Hallo an die µController-Gemeinde hier im Forum.
Ich habe da ein keines Verständnisproblem mit einem Drucksensor der
Marke
KPY 43 A von Siemens (der Sensor ist eigentlich nicht von Siemens,
angeblich aber baugleich zu diesem).
Hier erst einmal der Link zum Datenblatt:
http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet/siemens/Q62705-K166.pdf
Ich sollte auch noch erwähnen, dass ich Dipl.-Chemiker bin und ein
absoluter Neuling im Elektronikbereich. Allerdings bin ich schon in der
Lage mit einem Arduino umzugehen.
Mich quält nun folgendes Problem.
Ich habe einen Drucksensor der baugleich mit einem Sensor der Marke KPY
43 A der Firma Siemens ist. Dieser Sensor war ursprünglich in einem
Vakuumcontroller für die Chemie verbaut. Mit ihm war es möglich
Vakuumpumpen anzusteuern, um dann einen vorher eingestellten
Druckbereich (von atmosphärischem Druck, also ca. 1013 mBar bis
mBar) zu halten.
Ich wollte nun diesen Sensor ebenfalls dazu benutzen, den Druck (Vakuum)
in einer Destillationsapparatur aus Glas zu bestimmen und mit einem
Mikrocontroller (bspw. Arduino) eine Drehschiebervakuumpumpe über ein
Relais so zu aktivieren und deaktivieren, dass der Druck (Vakuum) in
einem eingestellten Bereich gehalten wird. Nun bin ich jedoch ein
ziemlicher Neuling auf diesem Gebiet und habe so meine Probleme mit
Hilfe des Datenblattes herauszufinden, wie man mit diesem Sensor den
Druck bestimmen kann.
Ich bin also für jeden Vorschlag oder für jede Idee dankbar. Noch kurz
der Grund, warum ich ausgerechnet diesen Sensor verwenden möchte. In der
Chemie werden des Öfteren unter vermindertem atmosphärischem Druck
diverse Organische Lösungsmittel abdestilliert. Dieser Sensor war
bereits zuvor in einem Vakuumcontroller für die Chemie verbaut, was
bedeutet, dass er in der Lage ist, geringe Menge dieser Lösungsmittel zu
verkraften.
Schon mal vielen dank für jeden Vorschlag und für jede Hilfe eurerseits.
Gruß
Ich habe beruflich mal die Aufgabe gehabt, den KPY 43 in
Vakuumcontrollern von Vacuubrand zu ersetzen. Nach einer Reihe von
Jahren sind die Sensoren am Ende.
Der Ersatz kostet 55 Euro, und mit ein paar Widerstandsanpassungen ist
er ein direkter Ersatz.
Falls ich Fragen zu dem KPY 43 oder ähnlich beantworten kann, gerne!
Jochen F. schrieb:> Ich habe beruflich mal die Aufgabe gehabt, den KPY 43 in> Vakuumcontrollern von Vacuubrand zu ersetzen. Nach einer Reihe von> Jahren sind die Sensoren am Ende.> Der Ersatz kostet 55 Euro, und mit ein paar Widerstandsanpassungen ist> er ein direkter Ersatz.> Falls ich Fragen zu dem KPY 43 oder ähnlich beantworten kann, gerne!
Vielen herzlichen Dank für Dein Angebot. Ich würde mich freuen, auf
Deine Hilfe zurückgreifen zu können.
Wir haben im Labor auch einige Gräte von Vacuubrand, bspw. einen
Rotationsverdampfer mit integriertem Vakuumcontroller und Membranpumpe
von Vacuubrand. Ich habe mir zu Hause ein kleines Labor eingerichtet
(inkl. Abzug) und wie Dir ja sicherlich bekannt ist, kostet bereits ein
einfacher Vakuumcontroller ohne Vakuumpumpe bereits ein Vermögen von
einigen hundert EUR. Deshalb habe ich mich auch so gereut, als ich
diesen Drucksensor zur Verfügung gestellt bekommen habe. Leider hat sich
die ganze Sache für mich etwas komplizierter herausgestellt, als ich
gedacht habe.
