Hy, Ich möchte für mein Maturaprojekt eine Flüssigkeitsdichtemessung realisieren. Ist es möglich mit einem Bauteil bzw. einer digtalen Methode die Dichte zu messen und diese über einen µC (Atmega32) einzulesen und weiterzuverarbeiten? Ziel sollte es sein den Alkoholgehalt von Bier zu bestimmen dieser hängt von der Dichte des Bieres ab bzw. des Zuckergehaltes. Vllt. fallen euch ein paar Möglichkeiten ein. MFG Lukas
Dichte = Masse/Volumen => Gefäß mit bekannten Abmessungen + Waage (die du mit dem AVR auslesen kannst) = DER DICHTEMESSER!
Vielen Dank gute Idee, d.h ich müsste eigentlich nur den Kessel incl. Flüssigkeit abwiegen und dann den Kessel abziehen um rein die Masse der Flüssigkeit zu erhalten. Und anschließend messe ich den Füllstand und dividiere beide oda? ist diese Messung genau? Welchen IC bzw. baustein sollte ich nehmen für die Gewichtsmessung gibt es da irgendwelche Bauteile? MFG
Die Messung ist immer so genau wie die Elektronik die das zu Messende Signal auswertet bzw. kommen da ja auch so Dinge dazu wie genau dein gefäß gefertigt wurde, welche Auflösung hat der Füllstandssensor usw... Die Temperatur veränder da auch das Gefäß usw... Ich halte das ganze für nicht ganz trivial. Abgesehen davon sollte doch irgend was auch selbst gemacht werden, zumindest die Waage mit DMS? Hardware kann ja ein nettes fertiges IO Rack + z.B. LabView sein.
Hallo Lukas, die Dichte von Bier ist ähnlich der von Wasser. Wasser hat 1.00. Bier hat vielleicht 0.99 Du musst also sehr sehr genau messen. Das wird schwierig. Deswegen würde ich ein Prinzip nutzen, dass Dir von vorne her schon eine bessere Messgröße liefert. Zb Sowas: http://images.linx.de/linx/showcases_middle/2898.jpg Das ist ein Schwimmer mit Dichte etwas kleiner als 1.0 Je nach Dichte des Medium, in den man ihn taucht, ragt er unterschiedlich weit aus der Flüssigkeit. Du musst also nur noch messen, wie weit er raus ragt. Ich könnte mir zb vorstellen, dass Du so etwas baust und den Atmel Controller IN dieses Gefäß einbringst. Die Eintauchtiefe könnte man eventuell dadurch bestimmen, indem man den Druck an der Unterseite des Gefäßes misst. Möglicherweise geht das, indem man in dem Gefäß beim Atmel einen kleinen Drucksensor hat, ein Silikonschlauch rausführt,an der Gefäßwand entlang runter bis zum Boden.
Hy ja super idee. Ich verstehe aber nicht ganz wie du das mit dem Druck meinst. Je nach dem welche Dichte die Flüssigkeit hat taucht der Schwimmer tiefer oder weniger tief ein. Was hat das mit dem Druck zu tun? MFG
h = Eintauchtiefe... Aber mal so ne frage: gehst du in ne Waldorfschule? Irgendwie scheinst du für Maturaniveau nicht viel zu wissen...
Ist dir schon mal aufgefallen, dass dir beim Tauchen die Ohren weh tun(ausser du beherrscht den Druckausgleich)? Das liegt daran, dass je tiefer du tauchst, der Druck auf deine Trommelfelle immer weiter zunimmt(1 bar/10m) Somit verändert sich auch der Druck auf den Schwimmer...
I kapiers ned :( I mein ok wenn ich jz einen Drucksensor anbringe liefert mir der einen bestimmten wert. Also habe ich p. Der faktor g ist eigentlich konstant und wie messe ich jetzt die höhe? Wenn ich jetzt z.B. den Drucksensor am Boden des gefäßes anbringe müsste ich nur mehr wissen wie hoch der Wassserstand ist oda? Und aus diesen Faktoren berechne ich dann die Dichte? Hab das mit dem Silikonschlach nicht ganz verstanden gehabt Sry aber iwem muss ich fragen :) MFG
Der Drucksensor muss sich im(geschlossenen) Schwimmer befinden. Der Schwimmer hat eine definierte Dichte, das Bier eine variable, d.h. der Schwimmer taucht abhängig von der Dichte des zu messenden Getränks mehr oder weniger weit in die Flüssigkeit ein. Die Eintauchtiefe kannst du dann über den Druckunterschied messen, wie gesagt, der Druck erhöht sich um 1 bar/10m Eintauchtiefe(zumindestens für Wasser). Ob das ganze aber so funktionieren kann bezweifle ich, da ja der Druckunterschied auch wieder von der Dichte des Biers abhängt(also eigentlich von der zu messenden Größe)...kompliziert, glaub nicht dass das so geht
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bier.png
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So hab ich das gedacht. Das rote ist ein Silikonschlauch, der im Prinzip nur eine "Verlängerung" des Drucksensors ist. Er misst den Druck am Boden des Gefäßes. Der Druck ist proportinal zur Eintauchtiefe. Vielleicht gibt es eine Möglichkeit das vorab auszuprobieren, ohne groß Geld auszugeben. Also irgenwie mit ner Flasche ..
