Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

rezystancyjny czujnik masy

27 Maj 2015 00:48 2001 13
  • Poziom 5  
    Witam wszystkich bardzo serdecznie otóż mam taki problem:

    Buduje niewielki elektrolizer na potrzeby szkoły i potrzebuje rezystancyjnego czujnika masy, który będzie "ważył" przyrost masy na płytce elektrolizera. Cos co w łatwy sposób zaprzyjaźni się ze sterownikiem LOGO!
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Do pomiaru masy wykorzystuje czujniki siły - tensometry, warstwy osadzane podczas elektrolizy są grubości um więc musiał by to być bardzo precyzyjny przyrząd, albo długotrwała elektroliza.
    Jeśli chciał byś mierzyć to podczas elektrolizy, dodatkową trudność może sprawiać siła wyporu cieczy która będzie zależna od gęstości cieczy (a ta nie jest stała), ruch cieczy też utrudni pomiar (celowe mieszanie, albo konwekcja).
    Cytat:

    Cos co w łatwy sposób zaprzyjaźni się ze sterownikiem LOGO!
    Nie wiem jakie możliwości pomiaru rezystancji ma LOGO! ale z bezpośrednim pomiarem rezystancji tensometru na pewno nie da sobie rady, żeby sprawę ułatwić tensometry łączy się w mostek, na przekątnej mostka uzyskuje się napięcia osiągające kilka mV, to trzeba wzmocnić wzmacniaczem pomiarowym i dopiero można podać na wejście analogowe sterownika.

    Można kupić gotową belkę tensometryczną i gotowy wzmacniacz do niej, ale jak chcesz do szkoły to raczej będziesz unikał gotowego, nawet licząc sie z gorszą jakościa i większym nakładem pracy (wszystkie układy z tensometrami jakie widziałem na uczelni były samoróbkami, pewnie z powodu ceny )
  • Poziom 5  
    Zdecydowanie ma to być samoróbka i masy będą nie wielkie, bo maksymalny czas elektrolizy to jakieś 15 min. Prąd też nie wielki, bo max do 5A.
    Siła wyporu cieszy mimo, że będzie zmienna to myślę, że da się ją wyznaczyć obliczeniowo lub doświadczalnie, zresztą nie będzie, aż taka wielka zmiana to to nie bedzie przy roztworach o niewielkim stężeniu. :) zależy mi na tym aby można było zrobić wykres przyrostu masy w czasie dla skoku 1 minuta ewentualnie 2.
  • Poziom 31  
    A co to za roztwór, jakie stężenie, masa, powierzchnia?
  • Poziom 5  
    Roztwory niestety różne, podobnie jak i ich stężenia.
  • Poziom 31  
    Rożne roztwory, stężenia, "małe masy" - mało konkretów.
  • Poziom 5  
    Tyle ile sama posiadam. Wiem nie wiele będzie to wykorzystywane na zajeciach z chemii i na jakiś pokazach. Dużo z tym zagwostek zrezygnuje z wagi :D
  • Poziom 5  
    Nie czuję tego, ponieważ musiałabym przeliczać masę na minimalne napięcie jakie musi mieć elektromagnes, aby utrzymać płytkę do zamierzonej masy, myślę że i tu istniał by problem siły wyporu. Jednak samo odpadanie płytki jest fajne, bo zastanawiałam sie też jak to zrobić by nie bylo kłopotu z ich wymianą :) tylko to też jest dość problematyczne rozwiązanie.
  • Moderator Mikrokontrolery Projektowanie
    markoz7874 napisał:
    mało konkretów.

    zelinda napisał:
    Tyle ile sama posiadam.


    Więc może tyle wystarczy: Sprężyna + ramię + potencjometr obrotowy (w osi punktu podparcia ramienia) + kalibracja.
    Może jeszcze zębatki, by zwiększyć czułość rozciągając zmianę położenia ramienia na większy kąt obrotu potencjometru.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Projekt nie wygląda na to żeby miał duże szanse na realizacje, ale chociaż wyjaśnie dziewczynie, jak to powinno się zrobić (:

    Przed przystąpieniem do projektowania lub budowania jakiegokolwiek urządzenia trzeba oktreślić wymagania techniczne, jakie ono ma spełniać, robi się to żeby nie było zbyt wielu nieudanych prób - żeby nie marnować czasu.

    Jeśli wymagań nie ma, trzeba je samemu określić, choćby zgrubsza, na podstawie oczekiwań uzytkownika i dostepnej wiedzy.

