Sensor für Massenbestimmung

Hallo,

ich bin auf der Suche nach einem Sensor zur Bestimmung von Massen 0-250 Gramm, Genauigkeit +- kleinergleich 0.002 Gramm, normaler temp & luftdruck bereich.

hab auch schon was gefunden, das man solche zellen wägezellen nennt. und das die auf basis von dms funktionieren. hab schon das netz dursucht aber finde nie den oben genannten messbereich sondern immer höhere.

Kann mir da jemand weiterhelfen wo ich solche wägezellen finde, oder welche anderen prinzipien es da gibt (z.b drucksensoren p=F/A usw.)

Danke

coali (coalminestepper)

Der Kraftaufnehmer hier ist noch nicht ganz so genau er ist aus einer Haushaltswaage mit 1 g Auflösung.
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...?p=38339#38339
Bild hier  


Das hier iat dann schon wieder die gnze Waage:
PRÄZISIONSWAAGE 440-21N
Artikel-Nr.: 124020 - V0
Typ 440-21N
Ablesbarkeit 0,001g
Wägebereich max. 40g
Wiegeplatte mm Ø 65
alter Preis : 429,20 EUR
aktuell nur : 382,80 EUR 10% reduziert

Ein Meßsystem mit einer Genaugkeit von 0,001% vom Endwert aufzubauen ist durchaus eine Herausforderung.
Bei Laborwaagen (Hersteller z.B. Satorius, Kern,...) ist eine solche Anzeigegenauigkeit aber nicht unüblich. Kostet dann aber meistens auch deutlich über tausend Euros.
Eine Bereichsanpassung von Wägezellen könnte man z.B. mit einer einfachen Hebelübersetzung erreichen.
Ein anderes, mir bekanntes Meßprinzip ist das Kompensationsprinzip, dort wird die Auslenkung eines Hebels durch die Gewichtskraft gemessen und durch die Gegenkraft eines Elektromagneten kompensiert. Der Strom, der durch den Elektromagneten fließt ist dann ein Maß für die Gewichtskraft.
Ich habe in meinem Labor eine Waage (Fabrikat: Sauter), die nach diesem Prinzip arbeitet, maximale Belastung: 3,2kg, Anzeigegenauigkeit 10 mg.

Da ich keinen absoluten wert zu messen brauche, sondern nur ein verhältnis zischen 2 massen. ist es doch auch möglich kraftsensoren einszusetzten.
Gewichtskraft=m*g da jetzt das g an der messstelle immer gleich ist wird das verhältnis dadurch ja nicht beeinträchtigt, also es kommt wieder auf das selbe herraus, bloss gibt es solche hochauflösenden kraftmesszellen überhaupt?

danke
coalminestepper

Zitat:

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Gewichtskraft=m*g

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Das ist das Prinzip, nach der fast alle üblichen Waagen arbeiten. Alternativ könnte man sich z.B. vorstellen, die träge Masse durch die Messung einer Eigenfrequenz zu messen. Also z.B. du hängst Deine unbekannte Masse (Schwerpunktslage ist bekannt) an ein Pendel und misst die Schwingungsfrequenz des Pendels. Dieses Prinzip hat sich aber offensichtlich nicht so richtig durchsetzten können, obwohl eine Zeitmessung auch sehr präzise machbar wäre.

Zitat:

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ein verhältnis zischen 2 massen

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Das läuft dann auf die klassische Balkenwaage hinaus. unbekannte Masse auf der einen Seite des Balkens, auf der anderen Seite des Balkens so lange bekannte Gewichte aufgelegt, daß das ganze im Gleichgewicht hängt. Man kann das nätürlich auch variieren: Prüfmasse auf der einen Seite, bekannte Masse auf der anderen, Drehpunkt des Balkens solange zwischen den Massen verschieben, bis Gleichgewicht. Damit hat man die Massenbestimmung auf eine Längenmessung (Längenverhältnis der Waagebalken) reduziert. Ist halt mechanisch ein bißchen aufwendig.

Zitat:

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gibt es solche hochauflösenden kraftmesszellen überhaupt?