bin mir jetzt nicht sicher, aber wenn der Druck auch von der Dichte des Biers abhängt kann man nicht auf die Eintauchtiefe rückrechnen...und somit auch die Dichte des Biers nicht bestimmen, oder hab ich jetzt nen Knoten im Ansatz? Man könnte höchstens definiert weit eintauchen und dann den Druck messen...
Dichte ist nicht so einfach zu messen. Und im Eigenbau schon gar nicht. Es gibt da noch nicht mal kaufliche 'Sensoren' für! Es gibt kommerzielle Messgeräte die anhand der Resonanzveränderung einer flüssigkeitsgefüllten Kapillare die Dichte der Flüssigkeit messen können. Mein Tip: Such dir ein neues Thema! Gruss Andreas PS: alle Ansätze mit Druck, Schwimmer, Gewicht usw. scheitern letztendlich an der Messgenauigkeit. Selbst von Hand im Labor muss man einigen Aufwand treiben und erhält nicht mehr als eine ziemlich miese Schätzung.
Also das heißt wenn das Bier dann zu gären beginnt und die Dichte größer wird nimmt der Druck zu und das Gefäß steigt an. Dann ist ja auch die Dichte proportinal. Wenn jz angenommen der Drucksensor bei Bier vor der Gärung 1bar anzeigt und nach der Gärung wird der Druck größer d.h angenommen 2 bar. Dann ist folgich die Dichte proportional und ich könnte diese mit meinem ATMEL auswerten. Fraglich ist da der Tank nur 40 Liter faßt und du ja gesagt hast das der Druck nur alle 10m um 1bar zunimmt ob es einen Drucksensor gibt der genau genug ist um einen Kessel mit ca. 50cm höhe zu messen. MFG
Andreas Kr schrieb: > PS: alle Ansätze mit Druck, Schwimmer, Gewicht usw. scheitern > letztendlich an der Messgenauigkeit. Das sehe ich anders. Ein Aräometer (http://de.wikipedia.org/wiki/Ar%C3%A4ometer) wird ja tatsächlich zur Bestimmung vom Alkoholgehalt eingesetzt. Aus der Druckdifferenz am Boden und der Luft lässt sich über die Dichte wiederum die Eintauchtiefe berechnen. Das müsste lösbare Gleichungen ergeben. Man bräuchte also ein Aräometer mit zwei (wasserfesten) Drucksensoren und im Zweifelsfall noch einem Temperatursensor. Der Rest ist Programmierhandwerk.
Andreas Kr schrieb: >Dichte ist nicht so einfach zu messen. Und im Eigenbau schon gar nicht. >Mein Tip: Such dir ein neues Thema! Genau, die Primärdatengewinnung ist das Problem >Selbst von Hand im Labor muss man einigen Aufwand treiben und erhält nicht >mehr als eine ziemlich miese Schätzung. Wenn es so wäre, warum dann der Aufwand. Die Ergebnisse sind mit entsprechender Messmethode schon exakt. MfG
Ein Aräometer besteht aus einem großvolumigen Unteren Teil und einem schmalen Hals. Und genau dieses unterschiedliche Verhältnis verbessert die "Primärdatengewinnung" enorm. Ich kann das ja so bauen, dass es bei Dichte 1.0 oben schwimmt und bei 0.99 schon ganz eintaucht. Also muss man sich nur noch drum kümmern, wie man die Eintauchtiefe messen kann. Zb über den Druck - oder vielleicht auch optisch.
adfix schrieb: > Also muss man sich nur noch drum kümmern, wie > man die Eintauchtiefe messen kann. > Zb über den Druck - Wie Chris schon schrieb: Nein. Es sei denn Du hast z.B. einen konischen Schwimmer, bei dem die Eintauchtiefe nicht linear zum Druck ist. > oder vielleicht auch optisch. ..oder Dazu kommt unterschiedliche Oberflächenspannung, Bläschenbildung am Schwimmkörper. Und diese Effekte machen bestimmt mehr als 1% Dichteunterschied aus... ...es sei denn, dein Schwimmkörper ist so groß wie ein Eimer :-) Schiko
>Wie Chris schon schrieb: Nein.
