Hallo,
ich habe eine Anwendung, bei der Luft in einem kleinen Tank unter ca. 7
Bar steht. Dann wird ein Ventil geöffnet und die Luft entweicht. Sobald
ca. 20 ml geflossen sind, soll das Ventil wieder schließen. Das dauert
maximal eine Sekunde und der Druck fällt in diesem Zeitraum deutlich ab.
Zu Beginn strömt also wesentlich mehr Luft, als zum Schluss. Da der
Anfangsdruck schwanken kann, ist es nicht möglich, einfach eine feste
Zeit einzustellen.
Damit ich das Ventil im richtigen Moment abschalten kann, würde ich
gerne per Mikrocontroller messen, wie viel Luft pro Zeiteinheit
geflossen ist. Sinnvoll wäre wohl ein Messintervall von 1 ms, maximal 5
ms.
Ich habe einige Sensoren gefunden, die aber oft sehr teuer und meistens
auch sehr groß sind. Je kompakter, desto besser. Außerdem habe ich die
Befürchtung, dass die große Varianz der Flussmenge von vielen Sensoren
nicht gut gemessen werden kann. Da es ein Hobbyprojekt ist, wäre ein
geringer Preis nett, aber erstmal wäre ich froh, überhaupt etwas zu
finden.
Hat jemand einen Tipp für mich, mit welchem Sensor ich arbeiten könnte?
Wolle G. schrieb:>> Sobald ca. 20 ml geflossen sind, soll das Ventil wieder schließen.> 20ml Luft unter 7bar oder unter Normalbedingungen?
Unter 7 Bar. Das Ventil hat nur eine sehr kleine Öffnung, darum fließt
trotz des hohen Drucks nur eine so geringe Menge.
Blöde Idee für eine quick and dirty Lösung:
20ml Spritze die gefüllt wird und einen Mikroschalter der auslöst sobald
20ml in der Spritze sind.
Die muss dann eben manuell entleert werden.
Da das Volumen des Tanks bekannt ist sollte man über die Druckminderung
eigentlich das ausgeströmte Volumen berechnen können.
Also einfach ein Manomenter und messen und rechnen. Ggf die
Temperaturänderung des Gases bei der partiellen Entspannung mit
einrechnen.
Bernd schrieb:> würde ich> gerne per Mikrocontroller messen
EIn µC zum Berechnen ist ja vorhanden.
Bernd schrieb:> Da der> Anfangsdruck schwanken kann, ist es nicht möglich, einfach eine feste> Zeit einzustellen.
Eine feste Zeit nicht, aber eine berechnete - dazu reicht eine
Druckmessung, das ist viel einfacher und auch genauer. Den Durchfluss
des Ventils bei verschiedenen Drücken kann man ja ausmessen.
Georg
Bernd schrieb:>> 20ml Luft unter 7bar oder unter Normalbedingungen?> Unter 7 Bar. Das Ventil hat nur eine sehr kleine Öffnung, darum fließt> trotz des hohen Drucks nur eine so geringe Menge.
Widersprüchliche Festlegung - wieviel Luft, wenn der Druck garnicht 7
bar beträgt?? Soll ja nach eigener Aussage vorkommen, bzw. normal sein.
Georg
Bernd schrieb:> ich habe eine Anwendung, bei der Luft in einem kleinen Tank unter ca. 7> Bar steht. Dann wird ein Ventil geöffnet und die Luft entweicht. Sobald> ca. 20 ml geflossen sind, soll das Ventil wieder schließen.
Wenn du schon wieder schließt, nachdem erst 20ml geflossen sind, wird
nur ein Teil der Luft entweichen.
Da dein Tank nur klein ist, baue einen Drucksensor ein und rechne dir
aus, wie stark der Druck bei Abnahme von 20ml sinkt. Darüber kannst du
dein Ventil steuern.