    Ten temat nie jest moja specjalnościa, ale na szybko zaglądam do książki (gdyby to była robota dla mnie poświęcił bym więcej czasu żeby mieć pewność) - z prawa Faradaya wynika że do wydzielenia 1g (przykładowo) miedzi potrzeba 0,8Ah, czyli z 5A na 15min będzie 1,5g, gestość prądu dla kąpieli (przykładowo) siarczanowej może wynosić do 10A/dm2 (jakość warstwy pewnie nie bedzie najlepsza ale nie o to tu chodzi) żeby nie przekroczyć tej gęstości zastosujemy płytkę (minimum 0,5dm2 dwie strony) 50x50x0,5mm taka płytka jeśli była by miedziana ważyła by 11g, więc mamy przyrost masy o 13% - nie jest źle i nawet prymitywną wagą dało by się wykryć. Zeby mozna było obserwować zmiany wypadało by mieć rozdzielczość lepszą niż 1%, a żeby po minucie zobaczyć cokolwiek opróch zmian na ostatniej cyfrze lepiej było by mieć 0,1%, a co z dokładnością? w projekcie profesjonalnym to znacząco podnosi cene i poziom trudności, w szkolnym mozna przymknąć oko, bez budowania prototypu mogę stwierdzić że rozwiązanie z potencjometrem sie nie sprawdzi, bo do jego poruszenia potrzeba znacznie większej siły (jedna nieudana próba miej (: )

    Przykładowe (tanie) rozwiązania pomiaru takich sił to: belka tensometryczna wymontowana z małej fabrycznej wagi, lub bezstykowy pomiar odkształcenia sprężyny (pomiar jej indukcyjności lub optyczny - transoptory szczelinowe pracujące analogowo)

    Chyba najprościej było by kupić małą wagę i przerobić (wyrzucić elektronikę i podłączyc swój wzmacniacz pomiarowy)

    Pewien kłopot może sprawić doprowadzenie prądu - 5A wymaga względnie grubego przewodu, trzeba podłaczyć go tak aby jego masa i sztywność nie wywołały zbyt dużych błędów ważenia.
  • Specjalista elektronik
    Jakaś możliwość pomiaru siły, to magnes (albo rdzeń magnetycznie "miękki") wciągany do elektromagnesu - ale jest tu pewien problem: siła, jaką elektromagnes działa na rdzeń, zawsze ma tendencję do przesuwania rdzenia w jakieś "nieodpowiednie" położenie, np. rdzeń jest wciągany do elektromagnesu i jednocześnie przyciągany do uzwojenia (nie ma ochoty trzymać się na osi cewki tak, by do niczego nie dotykać) - dlatego trzeba jeszcze zrobić jakąś prowadnicę, która pozwoli na ruch góra-dół, ale nie w bok (np. na górze i na dole po 3 nici rozciągnięte poziomo tak, by ruch w bok musiał pociągnąć którąś nić). Zmiana położenia rdzenia zmienia indukcyjność cewki, którą można zmierzyć; ale trzeba by to jakoś wycechować...

    Może łatwiej będzie zawiesić rdzeń z ferrytu na sprężynie tak, by częściowo znajdował się w cewce i mierzyć zmianę indukcyjności - jeśli cewka nie ma spełniać roli elektromagnesu, to siły "odchylające" rdzeń od położenia na osi cewki będą małe i łatwiej będzie zapobiec przesuwaniu go w poziomie.

    Można pomyśleć o zastosowaniu pływaków zamiast sprężyny - jak masa płytki rośnie, to pływaki zanurzają się coraz głębiej. Pomiar położenia raczej przy użyciu cewki z przesuwanym rdzeniem - bo pojemności są na poziomie dziesiątek pF i to się ciężko mierzy, może ewentualnie pomiar oporu, np. pływak-woda, ale raczej trudno uzyskać powtarzalność.

