Folgender (theoretischer) Versuchsaufbau: In einer Küvette mit einer Testflüssigkeit befinden sich Rechts und Links unterschiedlich große Elektroden-Platten. - Gibt es eine einfache Formel, die die beiden Flächeninhalte berücksichtigt? - ist es richtig, dass, je größer der Unterschied zwischen den beiden Flächen ist, desto weniger spielt die tatsächliche Fläche der größeren Elektrode eine Rolle? In der Realität geht es um eine dornenförmige Elektrode: - Durchmesser 30mm - Spitze Länge 50mm - Schaft Länge 400mm Die isolierte Spitze taucht immer vollständig in das Medium ein, der restliche Schaft (die zweite Elektrode) zwar immer erheblich (mind. 300mm), aber eben nicht immer gleich tief ein ... Im Gegensatz zum oben bemühten Küvetten-Vergleich ist es ja beim Dorn auch noch zusätzlich so, dass Teile der Schaft-Oberfläche auch noch immer weiter von der Spitze entfernt sind ... also irgendwas mit "hoch minus 3" ?
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Wodurch ist Stromleitung denn definiert ? Was sind die Ladungstraeger ? Allenfalls ist man eher an der Leitfaehigkeit als am Widerstand interessiert. Und ja, da muss man die Elektrodengeometrie beruecksichtigen. Allenfalls geht's auch um eine Fuellhoehenmessung.
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Purzel H. schrieb: > Wodurch ist Stromleitung denn definiert ? Was sind die > Ladungstraeger ? > Allenfalls ist man eher an der Leitfaehigkeit als am Widerstand > interessiert. Und ja, da muss man die Elektrodengeometrie > beruecksichtigen. Es handelt sich um extrem gepresstes Stroh mit einem abs. Feuchtegehalt bis max. 25%. Ladungsträger dürften überwiegend Elektronen sein, weil sich die par Ionen da wohl kaum bewegen können. Die Messung dauert auch nur ca. 1 Sekunde. Widerstand und Leitfähigkeit sind m.E. mathematisch nur reziprok, vom Prinzip her also das Gleiche ... Mir geht es nicht um eine genaue Vorausberechnung aufgrund der Geometreie, das System wird sowieso mit einem Vergleichsgerät kalibriert. Ich brauche nur mal eine Einschätzung, in welcher Größenordnung wohl die "Eintauchtiefe" des Schaftes Einfluss hat (ca. 70% sind garantiert immer drin) ... und der Strohballen ist wesentlich größer als in der Skizze. "Drüben wieder rauskommen" ist also auch kein Thema.
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Frank E. schrieb: > In der Realität geht es um eine dornenförmige Elektrode: > ... > dass Teile der Schaft-Oberfläche auch noch > immer weiter von der Spitze entfernt sind ... Vor dem Rechnen käme bei mir das Ausmessen. Wie hoch ist denn generell die Reproduzierbarkeit eines Messwerts am gleichen Strohballen, wenn man zwar immer gleich tief, aber an unterschiedlichen Stellen oder mit unterschiedlichen Winkeln dort rein sticht? Denn wenn du da schon am gleichen Ballen Abweichungen im 2% Bereich bekommst, dann reicht es in der Praxis aus, wenn du eine Mindesteinstichtiefe definierst. Das wäre dann so, wie wenn die Elektrode nach Art eines TRS Klinkensteckers aufgebaut wäre und du nur die Spitze und den Ring verwendest:
1 | ____ __________ _____________________________________________________ |
2 | / || || |
3 | < T || R || S .... |
4 | \____||__________||_____________________________________________________ |
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Lothar M. schrieb: > Das wäre dann so, wie wenn die Elektrode nach Art eines TRS > Klinkensteckers aufgebaut wäre und du nur die Spitze und den Ring > verwendest: __ __________ > _____________________________________________________ > / || || > < T || R || S > .... > \____||__________||_____________________________________________________ Ja, das wäre theoretisch die Lösung, haben wir natürlich schon durch. Man mag es als Aussenstehender kaum glauben, hat aber ein Festigkeits- bzw. Haltbarkeitsproblem zur Folge. Es geht zwar "nur" um Strohballen (500kg), aber davon werden mit einem Radlader hunterte am Tag transportiert, mit unglaublichem Verschleiss dieser Zinken. Dann ist es auch so, dass die Maschine nur in der Testphase von behutsam agierenden Mitarbeitern gefahren werden. Sobald das die einfacher gestrickten Transportarbeiter tun, gehts aber richtig rund. Die interessiert nur die Anzahl der bewegten Strohballen, sonst nix. Da wird auch geschwind mal mit der Ballengabel seitlich geschoben und bugsiert ...