Udo S. schrieb:> Da das Volumen des Tanks bekannt ist sollte man über die Druckminderung> eigentlich das ausgeströmte Volumen berechnen können.> Also einfach ein Manomenter und messen und rechnen. Ggf die> Temperaturänderung des Gases bei der partiellen Entspannung mit> einrechnen.Georg schrieb:> Eine feste Zeit nicht, aber eine berechnete - dazu reicht eine> Druckmessung, das ist viel einfacher und auch genauer. Den Durchfluss> des Ventils bei verschiedenen Drücken kann man ja ausmessen.
In einer Vorgängerversion hatte ich diesen Ansatz tatsächlich auch
verfolgt und ich überlege auch, ob ich es wieder so mache. Ich habe nur
leider nicht das Equipment, um eine Vergleichsmessung zu machen. Dafür
müsste ich ja erst einmal einen einstellbaren, konstanten Druck haben
und dann eben auch wieder einen Flusssensor, mit dem ich messen kann,
wie viel Luft pro Druck fließt. Da dachte ich mir, dass es einfacher
wäre, gleich einen Flusssensor einzubauen. So oder so bliebe die Frage
nach einem geeigneten Drucksensor. Wenn ich ihn nur für die Kalibrierung
verwende, wäre aber zumindest die Größe egal.
Georg schrieb:>>> 20ml Luft unter 7bar oder unter Normalbedingungen?>> Unter 7 Bar. Das Ventil hat nur eine sehr kleine Öffnung, darum fließt>> trotz des hohen Drucks nur eine so geringe Menge.>> Widersprüchliche Festlegung - wieviel Luft, wenn der Druck garnicht 7> bar beträgt?? Soll ja nach eigener Aussage vorkommen, bzw. normal sein.
Tut mir Leid, da habe ich die Sache zu sehr vereinfacht. Ich dachte die
Frage kam nur, da die Luftmenge so gering für 7 Bar ist. Anfangs liegen
die 7 Bar an, die aber schwanken können. Sobald sich das Ventil öffnet,
brechen die 7 Bar schnell ein. Ich möchte also unabhängig davon, wie
hoch der Druck zu Beginn ist, oder wie schnell er einbricht, immer nach
einer definierten Luftmenge das Ventil schließen.
Wolfgang schrieb:> Wenn du schon wieder schließt, nachdem erst 20ml geflossen sind, wird> nur ein Teil der Luft entweichen.> Da dein Tank nur klein ist, baue einen Drucksensor ein und rechne dir> aus, wie stark der Druck bei Abnahme von 20ml sinkt. Darüber kannst du> dein Ventil steuern.
Ein guter Gedanke. Aber ich hätte noch erwähnen müssen, dass in dem Tank
eine undefinierte Menge Wasser sein kann, wodurch das Volumen nicht
konstant ist.
Kann jemand beurteilen, ob ich mit diesem Sensor ans Ziel käme?
https://www.digikey.de/de/products/detail/posifa-technologies/PMF5003V-MM/16566345
Bernd schrieb:> immer nach> einer definierten Luftmenge das Ventil schließen.
Nochmal. Bei welchem Druck willst du diese 20ml?
20ml bei 7 Bar Überdruck entsprechen vereinfacht 140ml bei normalem
Athmosphärendruck.
Eine Durchflussmenge bei variablem Druck messen zu wollen ist also
irgendwo Humbug, weil das abhängig vom Druck völlig unterschiedliche
Luftmengen sein können.
Bernd schrieb:> Aber ich hätte noch erwähnen müssen, dass in dem Tank> eine undefinierte Menge Wasser sein kann, wodurch das Volumen nicht> konstant ist.> Kann jemand beurteilen, ob ich mit diesem Sensor ans Ziel käme?Udo S. schrieb:> Vieleicht mal den Zweck des Ganzen angeben.
Kommt dazu noch etwas?
Udo S. schrieb:> Nochmal. Bei welchem Druck willst du diese 20ml?> 20ml bei 7 Bar Überdruck entsprechen vereinfacht 140ml bei normalem> Athmosphärendruck.> Eine Durchflussmenge bei variablem Druck messen zu wollen ist also> irgendwo Humbug, weil das abhängig vom Druck völlig unterschiedliche> Luftmengen sein können.
Sorry, das hatte ich falsch verstanden. Die 20ml beziehen sich auf den
den Atmosphärischen Druck und ich hätte auch die Möglichkeit, hinter dem
Ventil zu messen.