    Dostarczanie prądu - chyba używając paska z cienkiej blachy (folii) miedzianej (najlepiej pogiętego w "harmonijkę") - wymaga dużo mniejszej siły do wyginania, niż drut, a nawet linka (w miernikach analogowych do doprowadzania prądu do ruchomej cewki były taśmy metalowe - mocniejsze, i łatwiej się zginały przy ruchach cewki, niż gdyby zamiast nich użyto drutu). Może zanurzyć ten pasek pod wodą, żeby go chłodziła - wtedy może być znacznie węższy i cieńszy, ale musi być pokryty izolacją (np. lakierem).
  • Poziom 5  
    Dzięki :) Bez obaw projekt będzie musiał być wykonany takze dziekuję za wszystkie podpowiedzi :) na ten moment jestem a etapie tworzenia schematów i opornie mi idzie :/. Zdecydowałam się na belke tensometryczną szukam tylko opisu jak ją pod sterownik podłączyć, chyba będe musiała dodac odpowiedni moduł...
    Czuje że to będzie ciężka przeprawa.
    W każdym razie dziekuję za każdą pomoc.
    A co myślicie żeby zamiast zasilacza laboratoryjnego dać zasilacz plc 24V i układ sterowania natężeniem?
  • Specjalista elektronik
    Hm... czy da się kupić belkę tensometryczną o odpowiedniej czułości? Bo z tego, co widziałem, to w miarę łatwo znaleźć taką do ważenia ciężarówki, są też takie o zakresie paru kilogramów, ale do czegoś naprawdę lekkiego chyba nie. Z tego, co się doczytałem, czujnik w takiej belce zwykle robią z konstantanu, który przy rozciąganiu zwiększa oporność, a przy ściskaniu zmniejsza, dzięki temu, że zmienia rozmiary (np. przy rozciąganiu staje się dłuższy i cieńszy).

    Jeśli już będziesz miała jakąś sensowną: robi się mostek Wheatstone'a (o ile nie jest już zrobiony w samym czujniku), zasila się go w dwóch punktach (napięciem rzędu paru V), a z innych dwóch dostaje się jakieś miliwolty; pewnie sensowne jest zasilanie napięciem zmiennym (raczej prostokątnym) i synchronizacja pomiaru ze zmianami napięcia zasilania, żeby mierzyć na zmianę przy różnych znakach napięcia zasilania - to pozwala wyeliminować napięcia stałe powstające w układzie (termoelektryczne, napięcie niezrównoważenia wzmacniacza), które mogą być porównywalne z tym, co trzeba zmierzyć.

    A ja mam jeszcze parę pomysłów. Jeden, to układ drgający mechanicznie, którego elementem będzie elektroda - częstotliwość rezonansowa zależy od współczynnika sprężystości i od masy, wzrost masy będzie obniżał częstotliwość (trzeba by podawać z komputera zmieniającą się częstotliwość i mierzyć przesunięcie fazy, żeby określić częstotliwość rezonansu); do pobudzania drgań może być cewka na rdzeniu ferrytowym ze szczeliną, do ich pomiaru może cewka na tym samym rdzeniu, a może układ z blaszką piezoelektryczną?

    Drugi, to układ z nici z zawieszoną na nim masą - ciężar elektrody byłby użyty do naciągnięcia nici, im mocniej naciągnięte, tym większa częstotliwość drgań rezonansowych masy na nici; trzeba wykombinować taki układ nici, żeby drgania ograniczały się do małego fragmentu układu, to zmniejszy tłumienie drgań; tu chyba do napędzania drgań elektromagnes (wystarczy słabiutki, bo naciąg nitki będzie mały), a do ich "odczytywania" chyba coś optoelektronicznego.

    Dla obu problemem jest taki dobór parametrów układu drgającego, żeby nie tracił on zbyt szybko energii - inaczej rezonans będzie zbyt silnie tłumiony, żeby dało się wyznaczać jego częstotliwość. Ten pierwszy pomysł jest chyba jedynym, który będzie mało wrażliwy na sprężystość i ciężar przewodu doprowadzającego prąd do elektrody.

    A może waga działająca na zasadzie przechylania dźwigni (najprostsza konstrukcja, to ekierka zawieszona tam, gdzie ma kąt prosty, ciężar wiesza się na kącie ostrym - ale trzeba zrobić porządniej, np. zamiast kąta prostego użyć rozwartego) i układ optoelektroniczny odczytujący jej położenie? Albo nawet kamera USB... mamy XXI wiek. Można i bez dźwigni - wystarczy odpowiednio złożony układ nitek zaczepionych gdzieś w górze i ciężarek wzorcowy (ten ciężarek ma ciągnąć nić w jedną stronę, ważona masa w drugą, ustala się równowaga w położeniu zależnym od stosunku ciężarów).

    Google mi znalazł ciekawy artykuł: Budujemy tensometr oporowy. Można by spróbować z gięciem grafitu (bo chyba rozciąganie/ściskanie wymaga sporej siły, żeby dało wyraźny skutek). Tylko z grafitem jest taki problem, że jego opór zależy od temperatury.