Форум самогонщиков Сайт Барахолка Во имя добра!

Датчик для прямого измерения спиритуозности

Форум Оборудование Автоматика
1 ... 23 24 25 26 26
Волосатое Стекло Новичок Казань 5 5
Отв.500  14 Дек. 17, 10:54
Слова из контекста вырывать не нужно, я же написал, что если нужен показометр.

По этой теме у меня есть некоторые соображения.

1. Раствор этанола в воде это химическое соединение с присутствующими в нем водородными связями - читаем что такое гидраты этанола. Отсюда нелинейная зависимость изменения всех физических параметров в зависимости от концентрации компонентов. 
2. Про плотность растворов.
 Ни у кого не возникало мысли почему ареометры-спиртомеры более меннее высокого класса точности типа АСП делают наборами из нескольких штук? Тогда читаем что такое контракция спиртоводяных растворов. Мы привыкли видеть и мерять концентрацию спирта в растворах в объемных процентах (%об), но при смешении допустим 100 мл спирта и 100 мл воды мы не получим 200 мл раствора, то есть плотность раствора этанола не есть среднеарифметическое от плотностей воды и спирта. Зависимостьплотности от  содержания спирта выраженная в % об сильно нелинейна. Более менее линейный график зависимости плотности от массового содержания.
Теперь далее по теме. Допустим по предложенным схемам Вы измерили МАССУ столба жидкости в  трубке и микроконтроллер или программа в ПК пересчитала этот отсчет в процентное содержание, добавив коэффициент учитывающий нелинейность зависимости. Это при определенной температуре. Допустим, что у Вас изменилась температура, незначительно, но датчик температуры выдал определенный сигнал. Как должна повести себя программа в МК? "Сдвинуть" отсчеты на n-ое количество шагов? Но ведь КАЖДОМУ отсчету соответствует СВОЙ коэффициент поправки на нелинейность! Зависимость-то нелинейна, простую математическую формулу для коррекции не всавить. О какой точности сдесь может идти речь?
3. Про показатели преломления и рефракцию.
 Наберите в поиске ПРОТОЧНЫЙ РЕФРАКТОМЕТР, почитайте.
На этом форуме так-же подробно рассматривали работу с рефрактометром, но к сожалению в контексте именно "показометра", про автоматизацию речи не шло.
Про это:
Осталось только приставить к этому рефрактометру "специально обученного" человекаsevpro, 12 Дек. 17, 08:17
Не человека, а именно схему автоматики, но об этом чуть попозже.
Существует две основных оптических схемы рефрактометров: Схема Аббе и схема Пульфриха, об этом можно почитать.



Добавлено через 2мин.:

Схема Пульфриха попроще -  одна призма, и поточнее.
Добавим автоматики:

Добавлено через 44мин.:

Поменялось в схеме лишь то, что за место источника немонохроматического света выбран ЛД - лазерный диод. Автоматике без разницы наблюдать изменение расположения границы света и тени или положение луча лазера изменившего угол от изменения концентрации веществ в кювете. Важнее монохроматичность света, проще от шумов избавится. Сдесь кому как проще можно и фотодиод, а не ПЗС на нужное место поставить, и сняв с него сигнал подать на схему отключения ТЭН-а в кубе.
Есть одно НО, зависимость коэффициента рефракции от концентрации спирта тоже нелинейна и имеет экстремум при 80% об. Но при этом "хвосты"-то отсекаем при 40-50 %об в струе, а не при 80%об. При концентрации более 50%об автоматика безсмысленна, головы всегда более 90% и их отсечь по концентрации вряд ли удастся, проще ТОЧНО мерять температуру паров в точке отбора.
4. ПРО ОБЪЕМ.
В этой схеме объем измеряемой среды КАПЛЯ, просто наклеенное с небольшим промежутком на призму стекло. Не все же из пивной кеги в 50 л гонят, есть и те, кто из 3-х литровой скороварки. И тогда 5 - 10 мл "хвостов", проскочивших в схеме автоматики по изменению плотности, могут изрядно попортить продукт. Опять-же объем жидкости в схеме автоматики по изменению плотности объем убавить не удастся, уменьшаем диаметр измерительной трубки и вспоминаем про капиллярные силы и вязкость. Про ареометр в мензурке с магнитом на конце и герконом вообще думать не хочется - минимум 100 мл.
5. Про способ реализации.
Сдесь я нарисовал полусферическую линзу вместо призмы сути не меняет.
Довольно точные монохромные линейные ПЗС сейчас стоят относительно недорого, например TCD1304 со своими 3648 пикселей Вы легко купите у китайцев за сумму чуть более 300 руб.
Алгоритм раборты очень прост - линейная ПЗС, грубо, большой сдвиговый регистр с присоединненными фотоэлементами. То есть на определенную ногу импульс разрешения работы, на другую стробирующие импульсы, с третей снимаем сигнал, соответствующий определенным пикселам, на четвертой ноге получаем сигнал переноса к следующему циклу. Аналоговый сигнал с выхода подаем на быстродействующийц компаратор, который позволяет отсечь шум (то есть или спер есть или его нет), с выхода компаратора на МК.
Мк считает лишь количество отсчетов. Калибровка (упрошенно): нажали кнопку - вода пусть МК досчитал до 50 пиксела при 20 град по цельсию, записали в память как 0%, наливаем 80% спирт, нажали кнопку повторно - МК досчитал до 3000 пиксела, записали в память. Измерение: Проверка температуры по термодатчику - подача импульса разрешения счета - подача стробирующих импульсов - отсчет количества строб. имульсов до того, как МК "увидит свет" - количество импульсов прямопропорционально показателю преломления - пересчитываем - выдаем результат на индикатор. Если показания достигли определенного порога выдаем сигнал на исполнительный механизм.
Термокомпенсация: сигнал с датчика "сдвигает" начало отсчера (о% об.) на несколько, заранее откалиброванных отсчетов.
Итого 300р ПЗС, 150р МК, 300 р индикатор, ЛД безплатно из DVD, призма - 10 шт 300 р, там-же у китайцев. Но не 20-50 тыр за готовый промышленный образец.
Пульфрих.gif
Пульфрих.gif Датчик для прямого измерения спиритуозности. Автоматика. Оборудование.
Пульфрих - 2.gif
Пульфрих - 2.gif Датчик для прямого измерения спиритуозности. Автоматика. Оборудование.
Призма.GIF
Призма.GIF Датчик для прямого измерения спиритуозности. Автоматика. Оборудование.