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Nachdem Waagen mit ähnlicher Genauigkeit in Handel angeboten werden, muß es wohl solche Wägezellen geben. Leider kenne ich auch keine Bezugsquelle, vielleicht kann man bei einem Hersteller für Waagen mehr erfahren?
Gruß Uli

also das mit dem Pendel kann man denke ich ausschliessen weil es sich bei der masse um ein pulver in einem gefäß handelt und das viel zu aufwendig wäre, ebenso die balkenwaage. es sollte schon eine sensor/wägezelle sein die ein elektronisches signal liefert.

das es solche waagen gibt impliziert das natürlich das es auch solche sensoren gibt. hab mal bei sartorius im wägezellen angebot gesucht, und da sieht es schlecht aus. vielleicht ist die ja auch mit drucksensoren möglich in dem das zumessenede objekt auf öl schwimmt und unter dem öl befindet sich ein drucksensor (p=F/A). da könnte man vielleicht den druckbereich über die fläche so einstellen, das man ein einen geeigneten drucksensor finden kann?!?!

coalminestepper

Letztere Beschreibung siehe Anhang.

1: dort wird die probe draufgelegt
2: dort wird mit einem druckmesser gemessen

F2=x*F1
x=A2/A1

wenn A2 z.b. 100 mal größer ist als A1 dann wird auch F2 100 mal größer aber dann brauche ich auch einen druckmesser der als messfläche A2 hat, right?

aber so könnte man die gebrauchte auflösung des sensors hochschrauben.

oder nicht? danke
coalminestepper

Die professionellen Wagen, die die geforderten Werte erreichen arbeiten mit Kraftmesszellen, sind aber wohl für den Einsatz zu teuer.

Ein anderer bewährter Weg ist der Einsatz einer Apothekerwaage. (Man sollte die Arme der Waage eher nicht in der Länge ändern und messen, sondern die vorhandene Präzision mit Testgewichten überprüfen und nutzen.)

Wie empfindlich die Waagen gebaut werden können weiß ich jetzt nicht. Bei Apothekerwaagen ist manchamal von einer Auflösung von 0,1mg die Rede. Ich habe mir mal ein einem japanischen Bastelgschäft (für 10Eu) eine kleine Balkenwaage gekauft die bis 100g belastbar ist und die auf 10cm² Papier (80g/m²) deutlich anspricht, (also auf 80mg). Mit der Technik müßte noch einiges mehr möglich sein.

Manfred

@manf
Wären das nicht 0,8 g also 800 mg

Uiiiiii, Manf und was falsch ausrechnen?????
Das hätts noch nie gegeben ;-) [-X [-o< \:D/ :cheesy: :shock:

80g/m^2 = 80g/(100cm*100cm) = 80g/(10000cm^2)
=> 0,008g/cm^2 => 0,08g/10cm^2 => 80mg/10cm^2

Also Faktor 10000 (100*100), dir sind die Dezimeter durch die Lappen gegangen aber ich muss mir das auch jedesmal wieder herleiten ,-)

Aber Manf hat mal wieder recht gehabt ,-)

Gruß, Sonic

Stimmt, sorry natürlich mein Fehler.
Ich war in Gedanken von 10 cm * 10 cm ausgegangen (was ja 100cm² sind) und nicht von 3,162277660168 cm * 3,162277660168 cm.

Ich hatte das Stücken Papier sogar in der Hand und war mir über das Gewicht schon einigermaßen im Klaren.
Schön, dass es so eine Begeisteung zu den Berechnungen gibt.

Viel interessanter erscheint mir aber noch, was für kleine Gewichte man relativ genau herstellen kann. (natürlich ändert sich das Gewicht des Papiers auch mit dem Wassergehalt entsprechnd der Luftfeuchtigkeit).
Aber das kleinste Gewicht, das man relativ einfach so nebenbei mal schnell herstellen kann wäre 1mm2 Papier, also 80µg, oder auch entsprechend vielfache davon.

