Sensor für Blasenzähler

[blueX]

Hallo,

Ich suche einen geeigneten kleinen sensor um Luftblasen zu zählen, die durch ein Plexiglas-Röhrchen laufen. Das ganze wird von einem arduino angesteuert. Kann Mann da einfach eine lichtschranke mit ir bauen, oder gibt es da bessere Methoden ???

Gruß Björn

[Besserwessi]

Ein Lichtschranke ist schon mal ein gar nicht so schlechter Ansatz. Dabei hat man die Alternative gerade durch, so das eine Blase das Licht abschwächt, oder auch im Winkel, so das der Empfänger nur bei einer Blase Licht bekommt.

Als Alternative würde mir sonst noch eine Kapazitive Messung einfallen, ist aber vermutlich eher Komplizierter - vor allem wenn man so etwas nicht kennt.

[malthy]

Hilft dir vermutlich nicht direkt weiter, aber FESTO hat mal sowas gebastelt: http://www.festo.com/cms/de_corp/11373_11392.htm#id_11392 Vielleicht interessierts dich ja...

Gruß
Malte

[blueX]

Ja das mit der Kapazität wäre etwas zu aufwändig für diesen Zweck glaube ich. Aber wie ich in dem Link zu Festo sehe, verwenden die vermutlich eine Gabellichtschranke. :) Ich werde mal gucken ob ich da nicht das Fluid einfach dunkel einfärben kann, ohne dass es in irgendeiner Weise eine Diffusion in den Co2 Blasen gibt, und das ganze dann mit so einer Gabellichtschranke mache. Habe sonst noch Reflektionssesoren gesehen, allerdings reflektiert das Plexiglasrohr ja ebenfalls.

Gruß
Björn

[malthy]

Ich glaube nicht, dass die eine "Gabel", die man da in dem Video, sieht wirklich eine Gabellichtschranke ist. So weit ich das erkennen kann, werden Reflektionslichtschranken (oder Farbsensoren) und Kameras verwendet. Letzteres ist natürlich auch noch eine Möglichkeit...

[oberallgeier]

Hi Björn.


... kleinen sensor um Luftblasen zu zählen, die durch ein Plexiglas-Röhrchen laufen ...Es gibt offene Fragen. Wie klein sind die kleinsten Blasen? Durchmesser des Plexiröhrchens? Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsprofil - laminar - turbulent - sonstig? Sind Mehrfachzählungen (zwei Blasen neben- und hintereinander) notwendig, möglich, wünschenswert oder ohne Bedeutung? Ist ein Abriss der Flüssigkeit zeitweise möglich <=> es kommt NUR noch Gas. Gibts in der flüssigen Phase (im Gas wohl eher nicht) Tyndalleffekt? Gibts in der flüssigen Phase Partikel? Temperatur der Fluide - weil evtl. Brechungsfragen beeinflusst werden. Du sprichst von Luftblasen, später von CO2. Was denn nun? - es ist nur wegen der sauberen Aufgabenstellung.

Sinn macht ne Laserschranke. Dabei ist wichtig darauf zu achten, dass die Einkopplung des Lichtstrahls so erfolgt, dass die Lichtbrechung keinen Messwerteinfluss macht und dass die Einkoppelstelle die Strömung nicht stört - ausser es ist eher eine Schätzung statt Messung. Wichtig bei Wirbelbildung bzw. -vermeidung, dass mögliche Blasenteilungen vermieden oder akzeptiert werden.

Wenn die Bläschen deutlich kleiner als der Rohrdurchmesser sind, wird das Strömungsprofil wichtig. Dann wird üblicherweise nur ein Ausschnitt gemessen und der Rest anhand der geschätzten Aufenthaltswahrscheinlichkeit im Messvolumen statistisch gerechnet.

Die Ansprechzeit des Sensors/Rezeptors ist wichtig. Wenn die zu lahm und die Strömungsgeschwindigkeit nicht gering ist, werden kleine Bläschen oder tangential durchs Messfenster strömende Blasen möglicherweise nicht erfasst.

Hab ich noch etwas vergessen?

[blueX]

Hallo,

ja ich hätte wohl erstmal umschreiben sollen was ich da genau zählen möchte.
Also es geht um einen Co2 Reaktor. Dort wird mit Hilfe von Zucker und Hefe Co2 produziert. Um die Produktion zu überwachen und den Verlauf der Produktion zu überwachen und zu analysieren werden zum einen die Produktionsmenge an Gas gemessen und zum Anderen soll später die Zusammensetzung der Gase überwacht werden, da dabei nicht nur Co2 sondern auch Alkohol entsteht welcher später noch von einem Fremdgasabscheider zum großen Teil abgegeben wird. Zu allererst geht aber nur darum die Produktion des Reaktors zu überwachen und mit Temperatur, Licht, und den verschiedenen Mischungen von Wasser, Zucker und Hefe fest zu halten um eine geeignete Langzeitmischung zu finden die eine konstante Produktion gewärleistet.