Zu Beginn würde es mir schon helfen, wenn du mir erkären könntest, wie
dieser Sensor z. B. an einen Arduino Mega angeschlossen werden könnte
und wie ich von den Sensordaten dann auf den enstpr. Druck im mBar
komme. Mir ist bewusst, dass der ADC des Adruino möglicherweise nicht
ausreicht, um eine gute Auflösung zu erreichen, aber ich denke, dass man
später ja immer noch zusätzlich einen externen 24-Bit ADC verwerden
kann.
Vielen Dank für Dein Angebot und Deine Hilfe.
Gruß
Den Bereich der Ausgangsspannung kann man immer mit einem Op-Amp passend
skalieren, so daß man immer eine optimale Auflösung bekommt. Vacuubrand
hat m. M. n. auch nur 10 Bit, direkt im Controller.
Ich müßte die Typnummer des anderen Sensors heraussuchen, falls
Interesse.
Ansonsten kann man das Datenblatt des KPY 43 lesen, um festzustellen,
wie groß der jeweilige Ausgangsspannungsbereich für die zu erwartenden
Drücke ist.
Genau daran liegt leider mein Dilemma. Ich kann mit den Werten im
Datenblatt nicht wirklich viel anfangen. Es stellt für mich komischer
Weise kein Problem dar, die schwierigsten chemischen Synthesen
nachzuverfolgen oder deren Synthesegleichung aufzustellen, aber mit
diesem Sensor komme ich leider nicht klar.
Wo genau liegt das Problem?
Es handelt sich doch "nur" um eine Brückenschaltung, bei der 2
Widerstände druckabhängig sind. Es gibt also eine Unbalanciertheit, die
druckabhängig ist. Das ist die Ausgangsspannung, als Differenz zum
anderen Brückenzweig, der Referenz.
Wenn ich es richtig verstanden habe, muss ich an Pin 2 und 6 die
Versorungsspannung von 12 V anlegen und Pin 3 und 7 liefern mir ein
entsprechendes Spannungspotenzial, das Druckabhängig ist? Aber wie kann
ich diese Spannung anschließend in den Druck (mBar) umrechenen und muss
ich die Temperatur mit berücksichtigen? Ich habe im Datenblatt den Wert
"Output Voltage" gefunden und beim KYP43A steht da min. 45 mV bis max.
100 mV, bedeutet dies, dass 45 mV den untersten Druckbereich und 100 mV
den höchsten Druckbereich des Sensors wiederspiegeln. Vielleicht
verstehe ich das Prinzip ja auch vollkommen falsch, aber ein bestimmtes
Spannungspotenzial von bspw. 56 mV sollte doch eindeutig einem
bestimmten Druck in mBar entprechen. Bitte korrigiere mich, wenn ich das
falsch verstehe.
Es sind 2 Seiten geworden.von A3 auf A4 passiert. Aber ich denke, man
kann es ausdrucken und zusammenkleben. Die PDF-Generierung ist immer
noch eine Krücke in Eagle.
Vielen herzlichen Dank nochmal für Dein Schaltung. Sobald ich zu Hause
bin werde ich die nötigen Bauteile bestellen und die Schaltung
ausprobieren.
Ich hoffe, dass ich mich erneut an Dich wenden darf, wenn nochmals
Probleme auftauchen sollten, wovon ich ehrlich gesagt ausgehe.
DANKE
Gruß
BioDOC -. schrieb:> Wenn ich es richtig verstanden habe, muss ich an Pin 2 und 6 die> Versorungsspannung von 12 V anlegen und Pin 3 und 7 liefern mir ein> entsprechendes Spannungspotenzial, das Druckabhängig ist?
12V sind die Maximalwerte, damit heizt du den Sensor sinnlos auf,
typisch ist 5V.
Der Sensor hat einen Druckbereich von 0 bis 1,6 bar.
Der Sensor ist ein passiver Sensor, das bedeutet der funktioniert erst
mit einer Schaltung und er muss kalibriert werden.