Wieviel wiegt eingentlich übliches ein Loch in einem gelochten Blatt Papier? :?: O:)

Vielleicht geht es ja mit Alufolie noch genauer oder mit Kupferdraht der ja in Durchmessern von beispielsweise 0,05mm recht präzise verfügbar ist.
Den Link habe ich auch noch zu dem Thema gefunden.
Manfred

Link

Bild hier   Bild hier  

Hi also hab jetzt mal solche Wägezellen von sartorius gefunden.

http://www.sartorius.com/index.php/O...zellen/1215/0/

fast alle elektromechanischen waagen arbeiten nach dem schon oben genannten prinzip der elektromechansichen kraftkompensation.

hier beschrieben (mit abbildung):

http://www.wipotec.de/main.php?file=...chnik_main.dat

jetzt hab ich noch einmal was zur wägezelle gefunden:

Wägezelle: Konstruktive Verbindung von Kraftsensor- und Kraftleitungssystem, um damit die Masse von Körpern zu bestimmen. Das Krafteinleitungssystem hat die Aufgabe, die Gewichtskräfte des aufgelegten Wägegutes so auf den Kraftsensor zu leiten, dass der Auflageort keine Rolle spielt. Als Kraftwandler kommen z.B. elektromagnetische, elektromechanische und interferenzoptische Systeme in Frage.

also ist der unterschied zwischen einem kraftsensor und einer wägezelle das krafteinleitungssystem.

das heisst mir würde so ein genauer sensor alleine garnix nützen da, die genauigkeit wie beschrieben nie so höch wäre ohne ein krafteinleitungssystem. richtig?

danke
coalminestepper

Sieh Dir zum Beispiel eine Apothekerwaage an.
Die hat ein sehr genaues und bewährtes Krafteinleitungssystem.
Sie sieht nur eben nicht so modern aus.

Solange Du nicht sagst was Du bauen möchtest kann Dir keiner sagen, wie hübsch es aussehen muss.
Manfred

Ich möchte eine pulver konzentration bestimmen. ein pulver (besteht aus 2 pulverarten verschieden groß im µm bereich) werden in einer messzelle durch druckluft (durch ein sieb, wo das eine pulver durchpasst und das andere nicht) verwirbelt oder abgeblasen. jetzt ist nurnoch die eine pulversorte in der messzelle. durch vorher /nachher wiegen soll die konzentration der 2 verschiedenen pulverarten berechnet werden. dafür brauche ich das gwicht davor und danach. der wägebereich sollte max 100 gramm sein. und ich muss auf 2 milligramm genau wiegen um eine bestimmte abweichung bei der konzentration einzuhalten. ebenfalls soll das elektronisch ablaufen, das keiner gewicht usw. auflegen muss.

da alanlysewaagen zu teuer sind bin ich auf der suche nach einem sensor oder nach verschiedenen prinzipien die mir diese genauigkeit ermoglichen.


coalminestepper.

HI,

nach langer Recherche, hab ich keine möglichen Kraft- oder Drucksensoren gefunden die auf 2mg genau messen können.

Wenn man das Pulver nun über einem Piezosensor oder einer Piezofolie fallen lassen würde (aus immer der selben Höhe). Was denkt ihr ist es möglich eine Abhängikeit zwischen der Ladung am Piezo und der Masse zu finden, und dann auch noch hochgenau??


andere Frage:

Was passiert bei einem Piezo wenn ich die Ladung nicht abgreife? Also ich drüch drauf Ladung ensteht, wo geht die energie hin??


danke

coali

Wenn du mit einem Elektromagenten/Spule das Gefäß zum Schweben bringst (also nicht davonschiessen, nur heben, kontrolliert mit sens.) sollte der notwendige Strom Aufschluß geben
Auch ein kleiner Lautsprecher/Membran könnte reichen
Rechenkünstler bitte vortreten, ob das einen Sinn haben kann.

Im Umfeld von Gravimetern werden Auflösungen von 10^-9 mit Hilfe von zero length springs erreicht. Es gibt in dem Bereich auch Nachbauvorschläge (wenn es billig werden soll).
zero length spring gravimeter
LaCoste Romberg gravimeter
http://www.earthsci.unimelb.edu.au/E...ES/spring.html
http://www.geophys.uni-stuttgart.de/...ml/node15.html
http://www.geophys.uni-stuttgart.de/...ml/node20.html
http://njsas.org/projects/tidal_forces/01/sciam/0100amsci.html
http://www.web-ee.com/Schematics/Gra...gravimeter.htm

Bild hier  

Verständnisfragen:

Die Aufgabe besteht darin das Mischungsverhältnis eines Pulvergemisches(max. 100 g), bestehend aus 2 sehr feinen(µm) Pulvern (z.B. Mehl und Puderzucker), mit einer Genauigkeit im Promill-Bereich zu bestimmen?