TCD1304.pdf 511.5 Кб
POLE Научный сотрудник Питер 2454 1126
Отв.501  14 Дек. 17, 12:36
Волосатое Стекло, интересный подход. Но как быть если дистиллят пойдет чуток мутнее. Сэмоператору нормально, а прибору?
Newocelot Профессор Питер 6018 1494
Отв.502  14 Дек. 17, 13:05, через 30 мин
линейные ПЗС сейчас стоят относительно недорогоВолосатое Стекло, 14 Дек. 17, 10:54
вообще-то подходящие linear array (линейные ПЗС, как ты их обозвал) элемент достаточно дорогой и труднодоступный, скорее всего требующий чуть не криогенного охлаждения
ЛД безплатно из DVDВолосатое Стекло, 14 Дек. 17, 10:54
тож не покатит - нам нужен источник света либо определённой длины волны либо с широким спектром

что то подобное уже обсуждали примерно год назад
Волосатое Стекло Новичок Казань 5 5
Отв.503  14 Дек. 17, 13:34, через 29 мин
как быть если дистиллят пойдет чуток мутнееPOLE, 14 Дек. 17, 12:36
В схеме, где сферическая линза прибор работает на отражение, а не на просвет, при такой конфигурации мерять можно хоть битумный лак, хоть молоко, прозрачность значения не имеет.
Линейные ПЗС (назову их так) не дорогие, если конечно не пытаться найти прецизионные для спектроскопии, в любом сканере текста или сканере штрихкодов стоят. Цена в 300 р вполне актуальна, посмотрите на Алиэкспрессе, можно и у нас на efind-е.
Рабочая температура у данной ПЗС -25 до +60 град. Цельсия.

Добавлено через 5мин.:

ЛД из DVD не покатит только по одному критерию, очень трудно сжать луч до маленьких размеров. Именно паралельный луч, а не сфокусированную точку. Длина волны принципиального значения не имеет, лишь бы её пропускали стекло, вода и спирт и она находилась в области работы ПЗС матрицы. Ширина спектра у ЛД (любого!) сдесь достаточна узка, чтобы не перекрывать границу размытой полутенью.
Newocelot Профессор Питер 6018 1494
Отв.504  14 Дек. 17, 17:53
подобный метод есть в литературе
"физико-химическиеи и биологические методы оценки качества лекарственных средств" Сливкин, Селеменев, Суховехова
однако до он-лайн измерений эти авторы не дошли

Длина волны принципиального значения не имеетВолосатое Стекло, 14 Дек. 17, 13:34
подозреваю что имеет, ибо показатель преломления зависит от длины волны


и (к сожалению) с идеей он-лайн рефрактометрии мы на 60 лет опоздали
https://patentimages.storage.googleapis.com/...9/US2807976.pdf


но современные приборы (https://schmidt-haensch.com/...ometer/ipr-hr2/) стоят немеренно. Видимо не так всё просто

makh Доцент Caught Somewhere In Time 1890 919
Отв.505  09 Янв. 20, 03:51
https://www.anton-paar.com/...tilled-spirits/
https://shop.anton-paar.com/...ohol-meter.html
ProgrammerForever Новичок Питер 2
Отв.506  10 Февр. 20, 10:48
Всем привет. Неделю назад задумался о создании цифрового спиртометра, но, оказалось, что дискуссии идут давно. Первая идея возникла - тензовесы + 24бит АЦП(китайских), они даже продаются в комплекте. Механика по принципу весов Мура. Прочитал всю ветку и тут уже это обсуждалось.
Другая идея - измерять скорость звука в среде.
В воде 1497 м/с, в спирте 1177 м/с. При расстоянии кратном λ между датчиками будет максимум амплитуды, при расстоянии kλ+λ/2 – ноль.
Если взять фиксированное расстояние между датчиками d, порядка длины волны, тогда
fmax = c/λ
fmin = 2c/λ
Изменяя частоту (пилообразно) – ищем минимум или максимум амплитуды. Зная длину волны – считаем тут же скорость распространения, и пересчитываем в концентрацию спирта.
Только нужно выяснить как скорость звука в водно-спиртовой смеси коррелирует с спиртуозностью, не факт что зависимость линейная.
Хотя любую нелинейность можно выпрямить полиномом или, на худой конец, таблицей.
Из всей ветки больше всего понравился метод измерения диэлектрической проницаемости. Почитаю на досуге, гугл выдаёт интересные документы
Newocelot Профессор Питер 6018 1494
Отв.507  10 Февр. 20, 14:18
весов МураProgrammerForever, 10 Февр. 20, 10:48
Роджера Мура ?
ProgrammerForever Новичок Питер 2
Отв.508  10 Февр. 20, 14:39, через 21 мин
Да, точно. Что-то не найду, как тут редактировать сообщения.