Im Druckbereich von 0...1.6Bar gibt er bei 5V eine Spannung aus von 44mV
bis 70,4mV.
ABER das sind typische Werte, er darf und kann bei 0Bar eine Spannung
von 44mV +- 25 mV ausgeben, also 19mV bis 69mV. Du kannst also nicht mit
dem Spannungswerten die du misst sagen, laut Datenblatt habe ich diesen
Druck.
Das war auch ein Punkt, der mich im Datenblatt verwirrte, weil bei
Versorgungsspannung 12V stand und unter Electrical Characteristics 5V
genannt wurden.
Bedeutet das also, dass es erst nach Kalibrierung des Sensors möglich
ist, eine ausgegebenen Spannung in einen entsprechenden Druckwert
umzurechnen?
Kleiner Nachtrag, der Temperatursensor ist dort auch nicht umsonst
verbaut, wenn du so ein Sensor während der Messung anfasst und damit
erwärmst ändert sich auch oft der Druckmesswert.
Wichtig wäre auch noch wie genau das werden soll.
Also wenn möglich wäre eine Genauigkeit von 0,1 mBar schön, also die
Anzeige einer Nachkommastelle (z. B. 354,3 mBar), das wäre sozusagen der
Idealfall. Es würde aber auch schon eine Genauigkeit von ± 1 mBar
ausreichen, also bspw. 354 mBar.
BioDOC -. schrieb:> Bedeutet das also, dass es erst nach Kalibrierung des Sensors möglich> ist, eine ausgegebenen Spannung in einen entsprechenden Druckwert> umzurechnen?
Eigentlich ja, wobei dort zu unterscheiden ist zwischen einer
Druckänderung und einem absoluten Druckmesswert.
Bei den Toleranzen steht auch eine Abweichung in BFSL, also wird nur die
Form der Kennlinie bewertet, die darf aber irgendwo lustig im Raum
verschoben werden.
Ich habe keine Ahnung ob es andere fertige Module gibt, die evtl.
geeigneter währen. Für die Chem. Resistenz würde ich nach Piezoresestiv
suchen und/oder die Datenblätter der Sensoren daraufhin checken.
Ansonsten, wenn es denn der Sensor werden muss, könnte ich beim
kalibrieren auf Arbeit behilfreich sein.
Im Bereich von 35...1300mBar Absolut geht das schnell mal zwischendurch
(+-0,5mBara), darunter müsste ich an ein anderes Gerät, ist etwas
aufwändiger und ich will nicht, dass der Chef das mitbekommt. Dauert
also länger.
Ich kann auch den blanken Sensor ohne Elektronik kalibrieren, falls dir
das was nützt.
Kosten belaufen sich nur auf Porto. Kann aber etwas Zeit fressen und
Urlaub kommt auch noch.
BioDOC -. schrieb:> Also wenn möglich wäre eine Genauigkeit von 0,1 mBar schön, also die> Anzeige einer Nachkommastelle (z. B. 354,3 mBar), das wäre sozusagen der> Idealfall. Es würde aber auch schon eine Genauigkeit von ± 1 mBar> ausreichen, also bspw. 354 mBar.
Puuuh, also der Sensor hat 1600mBar.
8,8mV/V/bar
also bei 5Vin
8,8*5*Pe
44...70,4mV
also 0,0165mV/mBar
also 16,5µV/mbar
und 1,6µV/0,1mBar.
Das wird auch elektrisch und thermisch nicht einfach. Dazu kommt das
Datenblatt sagt 0,35% BFSL. Also darf der Sensor einen Fehler haben
(nach Kalibrierung) von 0,35% von 1600mBar = 5,6mBar.
Das wäre wirklich phenomenal, wenn Du das machen könntest.
