радиусу - хотел вместо двух трубок поставить одну изогнутую. Посему пришлось поставить две трубки из латуни.

Я же говорил - это только простенький макет сделанный на коленке из имеющихся материалов для оценки возможностей такой конструкции. Механику ессно нужно причесывать.

На самом деле нужно ставить никелевую трубку или хорошо магнитную нержу. Сейчас магниты закреплены на трубке - и это в несколько раз увеличивает ее балластную массу и снижает точность. Если трубка никелевая, то магниты можно поставить на катушках. Тогда, при прочих равных, изменение частоты при переходе от воды к спирту увеличится в несколько раз и, соответственно, примерно во столько же раз возрастет точность.

Опробовал на ВД с укреплением  прототип аналогового датчика плотности (поплавки - [сообщение #12890419] )
Работает. Есть положительный и отрицательный моменты. Поплавки всплывают и четко отрабатывают по крепости (40 или 10 %) дистиллята если температура дистиллята 20 гр С. Как настраивал так и всплывают замыкая герконы. А дальше включаются реле и пр. что нужно для автоматизации.
Но к концу погона на моем аппарате (не термостабилизированном охлаждении конденсатора) температура дистиллята растет. И чем  быстрее гонишь (с малым флегмовым числом) тем больше рост температуры (с 20 до 24 гр С). Соответственно изменяется плотность дистиллята и поплавки всплывают позднее с большой погрешностью.
Вывод - если использовать данный датчик плотности, то необходимо четко стабилизировать температуру дистиллята на 20 гр С (+/- 1 гр). По видимому нужен дополнительный холодильник с автоматической регулировкой потока холодной воды. Конструкционно не сложно, но сдерживает один недостаток данного датчика - невозможность корректировки уставки по плотности для автоматического регулирования. Хотя на отработанном режиме и сырье этот датчик будет работать как часы.

Полагаю, что нужно попробовать другие конструкции датчиков плотности.

Полагаю, что нужно попробовать другие конструкции датчиков плотности.POLE, 09 Янв. 17, 18:15

а ни кто не пробовал как изменяется электропроводность раствора ? Стабильно стоит или все таки меняется ? Солемер есть у кого ?

данный датчик плотности, то необходимо четко стабилизировать температуру дистиллята на 20 гр СPOLE, 09 Янв. 17, 18:15

с точи зрения терминологии "данный датчик" корректно называть Реле Плотности (если такого термина до сих пор не было - значит МЫ его придумали)

нужен дополнительный холодильник с автоматической регулировкой потока холодной водыPOLE, 09 Янв. 17, 18:15

стоит ли так усложнять "домашнюю" систему ?
использование полноцннного датчика позволит на лету корректировать его показания в зависимости от внешних условий

P.S. а твой "данный датчик" очень не плох - конструктивной простотой м малым размером, а стало быть малой инерционностью !

с точи зрения терминологии "данный датчик" корректно называть Реле ПлотностиNewocelot, 09 Янв. 17, 19:05

 читай вверху сообщения

прототип аналогового датчика плотностиPOLE, 09 Янв. 17, 18:15

стоит ли так усложнять "домашнюю" систему ?
использование полноцннного датчика позволит на лету корректировать его показания в зависимости от внешних условийNewocelot, 09 Янв. 17, 19:05

можно и не усложнять, но чтобы учитывать влияние температуры нужно оцифровывание и программная коррекция показаний по температурной зависимости. Этого пока не собрал

Для меня вопрос открытый что легче - термостатировать дистиллят или ардуинить. Второе вроде бы перспективнее.

"данный датчик" очень не плох - конструктивной простотой м малым размером, а стало быть малой инерционностью !Newocelot, 09 Янв. 17, 19:05

это пока прототип. Его можно легко 30ку трубу впихнуть и инерционность еще меньше будет. Для его диапазона вполне приемлемо.

а ни кто не пробовал как изменяется электропроводность раствора ? Стабильно стоит или все таки меняется ?terminal, 09 Янв. 17, 18:53

я пока не пробовал, но разных ветках встречались отрывочные пробы коллег. Меняется электропроводность и емкость тоже, но в достаточных пределах или нет? Пока ответа не нашел.

аналогового датчика плотностиPOLE, 09 Янв. 17, 18:15

Он у тебя как раз образцово-показательный дискретный !
( Две цифры 0 & 1 )
Предлагается Любить и жаловать новый термин "денсистат" !

а ни кто не пробовал как изменяется электропроводность раствора ?terminal, 09 Янв. 17, 18:53

Хочу попробовать для этого измерительный мост.

Меняется электропроводность и емкость тоже, но в достаточных пределах или нет? Пока ответа не нашел.POLE, 09 Янв. 17, 20:08

POLE, не разочаровывай меня.
Проводимость спирта уже давно масса народу на форуме использует, почитай про датчик Rudy, но не для крепости.
А про диэлектрическую проницаемость - выше была ссылка на патент емкостного измерителя спиритуозности.

Kotische, не разочаровывайся)
Пишу так пока руками не "прощупал" диапазон измерений. Чужой опыт уважаю! Но то что на бумаге или на экране не то что у меня получается. Вот и вывод...ИМХО
Еще одно но - народ эти датчики использовал, в основном, для ректификации. Меня интересует вакуумная дистилляция. Дистиллят погрязнее будет.
Для себя ставлю задачу: сенсор - АЦП - комп (графики) с коррекцией по температуре (по скорости отбора пока не знаю нужно ли). Только так смогу понять что там и как.

народ эти датчики использовал, в основном, для ректификации. Меня интересует вакуумная дистилляция. Дистиллят погрязнее будет.POLE, 10 Янв. 17, 11:15

Думаю на дистилляте этот датчик будет показывать погоду в Гондурасе.
Точнее содержание в растворе электролитов.
А нафига нам электролиты?

POLE, для любого вида дистилляции достаточно иметь абсолютные значения температуры и давления в кубе.