Автор Тема: Аналоговый датчик давления своими руками - просто.  (Прочитано 9152 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Судя по рекламе каждые N-минут безвозвратно ломается одна стиральная машина, и это прекрасно.
В результате поломки без дела остаётся куча деталей в том числе и прессостат, датчик уровня воды в баке.
78787-078789-1
Вот из него я и изготовил работоспособный аналоговый датчик давления, подходит для нашей цели: измерения небольших давлений внутри куба, или колонны.
Для этого я его разобрал, кое что из него выковырял и кое что добавил.
78791-278793-3
Добавил деталей на 1,5 доллара!!!
78795-4
во первых это интегральный датчик холла SS49E
во вторых маленький магнитик
конструкция простая на фото, разобраться не сложно.
78797-5
Магнитик, правильной стороной крепится к коромыслу с помощью термоусадочной трубки.
маленькая платка с датчиком холла винтом.
проводки от датчика паяются на имеющийся конструктив.
для подключения используются стандартные клемы, всё.
Принцип действия простой...
Давление движет коромысло с магнитом, датчик холла выдаёт напряжение которое можно преобразовать в сигнал для стрелочного индикатора аналоговым или цифровым вольтметром, или оцифровать АЦП микропроцессора, о чем я дальше и отпишусь.
Добавлю только, что изготовление трёх таких устройств из похожих прессостатов (а мне надо три для БРУ) показало плохую повтаряемость, из за разных пружинок внутри прессостата и кривых "ручек".
А потому калибровке датчика пришлось уделить особое внимание при программировании, тоже опишу.
« Последнее редактирование: 06-03-2019, 12:05:46 от mekkaod »

Оффлайн Victor

  • Опытный
  • ***
  • Сообщений: 256
  • Спасибо
  • -Отправлено: 73
  • -Получено: 31
Есть еще прессостаты с колебательным контуром внутри. Там линейная зависимость герцы-давления, можно к контроллеру подсоединить.

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Victor, да такие например стоят в электронных  измерителях артериального давления, но они рассчитаны на измерение достаточно большого давления и на наших малых подвирают, к тому-же там частота порядка 250 КГц, высоковата для обработки, а меняется всего на килогерц на см.вд.ст., я с ними игрался.
А тут прямо аналоговый сигнал в пределах 5 вольт, можно для показометра банальный вольтметр переградуировать и пользоваться.
« Последнее редактирование: 06-03-2019, 21:42:11 от mekkaod »

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Я покупал индукционный датчик для стиралки. В нем тоит индуктивность - катушка, в которую мембрана вдвигает сердечник. Предназначен он как раз для наших диапазонов давления - в баке стиралки других нет.
Но использовать его в наших целях не имеет смысла. Нужен колебательный контур с возбужднием колебаний и измеритель частоты. Да и цена таких датчиков сопоставима с ценой моих любимых МРХ5010
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
калибровке датчика пришлось уделить особое внимание
Ты удалил подвижный контакт?, который толкает коромысло?
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Игорь, там внутри два, а то и три подвижных латунных пружинных контакта, подпертых витыми пружинками с регулируемым усилием.
А трехрогое коромысло упирается в них.
если ничего не удалять, то ход коромысла слишком мал, а при перебрасывании контакта ещё и скачкообразный.
Поэтому в лучшем варианте я удалил:
во первых - верхние неподвижные контакты, чтобы освободить место для платки с датчиком.
во вторых - ту часть подвижного латунного контакта в которую упирается рог коромысла с магнитиком.
В этом варианте всё работает прекрасно.
А на фотках я вообще удалил всё, кроме коромысла и витых пружинок, и тоже всё работает.
Разница есть, но пока я не понимаю какая, добавлю фото лучшего варианта вечером из дома.
Что касается калибровки, так это я про программную часть для микропроцессора.

 

добавлено: 06-03-2019, 16:53:07
Собственно к чему я всё это горожу...
В эмуляторе я уже добавил его к своему РМ2:
http://labspirt.com/forum/index.php/topic,7131.0.html
и с помощью ПИ регулировки стабилизирую давление в кубе.
видео с "железом" будет после праздника. 
МРХ5010 - конечно лучше, но по цене кусучий ))).
« Последнее редактирование: 06-03-2019, 21:43:19 от mekkaod »

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
стабилизирую давление в кубе
Ой...
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
при перебрасывании контакта ещё и скачкообразный
Я это и имел ввиду. Если не удалить перебрасываемый контакт, о линейности и повторяемости можно и не мечтать.


Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Цитата: mekkaod от Сегодня в 16:40
стабилизирую давление в кубе
Ой...
Ой тока не надо...

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Давление в кубе зависит от ряда параметров, и практически все они изменяются.
Если стабилизировать давление, то изменение одного параметра приведет к изменению других.
Если попытаться систематизировать, то кубовое давление зависит от характеристик пара, от характеристик насадки и характеристик флегмы.
Если говорить о насадке, то ее свойства не меняются в процессе ректификации. Ну разве что изменяется распределение свободного сечения между паром и флегмой. Но само свободное сечение в процессе ректификации не меняется.
С другой стороны, свойства флегмы и пара (поток, вязкость, плотность, поверхностное натяжение) меняются не только по мере ректификации, но и по мере перемещения вдоль насадки.
Кроме того, непосредственное влияние на кубовое давление имеет подвисание флегмы и частичное затопление колонны. Высота зависшего столба флегмы умноженная на его плотность прибавляется к уже имеющемуся давлению, вызванному движением пара.

Если к написанному нет претензий и возражений, я продолжу. Если есть разногласия - их необходимо предварительно устранить, иначе потом не будет понимания.

Следующим шагом хочу определить наиболее захлебоопасную зону колонны. Если кто-то опередит меня - буду рад.
« Последнее редактирование: 08-03-2019, 14:13:35 от Игорь »
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
А пока задам такой вопрос. Для разминки.
Для каждой колонны в каждый момент ректификации существует какое-то оптимальное, самое лучшее предзахлебное давление, при котором колонна работает великолепно и лучше всего. Допустим, в какой-то момент времени это 228,3 мм водяного столба. Но мы этого давления не знаем и будем стабилизировать 300 мм. Как это отразится на работе колонны, на подводимой мощности, на флегмовом числе и на результатах ректификации?
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
Нетерпячка...

Наиболее захлебоопасный момент ректификации - это работа на себя, когда мы имеем максимум флегмы. Надеюсь, такое утверждение не вызывает сомнений.
Такой момент и буду рассматривать

Итак... наиболее захлебоопасное место.
Тепломассообмен в колонне, разделяющей спирт и воду, происходит по принципу "моль на моль".
Предлагаю рассмотреть потоки в полной колонне, внизу которой водяной пар и флегма - вода, а под дефлегматором - жидкий и парообразный азеотроп. Любая другая неполная колонна будет частным случаем рассмотренной колонны.

Моль на моль. Работа не себя.

Из куба выходит чистый водяной пар, а возвращается чистая вода. На каждые 22,4 литра пара, которые весят 18 грамм (о температуре и давлении пока забудем), прошедшего через нижний слой насадки, приходится 18 грамм (18 см3) воды, вернувшейся в куб. Параметры, которые могут вызвать нижний захлеб, есть.
По мере подъема по колонне, пар обменивается своими составными частями с жидкостью, но так как обмен происходит про принципу "моль на моль", количество молей поднимающегося пара, а значит и его объем, не меняется и остается неизменным вплоть до самого верха. Меняется только состав.
В результате подъема, в дефлегматор приходит все тот-же 1 моль спиртового пара, а из дефлегматора в насадку стекает один моль спирта.
Масса пара и флегмы уже другие. Это уже не 18 грамм, а 46. Объем пара тот-же, 22,4 литра, но он намного плотнее, а объем флегмы стал значительно больше - ее уже не 18 см3, как было вначале, а 46/0,8=58 см3. Объем флегмы, протискивающейся через верхний слой насадки, втрое больше, чем через нижний.
Сравниваем верх и низ.
Захлеб - это когда поток пара срывает стекающую пленку и подбрасывает оторвавшуюся каплю. Внизу у нас мало тяжелой жидкости и легкий пар. Верху втрое больше жидкости полегче, а пара столько-же, но он имеет плотность в 2,5 раза больше.
Будет кто-то возражать если я буду утверждать, что условия возникновения захлеба вверху насадки полной колонны значительно легче, чем внизу?
Если возражений нет, я двигаюсь дальше.
По мере подъема пара, его объем (и скорость) не меняется, но неуклонно растет концентрация спирта. Вместе с ней растет плотность пара, а значит чем выше, тем большую кинетическую энергию имеет пар, и тем больше у него возможностей сорвать каплю и устроить захлеб.
По мере спуска флегмы, в ней непрерывно уменьшается концентрация спирта, что приводит к непрерывному увеличению ее плотности и поверхностного натяжения, и к уменьшению объема. Все эти факторы помогают флегме крепче держаться за насадку.