Wolle G. schrieb:> Bernd schrieb:>> Aber ich hätte noch erwähnen müssen, dass in dem Tank>> eine undefinierte Menge Wasser sein kann, wodurch das Volumen nicht>> konstant ist.>> Kann jemand beurteilen, ob ich mit diesem Sensor ans Ziel käme?>> Udo S. schrieb:>> Vieleicht mal den Zweck des Ganzen angeben.> Kommt dazu noch etwas?
Ich unterstütze einen einen Freund bei diesem Projekt, und musste leider
versprechen, keine weiteren Infos öffentlich zu machen, da er in
Erwägung zieht, das ganze bei Erfolg zu patentieren. Ich glaube zwar
nicht dran, aber da muss ich mich dran halten. Ich weiß, das ist immer
blöd, aber ich hoffe auf euer Verständnis.
Bernd schrieb:
…
> Ein guter Gedanke. Aber ich hätte noch erwähnen müssen, dass in dem Tank> eine undefinierte Menge Wasser sein kann, wodurch das Volumen nicht> konstant ist.>
Wenn im (Press)Lufttank eine „undefinierte Menge Wasser“ ist, ist das
ganze Projekt stümperhaft und faul!!!
Bernd schrieb:> Ich unterstütze einen einen Freund bei diesem Projekt, und musste leider> versprechen, keine weiteren Infos öffentlich zu machen, da er in> Erwägung zieht, das ganze bei Erfolg zu patentieren.
Ich glaube bei mir ist die Luft jetzt raus.
Wie winzig muß denn der Tank sein das die 3ml einen messbaren
Druckverlust haben? Besteht der nur aus einem Stückchen Rohr?
Wie genau sollen die 20ml getroffen werden?
Tankdruck+Temperatur messen und abhängig davon die Öffnungszeit eines
schnell schaltenden Ventils steuern. (ähnlich wie
Treibstoffeinspritzung)
Kalibrieren (Volumen) durch einblasen in wassergefülltes, umgedrehtes
Messglas ist einfach umsetzbar.
Aber ohne Angabe der Genauigkeitsanforderungen, des Messbereiches, der
Durchflussrate etc. kann man nicht sinnvol entscheiden welcher Weg
zielführend sein könnte.
Gerhard O. schrieb:> Sensirion hat sehr kompakte Durchfluss Sensoren verschiedenster Art im> Lieferprogram.
Danke, die sehe ich mir heute Abend in Ruhe an.
A. H. schrieb:> Wie winzig muß denn der Tank sein das die 3ml einen messbaren> Druckverlust haben? Besteht der nur aus einem Stückchen Rohr?> Wie genau sollen die 20ml getroffen werden?
Ja, ein Stückchen Rohr trifft es ziemlich genau. Wie genau die 20ml
getroffen werden müssen, ist noch nicht ganz sicher. Aber 5-10% Toleranz
wären vermutlich ausreichend.
Hans B. schrieb:> Tankdruck+Temperatur messen und abhängig davon die Öffnungszeit> eines> schnell schaltenden Ventils steuern. (ähnlich wie> Treibstoffeinspritzung)> Kalibrieren (Volumen) durch einblasen in wassergefülltes, umgedrehtes> Messglas ist einfach umsetzbar.> Aber ohne Angabe der Genauigkeitsanforderungen, des Messbereiches, der> Durchflussrate etc. kann man nicht sinnvol entscheiden welcher Weg> zielführend sein könnte.
Ich weiß, die Fragestellung war sehr wage und das tut mir Leid. Wir sind
halt noch voll im Prozess und einiges ist noch unklar. Der Tipp mit dem
Messglas war jetzt aber wirklich äußerst hilfreich! Da hätte ich auch
mal drauf kommen können... Vielen Dank! Das macht die Lösung mit dem
Drucksensor wieder wesentlich attraktiver.
Bei 5...10% zulässige Toleranz würde ich Differenzdruck messen und die
Ausströmgeschwindigkeit durch eine Kapillare (z.B. Spritzennadel)
begrenzen.
Die Öffnungszeit des Ventils dann entsprechend der Druckverhältnisse
steuern.
Zwischentank mit bekanntem Volumen - über Magnetventil MVz eingeschleift
zwischen Haupt-Luft/Wasser-Tank und Ausströmdüse..
- A) MVz öffnen und Druck Dz im Zwischentank messen und, wie schon
beschrieben, die Ausströmzeit = f(Dz) berechnen.
- B) Zwischentank (z.B. mit 40 ml) über MVz auf gemessene 2Bar
auffüllen.
Danach Ausströmdüse öffnen bis Dz = 1 bar.
Bernd schrieb:> Sorry, das hatte ich falsch verstanden. Die 20ml beziehen sich auf den> den Atmosphärischen Druck
Das ist nicht nur die übliche Salamischeibe, sondern stellt so ziemlich
alles bisher gesagte auf den Kopf: 20 ml bei 1 Bar sind 3 ml bei 7 Bar.
Ein Sensor der das messen kann wird wohl unbezahlbar.
Bernd schrieb:> Ich unterstütze einen einen Freund bei diesem Projekt
Der Arme.
Georg
Jester schrieb:> - B) Zwischentank (z.B. mit 40 ml) über MVz auf gemessene 2Bar> auffüllen.
Dabei habe ich mich auch noch verrechnet: Damit 20ml ausströmen, müsste
man den 40ml Zwischentank auf 1.5 bar auffüllen, ein 20ml Zwischentank
benötigt 2 bar.
Wie wäre es mit einem Luftmassenmesser.
Elektor hat mal eine simple Variante vorgestellt. Zwei (glaube)
thermisch gekoppelte TO3, ein Transistor als Heizung, der Andere war
glaube auch nur ein Transistor, der als Thermofühler verwendet wurde.
https://de.wikipedia.org/wiki/Thermische_Anemometrie
Der Luftmassenmesser funktionier ja grob über eine Abkühlung eines
Heizdrahtes durch den Luftstrom. Wie viel kommt da wohl bei 20 ml
zusammen und wie klein muß man das bauen, damit 20 ml eine wirksame
Kühlung erreichen, wie gut muß die umgebende Röhre wärmeisoliert sein,
damit möglichst viel der 20 ml nur den Heizdraht abkühlen.
Die o.g. Lösung mit der "Vorkammer" finde ich schon mal recht gut.
Alternativ könnte man noch das Volumen des Speichers erhöhen und die 20
ml durch eine kleine Düse entweichen lassen. Wenn der Speicher
entsprechend groß ist gibt es da nur einen (zu vernachlässigenden)
Druckverlust und man könnte die Luftmenge schlicht über die Öffnungszeit
steuern.
Das sollte auch bei dem kleine Tank gehen. Anhand des Enddrucks kann
festgestellt werden wie viel Wasser drin ist und entsprechend
machgeregelt werden. Das Ganze geht nur nicht währed er gefüllt wird ;-)
Aber das läßt sich auch abfangen bzw die Software steuert auch den
Verdichter?
Dann könnte sie auch das Wasser ablassen?
Ulf L. schrieb:> und wie klein muß man das bauen
Das Element könnte in ein 6mm Rohr (4mm innen) montiert werden. Dann
sind die 20ml mehr als 1,3 Meter Umströmung. Das könnte auch recht genau
werden. Gut geeignet um einen zweiten Wert zu haben. Die Software kann
dann erkennen wenn die Düse verschlissen ist, das MV defect oder der
Sensor weggeblasen wurde ;-)
Ich hab hier nicht den ganzen Thread gelesen, ich würde sagen; vergiss
das mit messender Regelung.
Die Alternative: Nimmst du zwei Ventile und einen kleinen (20ml) Puffer.
Auslassventil zu, Dann deine 7 bar auf die Kammer. Einlassventil zu,
Auslassventil auf. Fertig ist.
Danke für die vielen Antworten. Da kamen wirklich gute Ideen zusammen.
Den Durchflusssensor habe ich nun verworfen. Stattdessen werde ich es
erst einmal so probieren:
Hinter den Tank kommt ein Drucksensor und danach ein Nadelventil (oder
zum Platz sparen ein Stopfen mit winzigem Loch/Dosiernadel in den
Schlauch), um den Druckabfall beim Öffnen des Ventils etwas zu
verlangsamen. Wenn der Aufbau steht, werde ich mir einen Kompressor
besorgen und mit wassergefülltem Messglas den Volumenstrom pro Druck und
pro Zeit ermitteln. Mit dem Wissen kann ich dann ja ganz einfach die
Luftmenge in kurzen Messintervallen aufsummieren und zum richtigen
Zeitpunkt abschalten. Ich bin optimistisch, dass das funktionieren wird.
Sollte es doch Probleme geben, wäre die Idee mit dem Zwischentank eine
gute Alternative, die ich aber aus Platzgründen nur angehe, wenn es
nötig ist.
Ulf L. schrieb:> Der Luftmassenmesser funktionier ja grob über eine Abkühlung eines> Heizdrahtes durch den Luftstrom. Wie viel kommt da wohl bei 20 ml> zusammen und wie klein muß man das bauen, damit 20 ml eine wirksame> Kühlung erreichen, wie gut muß die umgebende Röhre wärmeisoliert sein,> damit möglichst viel der 20 ml nur den Heizdraht abkühlen.
Danke für den Denkanstoß!
Muss so etwa 40 Jahre her sein, da gab es in der Funkschau (?) einen
Plan für ein Variometer. (Variometer zeigen Steig- oder Sink-Rate z.B.
bei einem Segelflieger an, in diesem Fall die Ein-/Ausströmrate aus
einer 330-ml-Getränkedose - gemessen mit zwei um den Glaskolben
entledigter Mini-Glühlämpchen.
Müsste mal nachsehen, ob ich den Artikel nicht irgendwo archiviert habe.
Jester schrieb:> Müsste mal nachsehen, ob ich den Artikel nicht irgendwo archiviert habe.
Und wenn du ihn gefunden hast müsste man die Konstruktion ja nur um den
Faktor 100 verkleinern. Aber ob der TO die technische Ausrüstung für die
Herstellung mikromechanischer Systeme hat? Und Erfahrung damit?
Georg
Georg schrieb:> Und wenn du ihn gefunden hast müsste man die Konstruktion ja nur um den> Faktor 100 verkleinern.
Agree, ca. 10mm x 15mm x 25mm ist etwas grobschlächtig für einen
Durchfluss-Sensor, der besser als 30 mm^3/s auflöst - aber wieso gleich
100-mal kleiner?
Jester schrieb:> aber wieso gleich> 100-mal kleiner?
Ich hatte ja ganz weit oben ausgerechnet, dass bei 7 Bar das gesamte zu
messende Volumen 3 ml beträgt (20 / 7), bei dem DIY-Variometer ist das
Vorratsvolumen 330 ml.
Jester schrieb:> ca. 10mm x 15mm x 25mm
Wie bringt man darin eine 330-ml-Getränkedose unter??
Georg
Georg schrieb:> > Ich hatte ja ganz weit oben ausgerechnet, dass bei 7 Bar das gesamte zu> messende Volumen 3 ml beträgt (20 / 7), bei dem DIY-Variometer ist das> Vorratsvolumen 330 ml.
Dein Rechenmodell passt für ein Variometer nicht. Der Über-/Unter-Druck
im Ausgleichsgefäß ist annähernd Null. Der „Barometrischer Druck“ ändert
sich um ~ 0.12 hPa = 0.00012 bar pro Meter Höhenunterschied.
Der in Variometer eingebaute Flussmesser muss mit Druckänderungen
entsprechend Höhenänderungen von wenigen m/s klarkommen.
_Ausgleichsgefäß mit 0.00012 bar vs. Vorratsvolumen mit 7 bar_ -- merkst
was?
>> Jester schrieb:>> ca. 10mm x 15mm x 25mm> Wie bringt man darin eine 330-ml-Getränkedose unter??
Der TO will kein Variometer bauen - braucht daher kein „Ausgleichsgefäß“
(330-ml-Getränkedose).