Unter 35 mBar sollte es schon sein, da es einige Stoffgruppen gibt, die
sehr temperaturempfindlich sind. Bei einer Vakuumdestillation wird die
Temperatur immer auf 40°C belassen. Eingestellt wird lediglich der
Druck, bei dem destilliert wird. So ist z. B. bei dieser Temperatur für
n-Xylol ein Druck von 26 mBar und für Dimethylformamide oder n-Pentanol
ein Druck von sogar nur 11 mBar nötig. Diese Lösungsmittel sind zwar
nicht temperaturempfindlich, aber manchmal die darin gelösten Produkte.
Wenn man also ein temperaturempfindliches Produkt vom einem
Lösungsmittel trennen will, ist das in so einem Fall nur unter
Vakuumdestillation machbar. Das ist eigentlich meißt der einzige Grund
für eine Vakuumdestillation, manchmal noch, weil manche Stoffen ohne
Vakuum sonst einen sehr hohen Siedepunkt haben, auf den man die
Apperatur sonst erst einmal aufheizen müsste.
Du kannst Dir übrigens alle Zeit dafür nehmen die Du brauchst. Ich bin
ja froh, überhaupt Hilfe zu bekommen.
Oder kennst du vielleicht einen Sensor, der die gewünschten Genauigkeit
liefern kann?
Jochen F. schrieb:> Aber ich denke, man kann es ausdrucken und zusammenkleben. Die> PDF-Generierung ist immer noch eine Krücke in Eagle.
Wäre es so schlimm, den Schaltplan als PNG-Bild zu exportieren und das
dann mit einem Programm deiner Wahl im PDF zu "drucken"?
Wolfgang schrieb:> Jochen F. schrieb:>> Aber ich denke, man kann es ausdrucken und zusammenkleben. Die>> PDF-Generierung ist immer noch eine Krücke in Eagle.>> Wäre es so schlimm, den Schaltplan als PNG-Bild zu exportieren und das> dann mit einem Programm deiner Wahl im PDF zu "drucken"?
Keineswegs, tatsächlich habe ich den Schaltplan bereits in Illustrator
zusammengesetzt und als PDF exportiert. Ich habe nur gefragt, weil mir
nicht aufgefallen ist, dass die PDF über mehrere Seite verteilt war.
Ehrlich gesagt verstehe ich auch diesen Einwand nicht. Niemand hat
jemals gesagt, dass dies schlimm sei. Unkonstruktiv und für niemanden
wirklich hilfreich.
Fred F. schrieb:> Puuuh, also der Sensor hat 1600mBar.> 8,8mV/V/bar> also bei 5Vin> 8,8*5*Pe> 44...70,4mV> also 0,0165mV/mBar> also 16,5µV/mbar> und 1,6µV/0,1mBar.>> Das wird auch elektrisch und thermisch nicht einfach. Dazu kommt das> Datenblatt sagt 0,35% BFSL. Also darf der Sensor einen Fehler haben> (nach Kalibrierung) von 0,35% von 1600mBar = 5,6mBar.
Ein baugleicher Sensor wurde in einem kommerziellen Vakuumcontroller der
Firma Thyracont verbaut, dessen Genauigkeit mit ± 1 angegeben wird.
Dieser Vakuumcontroller ist zwar nicht mehr erhältlich, wird aber in
einigen Laboratorien noch immer eingesetzt.
BioDOC -. schrieb:> Ein baugleicher Sensor wurde in einem kommerziellen Vakuumcontroller der> Firma Thyracont verbaut, dessen Genauigkeit mit ± 1 angegeben wird.> Dieser Vakuumcontroller ist zwar nicht mehr erhältlich, wird aber in> einigen Laboratorien noch immer eingesetzt.
Eben, im Druckbereich ist die Fehlerangabe typischerweise in Fullscale.
Das ist für den einen der Endwert, für andere die Spanne. Wird auch
immer unterschiedlich ins deutsche übersetzt. Da werden die sich nie
einig. Spielt aber nur eine Rolle bei negativen Messbereichsanfang.
Aber 1% von 1600mBar sind halt 16mBar.
Keine Ahnung welchen Messbereich die bei dem Thyra angeben.
BioDOC -. schrieb:> Oder kennst du vielleicht einen Sensor, der die gewünschten Genauigkeit> liefern kann?
Ich könnte mir vorstellen, dass du mit einem Pirani Sensor besser
bedient wärst. Ist aber nur ne Vermutung.
Ansonsten falls du den mal kalibriert haben willst, schreib einfach wenn
es soweit ist eine PM. Die Beiträge verschwinden hier schnell in der
Tiefe, und ich schaue hier nicht regelmäßig rein.
omg schrieb:>> ±1 mbar, ±1 mmHg, ±1 % vom Messwert, ±1 % FS, ±1 Digit oder was?
Ich habe leider vesehentlich die Einheit vergessen, es sind aber nicht
Prozent, sonder ± 1 mBar, bei neueren Geräte von Vcuubrand sind es sogar
nur ± 0,1 mBar.
Da ich aber auf einen Kommentar von Fred geantwortet hatte, in dem er
5,6 mBar bereits angiebt, hätten man schon darauf kommen können, das
hier mBar gemeint sind. Eine Abweichung von 16 mBar hätte möglicherweise
auch schlimme Folgen in der Synthese. Die Wasserbäder von
Ratstionsverdampfern werden immer mit einer Temp. Von 40°C betrieben.
Sinkt nun der Druck zu sehr ab, geht folglich auch mehr Lösungsmittel in
die Dampfphase über, die Kühlfallen könnten den Überschuss an
Lösungsmitteldämpfen nicht mehr ausgefrieren und es würde in die
Vakuumpumpe gezogen, was dieser nicht immer zuträglich ist und solche
Pumpen kosten schon mal ein paar tausend Euro, wie leider auch die
kommerziellen Vakuumcontroller.
BioDOC -. schrieb:> bei neueren Geräte von Vcuubrand sind es sogar> nur ± 0,1 mBar.
Mit einem piezoelektrischen Sensor wie dem KPY43? Da würde mich
interessieren, von welchem konkreten Gerät du sprichst. Wenn ich bei
vacuubrand nachschaue, finde eigentlich überhaupt keine piezoresistiven
Sensoren mehr:
https://www.vacuubrand.com/de/page799.html#comparison
Und bist du sicher, dass du "Genauigkeit" und "Auflösung (der Anzeige)"
nicht verwechselst?
Achim S. schrieb:> Mit einem piezoelektrischen Sensor wie dem KPY43?
Tschuldigung: ich wollte natürlich schreiben "mit einem piezoresistiven
Sensor..."
Achim S. schrieb:>>> Mit einem piezoelektrischen Sensor wie dem KPY43? Da würde mich> interessieren, von welchem konkreten Gerät du sprichst. Wenn ich bei> vacuubrand nachschaue, finde eigentlich überhaupt keine piezoresistiven> Sensoren mehr
bei den Vacuubrand Controllern habe ich mich leider geirrt, das
Thyracont-Gerät ist das "VD7 B".
Wenn mit Messgenauigkeit ± 1mBar die Anzeige gemeint ist, dann
verwechsle ich das vielleicht, aber dann ist es auch irreführend, die
Angaben werden für Chemiker geschrieben und die interessiert in erster
Linie wie genau dieses Gerät messen kann. kann ein Gerät tatsächlich
genauere Messwerte Anzeigen, als es messen kann, kommt mir komisch vor.
Es muss übrigens für mich kein piezoresistiver Sensor sein, ich habe den
nur angeführt, weil ich einen solchen eben besitze. Sollte jemand einen
besseren Vorschlag haben, bin ich für jede Hilfe dankbar, solange der
Sensor einigermaßen lösungsmittelbeständig ist und ungefähr der
gewünschten Genauigkeit entspricht und er sollte natürlich nicht den
Gegenwert eines Kleinwagens haben.
BioDOC -. schrieb:> das> Thyracont-Gerät ist das "VD7 B".