Frank E. schrieb: > In einer Küvette mit einer Testflüssigkeit befinden sich Rechts und > Links unterschiedlich große Elektroden-Platten. > > - Gibt es eine einfache Formel, die die beiden Flächeninhalte > berücksichtigt? Um aus der Elektrodengeometrie den Widerstand zu berechnen, brauchst du die Feldverteilung und den spezifischen Widerstand. Das willst du nicht von Hand rechnen. Selbst die Feldverteilung im Messvolumen wird schon hässlich, wenn du dich nicht auf einen einfachen Schnitt/Rotationssymmetrie oder dünne Elektroden beschränkst. 2D kannst du dir das Feld z.B. mit FEMM ausrechnen lassen. https://www.femm.info/wiki/HomePage
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Rainer W. schrieb: > Frank E. schrieb: >> In einer Küvette mit einer Testflüssigkeit befinden sich Rechts und >> Links unterschiedlich große Elektroden-Platten. >> >> - Gibt es eine einfache Formel, die die beiden Flächeninhalte >> berücksichtigt? > > Um aus der Elektrodengeometrie den Widerstand zu berechnen, brauchst du > die Feldverteilung und den spezifischen Widerstand. Das willst du nicht > von Hand rechnen. Selbst die Feldverteilung im Flüssigkeitsvolumen wird > schon hässlich, wenn du dich nicht auf einen einfachen Schnitt oder > dünne Elektroden beschränkst. 2D kannst du dir das Feld z.B. mit FEMM > ausrechnen lassen. > https://www.femm.info/wiki/HomePage Danke für den Tip, ich habs mir mal runtergezogen. Hoffentlich brauche ich kein 5jähriges Studium, um die Situation mal nachzubauen :-) ...
Frank E. schrieb: > Danke für den Tip, ich habs mir mal runtergezogen. Hoffentlich brauche > ich kein 5jähriges Studium, um die Situation mal nachzubauen :-) ... Falls du nur diesen einen Stab mit Elektrode am der Spitze und Gegenelektrode am restlichen Schaft mittig in den Ballen einsteckst, hast du eine schöne Rotationssymmetrie. Am weit entfernten Teil der großen Gegenelektrode hast du geringe Feldstärken, d.h. der Einfluss der Einstechtiefe auf das Feld nimmt mit der Einstechtiefe ab. Probiere einfach einmal verschiedene "Füllhöhen" aus.
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Da wird die Elektrodenspitze nur ganz minimal aus den Schaft herausgucken dürfen. Oder anders, die Spitze Teil des Schaftes und ein Ring auf den Schaft als Gegenelektrode.
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Frank E. schrieb: > Ja, das wäre theoretisch die Lösung Dann würde ich die Originalzinke nehmen und den Ansatz mit der Mindesteinstichtiefe wählen, ab welcher der Fehler vernachlässigbar wird.
Moin, Frank E. schrieb: > - ist es richtig, dass, je größer der Unterschied zwischen den beiden > Flächen ist, desto weniger spielt die tatsächliche Fläche der größeren > Elektrode eine Rolle? Richtig, vereinfacht eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen mit Widerstand gleich Kehrwert der Fläche. Und richtig, je weiter eingestochen, desto geringere Rolle spielt die Fläche am Schaft weil weiter weg. Vergleiche die Formel bei Wiki für den Plattenkondensator mit zwei unterschiedlich großen Platten:
d - Abstand - steigt auch noch mit größerem A2 an. Aus dem Bauch heraus würde ich sagen, dass schon ab einer Einstechtiefe von 150mm keine Änderung mehr passiert. Oder anders gesagt, die Anisotropie des Mediums wirkt schlimmer, also längs zu den Strohhalmen ist die Leitfähigkeit besser als quer. Gruß, Roland
Frank E. schrieb: > Ja, das wäre theoretisch die Lösung, haben wir natürlich schon durch. Wo ich es mir grade nochmal anschaue: dank der Lackierung habt ihr genau meine vorgeschlagene TRS-Lösung mit jeweils definierter T und R Oberfläche, allerdings habt ihr dank des Lacks tatsächlich nur T (abgebrochen) und R (blanker Zinkenstahl). In der Praxis bedeutet das allerdings auch, dass der Zinken an sich nicht blank gescheuert werden darf... ;-)
Bei Strohballen ist die Leitung nicht durch Elektronen, sondern durch Ionen. Denn Stroh ist kein metallischer Leiter. Um Elektrolyse zu vermeiden muss man mit Wechselstrom messen. Allenfalls waere die Leitfaehigkeit auch messbar mit einem E-Feld Ansatz, bei welchem die Kapazitaet eines Kondensators gemessen wird. Zb mit der gezeigten Spitze, oder einem Paerchen davon, wobei die Spitze(n) aber isoliert sind und mit Wechselstrom gemessen wird. Damit wuerde man die Dielektrizitaetskonstante messen und die Leitfaehigkeit schaetzen, resp den Wassergehalt schaetzen.
Der Lack ist nur noch drauf, weil es sich um einen rel. neuen Zinken handelt, lange hält der nicht. Die gemachte Einschätzung mit den geschätzten 15cm, ab der die Einstichtiefe wohl kaum noch Wirkung zeigt, stimmt mich dagegen positiv ... Aber zunächst muss das mechanische Problem gelöst werden. "Immer dicker" ist leider auch keine Lösung, weil dann die Einstichkraft zu groß wird und die Strohballen (z.B. auf der Ladefläche des LKW) verschoben werden. Vielleicht gerade andersherum: Dünner und elastisch, im Notfall ausweichend, statt starr ... mal sehen.
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Wenn ich es richtig verstehe, geht es um die feuchtemessung im aufgegabelten Stroh. Dabei wird es mit widerstandsmessung zu großen abweichungen kommen,da die kontaktfläche des kegels relativ klein ist so dass kein zuverlässiger kontakt zum stroh entsteht. Viel eher kommt eine Kapazitive messung in frage, das kann eine in eine bohrung eingelassene runde platte an einer verschleißarmen stelle seitlich am zinken sein, mit etwas PE-UHMW (grünes PE-1000 z.b.) abgedeckt. Daran ein oszillator und du kannst die messungen starten. Die spitze würde ich vollmaterial lassen, die ist am stärksten belastet. Die Kapazitive messung nutzt die kopplung mit allen gabelzinken und die kapazität des ballens zur erde als gegengewicht. Sobald die messelektrode ausreichend im Material drin ist, macht die einstechtiefe keinen unterschied mehr, ausser die feuchteverteilung im ballen ist inhomogen.
Ich könnte mir auch eine thermische Messung vorstellen. Feuchtigkeit hat eine hohe Wärmekapazität und hohe Verdunstungswärme. Ich würde die Spitze kurz aufheizen und die Temperaturerhöhung messen. Oder man zählt die Anzahl der Heizimpulse für eine bestimmte Temperaturerhöhung.
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