Der Blasenzähler hat einen Innendurchmesser von 7mm und die Blasen einen Durchmesser von ca. 4 - 5mm. Das Fluid kann durch ein 2. Röhrchen ganz wunderbar zirkulieren, damit kein Stau entsteht. Sozusagen eine Art Kreislauf aus mehreren Röhrchen, bei dem die Blasen aber nur durch das eine Röhrchen kommen. Beim Anlaufen der CO2 Produktion kann es schon sein, dass dort 1 Blase pro Sekunde durch kriecht. Je nach Reaktormischung kommen dann nach ca einer Woche dann für die nächsten 3 bis 4 Wochen ca 15 bis 20 Blasen pro Minute da durch.

Da die Menge der Gasproduktion je nach Mischung recht unterschiedlich sein kann und ich einen Stau im Blasenzähler vermeiden möchte, steigen die Blasen einfach zügig senkrecht nach oben, also ganz normal wie in einem Glas Wasser.

[oberallgeier]

... mit Hilfe von Zucker und Hefe Co2 produziert ...Viele Grüße von Frau Hefe und Herrn Tyndall.

[Vitis]

problematisch, wenn das genau werden soll ist die Temperatur Deines Fluides, da sich CO2 gerne löst und die gelöste Menge von der Temperatur abhängt.
Hab selber ne Fermentationsregelung entwickelt, kenn die Probleme ... das Nächste ist, dass das entweichende CO2 "nass" ist, Dein Rohr wird also voller, das nächste Problem wird sein, dass die Blasen eben auch druckabhängig sind vom Volumen her, sie werden beim Aufstieg in der Röhre größer ...

Hab aus diesen Gründen auf kaloriemetrische Messung umgesattelt ... Honneywell baut da für kleinste Gasmengen geeignete Sensoren, brauchst nur vor dem Sensor nen Kondensatabscheider.

Allerdings kleines Manko, ich hab da ein Patent drauf angemeldet ... lass aber auch mit mir reden https://www.roboternetz.de/phpBB2/images/smiles/icon_wink.gif

Welche Menge an Zuckerlösung hast Du angepeilt mit welchem Zuckergehalt und welcher Fermentationstemperatur und Hefestamm?

Was die Fermentationskurve angeht kann ich Dir prophezeien, dass, bei konstanter Temperatur beim Gärstart die CO2-abgabe groß sein wird und die Kurve sich dann zunehmend abflacht, weil der Alkohol in der Lösung gärhemmend wirkt. Ohne Temperaturregelung wird sich je nach Größe und Ausgangstemperatur die CO2-Abgabe exponentiell entwickeln um dann je nach Hefestamm irgendwo bei 40°C praktisch abzubrechen ... das nennt sich dann versieden.
Ach so, als Winzer kann ich Dir zur Fermentation noch Tips geben wenn gewünscht ... ist mein Tagesgeschäft quasi.

[Besserwessi]

Auch wenn die Flüssigkeit durchsichtig ist, kann so eine Gasblase schon einen Kontrast für die Lichtschranke darstellen. Wie stark der Kontrast ist, hängt auch von der Einkopplung und den Röhrchen ab, denn das Licht geht auch durch das Glas, um die Flüssigkeit herum. Da kann man sich viele Gedanken machen, oder einfach mal ein paar Blasen nachmessen. Die Lichtschranke liefert halt kein 0% - 100% Signal sonder vielleicht so etwas wie 50% / 100%.

[5Volt-Junkie]

Habe mir eigentlich gedacht, dass im Bereich Aquaristik so was ähnliches zu finden sein wird, aber da wird ein Bläschenzähler ein Röhrchen genannt die man selber zählen muss und mit einem Ventil nachregeln kann. Ganz schön primitiv oder? :)
Kleine Frage: Wie willst Du Deine Biersorte eigentlich taufen? :)
Jedenfalls bin ich dann doch folgende Lösung gestoßen
http://www.popsci.com/diy/article/2009-09/automated-alcohol

Die erwähnte Lichtschranke soll wohl gut funktionieren.

[blueX]

Hallo,

Ja also es muss jetzt nicht 100% Genau sein, es geht mehr darum den Verlauf der CO2 Produktion fest zu stellen. Eine reine Zucker-Wasser-Hefe-Mischung Hat sich bisher als Startlösung ganz gut gemacht. Allerdings ist der Verlauf alles andere als befriedigend. Erst eine Überproduktion und dann ein kontinuierlicher Abfall. Aktuell besteht der Reaktor zu 3/4 aus einem Zucker/Gelantine Gemisch. Also gut ein Liter Gelantine mit 600g Zucker. Das ganze wird dann nochmal mit einer Startlösung von ca 300ml Wasser mit 200g Zucker und 2 Messerspitzen Trockenhefe aus dem Supermarkt vorsichtig aufgegossen. Ziel ist, dass sich die Hefe kontinuierlich nach unten durch die Zuckergelantine arbeitet. Ich habe gerade 2 Reaktoren gleichzeitig angeschlossen und beide laufen seit einer Woche recht kontinuierlich. Einer mit und einer ohne Gelantine. Beide scheinen ihre Vor und Nachteile zu haben. Der ohne arbeitet nicht so gleichmäßg wie der mit Gelantine, dafür hat der mit Gelantine auf Grund der geringeren Wassermenge schon nach einer Woche ein kleines Alkoholproblem wie mir scheint, oder die Hefe hat Probleme genug Zucker aus der Gelantine zu lösen. Weshalb ich nach dem das Blasenproblem gelöst ist, den Alkoholgehalt überwachen will, um über kleine pumpen bei einer bestimmten Konzentration einen Teilwasserwechsel vor zu nehmen und auch gleichzeitig ein paar Mineralien für die Hefe mit ein zu bringen (Startlösung enthielt Mineraldünger für Pflanzen... werde mal Mineralpulver für Garnelen testen).

Das zu meinen bisherigen Ergebnissen. :) Aber um das alles besser zu kontrollieren und eingreifen zu können ist eine Überwachung von Blasen, Alkoholgehalt, und Temperatur in meinen Augen recht wünschenswert. Den Alkoholgehalt könnte man durch einen automatischen Teilwasserwechsel mittels Dosierpumpen manipulieren, die Temperatur mit einem Peletierelement (Der entgültige Reaktor wird in einem Styropor Gehäuse stehen.) und bei zu hoher Blasenzahl mit einem Rückschlag-Drosselventil an einem Schrittmotor etwas Dosieren. Das könnte man dann auch für eine Nachtabschaltung nutzen, bzw das Gas in einen Auffangbehälter umleiten um Engpässe damit aus zu gleichen.

Ich habe nun nach endloser Suche folgenden Sensor gefunden: GP1A57HRJ00F (http://www.digikey.de/product-search/de?keywords=gp1a57hrj00f&WT.term=gp1a57hrj00f&WT.mc_id=Sensors%2C+Transducers&WT.medium=cpc&WT.campaign=Sensors%2C+Transducers&WT.srch=1&WT.content=text&type=Phrase&WT.source=google&cshift_ck=c24cbde1-1de5-4b2b-84e6-9141e534408fcs917935740)
Inzwischen musste ich auch mit Entsetzen feststellen, dass ich die Falschen Plexigrasröhrchen bestellt habe, was mit dem Sensor aber kein Problem sein sollte. Habe nun statt 7 einen Aussendurchmesser von 10mm und innen 7mm.

@5Volt-Junkie (https://www.roboternetz.de/community/members/33878-5Volt-Junkie): Danke für den Link, der hat mir bei der Suche nach einem geeigneten Sensor sehr geholfen. Die benutzen zwar einen Sensor(CZN1120) der offensichtlich nirgends mehr zu bekommen ist, aber ich habe ja nun Ersatz gefunden. Ein Breakoutborard gibt es da auch bei sparkfun (https://www.sparkfun.com/products/203?), nur den Sensor eben nicht mehr.
Witziger Weise ist das Ganze auch für eine solche Aquarienanlage, da mir die bisherigen methoden bei Bio Co2 noch eher wie Behelfskrücken vor kommen. Ich habe eigendlich vor das ganze Aquarium so überwachen zu lassen. Also eine Art Aquarien Computer. Aber die CO2-Produktion ist im Moment der größte Brocken den es zu überwinden gilt.

Ich denke ich werd zu dem ganzen Projekt mal nen Blog machen... da kommt ja noch einiges auf mich zu ;)

[5Volt-Junkie]

Ich habe mir schon gedacht, dass es evtl. für Aquarium ist da ich auch selber eins besitze. Ich hatte auch mal die Idee, die Fütterung zu automatisieren. Aber dann doch gelassen, denn es macht eigentlich sehr viel Spaß, sie zu füttern :) Hab auch mal über die CO2-Anlagen mit Bläschen Zähler gehört, wo ich mir eigentlich dachte, dass es elektronisch erfolgt und nicht einfach zur besseren Visualisierung für das menschliche Auge ist.