Das ist ein Controller, an den unterschiedliche Sensoren
(unterschiedliche Messprinzipien) angschlossen werden könnten. Als
piezoresistiven Sensor dafür gibt es den vsc43ma4.
https://thyracont-vacuum.com/product/vsc43ma4-analogline-piezo/
Die Angabe von 1mbar ist bei diesem Sensor die Untergrenze des
Messbereichs, nicht seine Genauigkeit. Die Genauigkeit des Sensors ist
mit 0,3% fs angegeben - also mit +- 4,2 mbar. Im Prinzip genau das, was
Fred oben vorgerechnet hat. Und diese Genauigkeit zu erreichen ist schon
richtig aufwändig (bezüglich Temperaturkompensation und bezüglich
Mittelung über Störungen und Rauschen) - auf ein paar µV genau misst man
nicht "einfach mal so".
BioDOC -. schrieb:> Es muss übrigens für mich kein piezoresistiver Sensor sein
Etwas weiter runter beim Druck kommen (gasartenunabhängig) die Sensoren
mit kapazitiv ausgewerteter Membran. Da diese schmalbandig bei höheren
Frequenzen betrieben werden, wird man auf diese Art einiges an Störungen
los. Ist aber auch kein "Anfängerprojekt", sowas selbst auszuwerten.
Fertig aufgebaut (mit Auswerteelektronik) bist du dann in dieser
Preisklasse:
https://thyracont-vacuum.com/product/vcc200ma4-analogline-kapazitiv/
Aber auch da beruht die Absolutgenauigkeit auf der Möglichkeit, das Teil
entsprechend zu kalibrieren.
Achim S. schrieb:> BioDOC -. schrieb:>> das>> Thyracont-Gerät ist das "VD7 B".>> Das ist ein Controller, an den unterschiedliche Sensoren> (unterschiedliche Messprinzipien) angschlossen werden könnten. Als> piezoresistiven Sensor dafür gibt es den vsc43ma4.> https://thyracont-vacuum.com/product/vsc43ma4-analogline-piezo/>
Tut mir leid, aber dieser Controller ist nicht für unterschiedliche
Sensoren ausgerichtet. Die Sensorbilder in meinem ersten Beitrag zeugen
genau den Sensor, der in diesem Controller verbaut ist.
Wenn ich nochmal genau darüber nachdenke dürften 4,2 mBar Ungenauigkeit
akzeptabel sein, denn wie bereits erwähnt, kann man bei diesen
Controllern eine Hysterese einstellen (z. B. ±10 mBar) und in diesem
Bereich hält der Controller dann den Druck.
Ansonsten wäre auch eine sehr teueren Vakuumpumpe nötig, deren Drehzahl
reguliert werden kann.
hallo zusammen,
ich weis nicht ob das thema noch aktuell ist. darum zur geschichte
folgendes. ich bin der ursprüngliche entwickler der beiden thyracont
geräte vd81 und vd83. das eine ist basierend auf den kpy43 sensoren von
siemens und das andere arbeitet nach dem pirani system.
darum die frage:
was brauchst du eigentlich genau für einen druckbereich in dem du
arbeitest?
vg heinz
heinz schrieb:> hallo zusammen,>> ich weis nicht ob das thema noch aktuell ist. darum zur geschichte> folgendes. ich bin der ursprüngliche entwickler der beiden thyracont> geräte vd81 und vd83. das eine ist basierend auf den kpy43 sensoren von> siemens und das andere arbeitet nach dem pirani system.> darum die frage:> was brauchst du eigentlich genau für einen druckbereich in dem du> arbeitest?>> vg heinz
Hallo Heinz
es tut mir leid, dass ich erst so spät antworte, aber ich habe deinen
Post leider übersehen. Der Druckbereich in dem ich arbeite liegt
zwischen 950 und 5 mBar. Die zweistufige Drehschieberpumpe die ich
verwende ist zwar in der Lage bis zu einem Feinvakuum von 10E-3 mBar zu
evakuieren, eine Vakuum-Destillation wird aber fast ausschließlich im
Grobvakuumbereich (knapp unter Atmosphäre Normal - 1 mBar) durchgeführt.
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