Делаю вывод... В любой не ногами сделанной колонне, разделяющей воду и спирт, наиболее захлебоопасная зона - самые верхние тарелки или слои насадки. И именно условия движения в этой зоне обеспечивают режим работы колонны.

Все, жду возражений.
Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Игорь, ну какие тут могут быть возражения???
Написано верно, с практикой совпадает, не вижу никаких препятствий, для этой темы.
Стабилизация гидродинамического процесса в ректификационной колонне важная часть процесса и эта тема как раз про это.
К сожалению я в своей работе использую только плёночный режим работы колонны, никаких переходных, и турбулентных режимов я не испытывал.
Но в плёночном я обкатал достаточно экспериментов, чтобы по полученным данным можно было с достаточной вероятностью автоматизировать настройку подаваемой мощности.
Для этого мне достаточно иметь устройство регулировки мощности и некоторый набор термометров на трубе(в нижней её части).
Алгоритм не сложный, основанный на измерении эффективности насадки в реальном масштабе времени.
И хотя мне самому не импонирует работа на гране перехода к турбулентному режиму, алгоритм позволяет подобраться к нему довольно близко, да ещё и корректировать по мере увеличения отбора.
Теперь я продублирую сюда видео о работе датчика давления в комплексе с моим РМ=2.

уточняю , что подходит любой датчик давления с аналоговым выходом в пределах от 0 до 5 вольт.

Оффлайн Игорь

  • Администратор
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 17231
  • Спасибо
  • -Отправлено: 1161
  • -Получено: 11467
  • Думи мої думи...
    • Каптерка
ну какие тут могут быть возражения?
Прекрасно. Тогда вот вторая не бесспорных утверждений, которые я бы хотел озвучить.


Допустим, мы ищем для каждого и любого этапа ректификации какой-то оптимальный режим работы насадки, то есть оптимальный нагрев, при котором будет поддерживаться подходящий нам гидродинамический режим работы насадки.


В процессе работы по мере снижения спиртуозности поднимающихся из куба паров этот режим меняется, но на каждом ярусе насадки по разному.
Пытаюсь разобраться каким образом.
Если нагрев не изменяется, то поток пара из куба одинаков и не зависит от кубовой спиртуозности. В этой строке я делаю некоторое упрощение, с которым предполагаю разобраться позже.
Итак, по мере истощения кубового содержимого,...
- объемный поток паров из куба не меняется, вес пара за  единицу времени еменьшается (плотность падает);
- объем жидкости, возвращающейся в куб и ее вес уменьшается, плотность растет.

Это приводит к тому, что при неизменном нагреве, гидравлическое сопротивление смоченной насадки потоку пара уменьшается по мере снижения кубовой крепости. То есть при стабильном нагреве давление между двумя любыми уровнями насадки падает вместе со снижением спиртуозности пара.
Наибольшие изменения в режиме работы и в гидравлическом сопротивлении насадки и в перепаде давления между уровнями происходят в самом ее низу. И чем выше мы поднимаемся по насадке, тем эти изменения меньше.
Самое малое (практически никакое) влияние мы будем наблюдать под самым дефлегматором, где состав жидкости и пара не зависят от количества спирта в выходящих из куба парах. Разумеется, если в насадке есть еще небольшое количество спирта. Напомню, что мы уже пришли к выводу, что верхние ярусы насадки наиболее гидравлически нагружены. Поток пара в них не отличается от потока пара по всей высоте, но пар там наиболее плотный (наиболее "сдувающий"), флегмы больше всего (места для прохода пара самое малое), и сама флегма имеет малую плотность и малое поверхностное натяжение (легко сдуваема).


Если эти абзацы возражений не вызывают, остается разобраться с двумя пунктами.


1. Как повлияет на работу насадки в разных уровнях стабилизация давление.
2. Что изменит в выводах учет изменения температуры по высоте насадки и учет не совсем одинаковой теплоты парообразования спирта и воды.

Не тот глуп, кто не знает, но тот, кто знать не хочет.
Григорий Сковорода

Оффлайн mekkaodАвтор темы

  • Мастер
  • ****
  • Сообщений: 787
  • Спасибо
  • -Отправлено: 74
  • -Получено: 550
  • Одесса, не торопясь
Реально уменьшение количества спирта в кубе влияет только на высоту равную нижней ТТ. вся остальная часть трубы практически не меняет режим работы.