OT: Was Blog angeht, kannst Du ja hier bei Roboternetz eins aufmachen und führen. Oder man macht sich einen bei Wordpress. Wenn es was kosten darf, dann eben einen kleinen Webspace mieten und darauf Wordpress, Joomla oder Serendipity installieren. Dabei kriegt man ja noch die Wunschdomain;)

[Vitis]

nee, N-P-K-Dünger taugen nicht viel für die Hefeernährung ... Diammoniumphospaht und Thiamin werden gerne verwendet, auch zu beachten, der pH-Wert, ruhig leicht sauer einstellen ... so pH 4 hat die Hefe recht gern, Zitronensäure eignet sich da recht gut. Ab und an etwas Fruchtsaft gönnen für die Spurennährstoffe. Ach so, eine Hefezelle hat nur eine begrenzte Lebensdauer, sie teilt sich aber praktisch nur unter Sauerstoffeinfluss. Wenn die Lösung mit CO2 gesättigt ist stellt sie die Zellteilung / Vermehrung ein, also ruhig ab und zu etwas Luft einbringen, kann auch in Form von Frischlösung sein.
Alkoholgehalt ... Saccharomyceten hören bei spätestens ~18 %vol auf, 600g Zucker pro Liter ergeben ~ 300g Alkohol pro Liter, Umrechnung von g/l Alk in %vol ist Faktor 7,89, ergäbe damit 38 %vol ... das schafft die Hefe nicht. 280g Zucker pro Liter sind etwa das Maximum.
Auch der osmotische Druck des Zuckers bewirkt eine Gärverlangsamung ... im Übrigen kann evtl. die Hefe teile der Gelatine verstoffwechseln, dann ergibt das gerne Schwefelwasserstoffböckser bzw. H2S, also nicht wundern wenns nach faulem Ei riecht.
Ideale Gärtemperatur ist ca. 25°C, wobei Temperatursprünge > 2°C je Stunde auch die Hefen killt, kommt aber auf den Stamm an ... 140g CO2, die bei 280g Zucker entstehen ergeben ~ 90 Liter CO2.
Gärfördernd ist auch "innere Oberfläche" ... das bedeutet, die CO2 perlt besser aus wenn das Medium nicht ganz klar ist, also noch etwas Trübe durch Feststoffe z.B. Cellulose (Papier eingeweicht und klein gerieben als Hausmittel). Ist die Lösung zu klar, dann erstickt die Hefe an ihrer eigenen CO2 weil die Lösung sich übersättigt.

Ach so, eins noch, mit CO2 ist nicht witzig, es füllt Räume vom Boden aus nach oben, hat schon ettliche meiner Kollegen das Leben gekostet, also für Durchlüftung des Gärraums sorgen ... spätestens wenns den Dackel oder die Katze umhaut.

23041

[blueX]

Hallo,

ich melde mich nun auch mal wieder. Die beiden Hefereaktoren sind trotz aller Bemühungen nicht mehr zur Produktion zu bewegen ... Trotz neuem Ansetzens, kommt da nur noch wenig raus. Aber inzwischen wurde das Becken auch von einer Beispiellosen Fadenalgenplage überrannt. Ursache ist allerdings etwas unklar.. Entweder die Beleuchtung, die Bio CO2 Anlange (Fremdgase die sich im Wasser lösen ?? )oder etwas ganz anderes. Da meine Beleuchtung aus Hochleistungs-LED's besteht bin ich nun dabei eine neue Beleuchtung zu Planen, die ein Größeres Lichtspektrum abdeckt und werde bis das fertig ist dann erstmal von meinen Hefeexperimenten ablassen :-(

@5Volt-Junkie (https://www.roboternetz.de/community/members/33878-5Volt-Junkie) Ja danke für die Info... bin da ganz gut auf dem Laufenden, da ich hauptberuflich Webentwickler bin. ^^ Futterautomaten hatte ich auch mal, war ganz Praktisch im Urlaub. Allerdings sammelt sich da schnell die Feuchtigkeit drinn und es fängt an alles fest zu gammeln.

@Vitis (https://www.roboternetz.de/community/members/7398-Vitis) Man man, das mit der Hefe scheint schon ne Wissenschaft für sich zu sein. Im Moment scheint ein reaktor fast ganz Tot zu sein und der mit der Gelantine war kontinuierlich zu Arbeiten, aber dafür auch recht langsam. Aber hier sind auch nur 21 Grad. Werd ich wenn ich mit der Steuerung weiter mache wohl eine Heizfolie drunterlegen um das ganze auf 25 rad zu heben. Bzw, je nachdem wie viel Abwärme die neuen LED's produzieren, diese dann fürs CO2 nutzen. Mal gucken ob das klappt.