Glaub ich nicht.
Ich kann doch ein Aräometer etwas größer bauen. Sagen wir in der Größe
eines Eisberges.
Aräometer schwimmt im Bodensee: Eintauchtiefe: 50m. Dann hab ich am
Boden einen Druck von 5Bar. Und Ich hab 1m unter der Wasseroberfläche an
der Seite einen Druck von 0.1bar.
Aräometer schwimmt in der salzigen Nordsee: Eintauchtiefe: 49m. Dann hab
ich am Boden einen Druck von 4.9Bar. Und Ich hab am 2. Sensor, der jetzt
direkt unter der Wasseroberfläche ist einen Druck von 0bar.
Der obere Sensor hat seinen Sensorwert also um 100% geändert.
Ich kann auch unten messen - dann hab ich halt nur eine Änderung von 50
auf 49. Aber durch die Aräometer-Form wäre auch das eine Dichteänderung
von viel viel weniger als 2%
Eintauchtiefenberechnung über 2 Differenzdrucksensoren könnte funktionieren, bin in der obigen Antwort von nur einem Sensor ausgegangen(funktioniert sicher nicht mit der gewünschten Genauigkeit) Gibts eigentlich Sensoren mit genügend hoher Auflösung um derartig kleine Veränderungen noch sinnvoll zu messen? Bzw. gibt es solche Sensoren zu vernünftigen Preisen?
Eigentlich brauchst du nur einen Differenzdrucksensor. Ein Rohr führt senkrecht nach oben an die frische Luft, das andere senkrecht nach unten. Die eindringende Flüssigkeit komprimiert dort die Luft bis zum Gleichgewicht. Genauigkeiten sagt die das jeweilige Datenblatt. Der Rest ist ein bisschen rechnen (Gasgleichung), weil die Flüssigkeit ja in das untere Rohr eindringt. Problematisch wird es dann, wenn die Kohlensäure aus dem Bier im unteren Rohr zu Gas wird, dann driftet das Messergebnis mit der Zeit. Alternativ kann man den Druck direkt messen, braucht dann aber einen bierfesten Sensor, was vielleicht nicht so einfach ist, insbesondere wenn das Bier danach noch als Lebensmittel gelten soll. Da ist man mit den Materialien ja sehr eingeschränkt. Eventuell kann man etwas Luft in das untere Rohr pumpen, so dass dort immer nur Gas vorhanden ist. Dann hat man das Problem mit der variablen Gasmenge nicht mehr.
Naja wie gesagt also mir scheint die Variante mit der Druckmessung am plausibelsten müsste man ausprobieren. Leider sind professionelle Dichtemesser extrem Teuern. Naja vielen Dank für die Ideen. Wenns klappt melde ich mich ;). MFG
adfix schrieb: > Aräometer schwimmt in der salzigen Nordsee: Eintauchtiefe: 49m. Dann hab > ich am Boden einen Druck von 4.9Bar. Hallo, das ist in jedem Fall ein Trugschluss. Der Eisberg taucht ja deswegen weniger tief ein, weil Salzwasser schwerer ist (genau darum geht es ja), das bewirkt aber auch, dass der Druck um mehr als 0,1 bar / m ansteigt. Der Druck beträgt also auch in der Nordsee 5 bar. Wenn du das so realisierst, ist dir eine Note von 4 aufwärts sicher. Gruss Reinhard
>Wenn du das so realisierst, ist dir eine Note von 4 aufwärts sicher.
Sinnloser Kommentar.
Meiner Meinung nach funktioniert dies bei einem Aräometer, weil sich die
Eintauchtiefe deutlich stärker ändert, als die Dichtezunahme.
Dichtemessung über ein Aräometer müsste gehen. Machen die Winzer ja auch schon seit langer Zeit so ;) Für ein einfaches µC Projekt könnte folgender Aufbau funktionieren: Basis ist ein Wägung (9EUR Küchenwaage zum testen, war da nicht irgendwo im Web der Hack um sowas mit µC auszulesen?) Ein Gefäß wird nun solange mit der Testflüssigkeit gefüllt bis die Spitze des Aräometers eine Lichtschranke unterbricht, die fix zum Gefäßboden ist. Die benötigte Menge der Flüssigkeit wird durch wiegen bestimmt. Durch den Durchmesser (eigentlich Fläche) des Gefäßes erreicht man beliebige Verstärkung (Auflösung) Natürlich muss hier noch etwas gerechnet werden, aber der Aufbau lässt sich schön in der Küche testen Material: Wasser,Salz,Waage, Topf, Aräometer:(in Opas Werkstatt liegt evtl eins für die Batteriesäure :) ) Ü-Ei, Sand und Plastik-Q-tip (oder Aludraht, oder oder) Das werd ich mit meinen Töchtern mal basteln .... Statt Lichtschranke kapazitiven Abstandsensor bauen.... oder LVDT .. Einfüllen über WaMa Magnetventil .... Für die Matura kommt noch eine Beschreibung der Physik , der Software UND eine Fehlerbetrachtung dazu ;)
> p= \Roh g h >h = Eintauchtiefe... >Aber mal so ne frage: gehst du in ne Waldorfschule? Irgendwie scheinst >du für Maturaniveau nicht viel zu wissen... Große Klappe, aber nicht checken, dass der Druck von der Dichte abhängt... Der Schwimmer taucht so tief, bis der Druck die Gewichtskraft kompensiert.
Du Pfeife, p messe ich g kann man ja mal als const annehmen h ist natürlich auch zu messen! => roh... Wie man h misst is eine andere Sache! Also erst überlegen dann motzen!
Hallo Bohrer und strangelove, ich verstehe euren Privatstreit nicht. Wenn der Durchmesser des Körpers nicht(!) konstant ist (Aräometer), dann ändert sich der Druck am Boden mit der Dichte der Flüssigkeit. Man kann dann damit die Eintauchtiefe und Dichte bestimmen und muss h nicht separat messen Gruß, DetlevT
@Detlev: völlig richtig! Ich bin auch von einem beliebigen Körper ausgegangen und nicht von einem Aräometer
@ Bohrer Ich muss dir recht geben das erscheint mir auch am plausibelsten. Also nocheinmal ist das möglich wenn ich jetzt so ein Aräometer habe. Befestige ich am Boden (Unterseite) des Aräometers einen Drucksensor dieser müsste ja dann je nach dichte der jeweiligen Flüssigkeit einen bestimmten Druck messen. Da die Flüßigkeit in einem "Stink" normal gefäß sich befindet kann man folglich den Faktor "g" auch als konstant annhemen. So jetzt habe ich "p" udn "g" die einttauchtieft müsste ich ebenfalls noch bestimmen also von der Wasseroberfläche bis zum Drucksensor. p = roh g h drei faktoren habe ich dann, dann müsste ich doch roh im µC errechnen können und ausgeben Ok ich vermute mal ich bin wieder komplett daneben aber nja ^^ :). Interresant wäre es, da diese Messung bei mir in einem 40 Liter Dank zum einsatz kommt (Glühweinkocher) ob die Messung eintauchtiefe, und im besonderen der Druck da es ja nur wenige cm sein werden auch genau wird. MFG
>Meinen heisst nicht wissen. Rechen es aus.
Hab ich eben gemacht.
Jetzt weiss ich, dass es funktioniert.
Hallo Lukas, du willst Bier in einen Glühweinkocher - ja was eigentlich? Warm machen?!? Igitt, an so etwas beteilige ich mich nicht. ;-) Es bleibt dir nichts anderes übrig, die Datenblätter zu wälzen. Bei der Messung von Druckunterschieden sind diese Sensoren meist besser als bei der Bestimmung des absoluten Drucks. Je besser du dein Aräometer auf die Dichte abstimmst, desto dünner kann der Hals sein und ein um so größeren Signalhub bekommst du.
Hy, Jap also mein Lehrer ist Hobby Bierbrauer und die machen meistens Bier in alten Kesseln bzw. solche Glühweinkocher jap das Bier bzw. die Maische muss von ca. 55 grad auf 75 grad erhitzt werden deshalb die kocher :). Ja also es gibts es da spezielle sensoren die nur für die druckdifferenz da sind. Wenn ja dann werde ich mich wirklich mal durch die datenblätter wälzen :). MFG Lukas Zopf
Die Dichte von Wasser: Temp/°C Dichte[kg/m^3] 55 985,69 60 983,19 65 980,55 70 977,76 75 974,84 wirst wohl auch noch irgendwie einbauen müssen um auf ein vernünftiges Ergebnis zu kommen
adfix schrieb: >>Meinen heisst nicht wissen. Rechen es aus. > Hab ich eben gemacht. > > Jetzt weiss ich, dass es funktioniert. Und lass Dir von adfix noch die Formel zukommen. Du musst ja schließlich aus Deiner Druckdifferenz die Dichte ermitteln. Und er hat es durchgerechnet.
Die Eintauchtiefe über den Druck zu messen ist ein ziehmlicher Umweg. Es äre vermutlich einfache direkt die Höhe des Schwimmers über dem Wasser zu messen. Wenn man Wiegen will, dann besser nicht das ganze Gefäß, da braucht man ziehmlich viel Auflösung. Besser ist es eine Testkörper mit einer Dichte knapp über 1 an einem Faden einzutauchen, und die Karft am Faden zu messen. Damit werden die relativen Änderungen deutlich größer, weil nur noch die Differenz der Dichte eingehnt. Bier ist sicher nicht ganz einfach, wegen der Böschenbildung usw. Das Problem hat man aber bei Praktisch jedem Messverfahren, und man will ja auch was zu diskutieren haben für die Fehlerrechnung. Eine, wenn auch komplizierte, Methode gegen das Bläschenproblem wäre es die Messung mehrmals, als Funktion des Druckes zu machen. Mit dem Druck werden die Bläschen kleiner und man könnte den Bläschenanteil rausrechnen, wenn auch nicht 100% tig.
Hallo, professionell geht Dichtebestimmung ganz anders (ist aber für Amateure nicht so ohne weiteres realisierbar): Die Flüssigkeit wird durch ein dreieckiges oder U-förmiges Quarzrohr mit einer Spule an der Spitze geleitet. Eine elektronische Schaltung versetzt das Rohr in Schwingungen mit der Resonanzfrequenz. Mit der Dichte der Flüssigkeit ändert sich die Frequenz (wg. mehr oder weniger Masse im Rohr). Das Verfahren ist sehr präzise und für Dauermessung geeignet. Wer mit Bunsenbrenner und Glasröhrchen umgehen kann, könnte sowas hinkriegen. Gruss Reinhard
Angehängte Dateien:
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druck.png
60 KB
>Und lass Dir von adfix noch die Formel zukommen. Du musst ja schließlich >aus Deiner Druckdifferenz die Dichte ermitteln. Und er hat es >durchgerechnet. Kann gerne jeder haben. Ich habe das Aräometer etwas vereinfacht. Der untere Teil sei ein Würfel 1m x 1m x 1m. Der Hals sei 0.1m x 0.1m breit. l ist die Länge des Halses die unter Wasser liegt. Der Drucksensor befindet sich am Boden, h Meter unter der Wasseroberfläche. Als 1m weiter als l. Also ist h= 1m+l, bzw l = h-1m Das Volumen des Körpers unter Wasser ist: V = 1m³ + l * 0.01m² Der Druck am Sensor: p = h Rho g bzw: h= 1/Rho * p/g Die Masse des verdrängten Wassers: mW = V * Rho Die Masse des Aräometer sei: mA Nach Archimedes ist ja mA = mW mA = V * Rho = (1m³ + l * 0.01m²) * Rho mA/Rho = 1m³ + l * 0.01m² mA/Rho = 1m³ + (h-1m) * 0.01m² mA/Rho = 1m³ + ((1/Rho * p/g)-1m) * 0.01m² mA/Rho = 1m³ + (1/Rho * p/g)* 0.01m² - 1m * 0.01m² mA/Rho = 0.99 m³ + (1/Rho * p/g)* 0.01m² mA/Rho - (1/Rho * p/g)* 0.01m² = 0.99 m³ mA/Rho - (1/Rho * p/g)* 0.01m² = 0.99 m³ 1/Rho * (mA - p/g)*0.01m² = 0.99m³ Rho = (mA - p/g)*0.01m² / 0.99m³ Rho = (mA - p/g)*0.01/m (gerundet) Rho = p * - g/0.01/m + mA/0.01/m bzw nach Substutution: A = - g/0.01/m und B = mA/0.01/m Rho = p * A + B Es gibt also einen direkten Zusammenhang zwischen Druck und Dichte. Man sieht auch, dass die Verstärkung, umso größer wird, je schmaler der Hals ist.
Hier mal was zum spielen.(Java-Applet) http://www.walter-fendt.de/ph14d/auftrieb.htm Man sieht deutlich, das man mit einem Probetauchkörper und Gewichtsmessung (und natürlich guter Kalibrierung) was machen kann. avr
Hallo, da Bier aus Ethanol und Zucker besteht kannst du mit einer Größe (z.B. Dichte) den Alkoholwert nicht bestimmen. Hier ein Link wie das professionell gemacht wird. www.anton-paar.com
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