1.) Die technischen Voraussetzungen zur mechanischen Trennung(Sieb; Gebläse) der Pulver sind gegeben? Es dürfte m. E. zwar sehr schwierig sein so feine Pulver 100%ig sauber zu trennen, aber OK.
2.) Da die Pulver durch ein Sieb trennbar sind, besitzen sie unterschiedliche Korngrößen und daher unterschiedlich große Oberflächen. Gewichts- bzw. einfacher Volumenvergleich sind daher m. E. als Lösungsansatz ungeeignet, da das Ergebnis bereits durch Änderung der Luftfeuchtigkeit verfälscht würde. Der feinere Staub besitzt in der Summe eine wesentlich größere Oberfläche und nimmt deswegen mehr Feuchtigkeit(Gewicht) auf, als der grobkörnigere Staub. Und die Volumenbestimmung dürfte ebenfalls problematisch werden, da die Stäube durch die Luftfeuchtigkeit wahrscheinlich ein unterschiedliches Quellverhalten haben.

Mir ist schon klar dass ich hier sehr kleinlich argumentiere, denn schließlich wird sogar in Apotheken bei der Medikamentenmischung nach dem Verfahren gearbeitet. Aber wenn meine obigen Gedanken richtig sind, wird die hohe Genauigkeit der Apothekerwaagen ad absurdum geführt, solange nicht gewährleistet ist, dass stets und überall die gleichen Bedingungen herrschen, bzw. Korrekturfaktoren eingesetzt werden.

Lösungsansätze:
Leider gibt Colai keine näheren Informationen zu den Stäuben. Evtl. bieten die physikalischen Eigenschaften weitere Ansätze.
Möglichkeiten sehe ich z.B.: optisch (Durchlicht; Farbmischung?); akustisch (Resonanzverhalten); elektrisch (Kapazitätsänderungen); mechanisch (pressen); mathematisch (Korrekturfaktoren)

FALLS die Stäube unterschiedliche Farben haben, wäre die Analyse der Farbe der Staubmischung sicher ein interessanter Ansatz.

Gruß
Herrma

Nachdem das Thema 3 Wochen geruht hat, kann man ja mal wieder eine Grundsatzdiskussion abfangen, ohne den Ablauf zu stören.

Ich habe mich auch gefragt, wie das mit der Pulverkonzentration so genau messbar sein soll, allerdings mehr unter dem Gesichtspunkt, dass wenn etwas "durch Duckluft verwirbelt und abgeblasen" wird, dann hängen anschließend Teile davon überall herum und die Menge ist kaum noch auf 8ppm genau messbar.

Dass Apotheker und jetzt die Pharmaindustrie seit hunderten von Jahren Erfahrungen haben wie man etwas genau wiegt, und wie man es genau verkauft, das möchte ich gar nicht anzweifeln. Manchmal nimmt man dann ja auch zwei Hustendrops oder Zahnschmerztabletten. Zweifel hätte ich eher daran, dass man die Genauigkeit des Wiegens durch eine Farbanalyse steigern kann. O:)
Manfred

Moin Manfred,
natürlich sind Deine Zweifel berechtigt, aber meine Einwände gegen die altgedienten Meßmethoden der Apothekergilde kannst auch Du nicht von der Hand weisen. (Der Kittel macht´s seriös.)

Ich halte Coalis jüngste Aufgabe in Bezug auf die geforderte Genauigkeit auch für ein wenig übertrieben, aber andererseits wäre ein "Update" konventioneller Mischungsmethoden nach "hunderten von Jahren" durchaus interessant.

Warten wir mal ab ob Coali uns noch weitere Details zu den Stäuben nennen wird. Dann sehen wir weiter.

Übrigens:
Die Idee mit der Farbanalyse ist doch gar nicht so schlecht. Oder?!
:mrgreen: