Projekt zu magnetisch induktivem Durchflussmesser

[PImo]

Hallo zusammen,

zunächst möchte ich mein Projekt etwas näher beschreiben. Bei meinem Projekt ist es das Ziel eine Durchflussmenge von Schwefelsäure zu bestimmen. Der Schlauch hat einen Innendurchmesser von ca. 4mm. Der MID ist soweit fertig gebaut und wurde auch bereits mit H2O getestet.
Jetzt zu meiner eigentlichen Frage: Ich möchte jetzt eine Spannung abgreifen und auswerten können. Mit einem Multimeter kann ich das nicht direkt machen, da das Signal zu schwach sein dürfte. Also bräuchte ich zunächst einmal eine Verstärkerschaltung um überhaupt ein Signal abgreifen zu können.
Ist mein Gedankengang soweit richtig oder muss ich das Signal sogar eventuell noch umwandeln? (laut Theorie stellt sich irgendwann ein Gleichgewicht ein, bei dem sich die Potentiale nicht mehr verändern, also müsste man eigentlich eine Gleichspannung erhalten)
Hat jemand vielleicht schonmal Erfahrungen mit einem derartigen Projekt gemacht? (hab hier im Forum bereits gesucht und bin auf folgendes gestoßen: https://www.roboternetz.de/community/threads/39069-Magnetisch-induktiver-Durchflussmesser-bauen )
Für jegliche Tipps/Links wie eine solche Verstärkerschaltung in etwa aussehen könnte, wäre ich sehr dankbar.
PS: Ich hoffe ich erstelle den Thread im richtigen Forenabteil, da sich meine Frage auf die Elektronik bezieht obwohl es sich beim Projekt eher um Sensorik handelt.

Grüße mo

[redround]

das hängt davon ab, was Dein MID als Ausgang-Signal liefert. Ich gehe mal davon aus, dass Du ein einfaches Spannungssignal bekommst. In dem Fall könnte ein einfacher OP-Amp als Spannungsverstärker ggf. schon ausreichen.

Schau mal unter:
http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rker
und in der spezialisierten Form als Instrumentenverstärker
http://de.wikipedia.org/wiki/Instrumentenverst%C3%A4rker

[PImo]

Danke erstmal für die rasche Antwort!

Ich nutze den OP-Amp also als nicht-invertierenden Verstärker?!
Jetzt ist für mich noch eine Sache unklar und zwar hab ich bei meinem MID im Prinzip ja zwei Ausgangssignale (ein positives und ein negatives). Wie kriege ich es jetzt hin diese beiden Signale als eine Eingangsspannung auf den OP-Amp zu legen?
Ich hoffe ich hab das verständlich genug erklärt. Ich möchte meine beiden Ausgangssignale vom MID auf einen Eingang legen. Bsp.: beide Signale hier auf 3 http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/125000-149999/147567-da-01-en-TLC272CP.pdf

Ich glaube ich hab mich hier vertan. Man nutzt den Op wohl eher als Differenzverstärker, um am Ende eine auswertbare Spannung zu erhalten. Ist das richtig soweit?

[PICture]

Hallo!

Das sollte in Figure 48 auf 35. Seite von dir geposteten Datenblatts (DB) Schaltung ermöglichen (allgemein Differenzverstärker).

[redround]

soweit ich das Konzept des MID verstanden habe, sollte da eigentlich nur eine Spannung als Ausgangs-Größe rauskommen. Ich würde wahrscheinlich einem fertigen Instrumentenverstärker wie dem AD620 den Vorzug geben. Damit kannst Du eine Verstärkung von 1 bis 10.000 mit verändern eines einzigen externen Widerstandes (ggf. mit einem Potentiometer zur Kalibrierung) realisiert werden. Wenn Du weißt, was Du als max. Spannung vom MID bekommst, kannst den Gain-Widerstand einfach berechnen. Die Formel dafür steht irgendwo im Datenblatt.

Zusätzlich vielleicht auch noch einen Tief-Pass-Filter vor den Eingang des ADC, um ggf. noch vorhandene Stör-Einstreuungen in das Signal zu unterdrücken. Ggf. reicht aber auch die Signalgüte des MID aus, so dass Du Dir den möglicherweise auch sparen kannst.

[PImo]

Ich befürchte so einfach wird das nicht sein.
Ich hab den MID selbst aus Kunststoff (POM) gebaut. "Oben/Unten" sind Magnete befestigt und senkrecht dazu befinden sich auf beiden Seiten Graphit-Elektroden. Auf Grund der Lorentz Kraft habe ich jetzt auf der einen Elektrode einen Elektronenüberschuss - auf der anderen einen Mangel. Also auf der einen Seite ein positives Potential/Signal auf der anderen Seite ein negatives Potential/Signal.
Jetzt möchte ich diese Spannung gerne verstärken, habe aber das Problem dass ich im Prinzip doch zwei Signale verstärken muss (und zwar möglichst symmetrisch). Einmal das positive und einmal das negative Signal. Vielleicht hab ich hier auch einen Fehler drin und man kann die beiden Signale zunächst als eine Spannung zusammenführen und diese Spannung dann einfach verstärken. Das wäre natürlich super falls das klappt nur ist mir nicht klar wie ich das hinkriegen soll.

[redround]

Du hast zwar zwei Seiten - eine mit Elektronenüberschuss und die andere mit Elektronen-Mangel ... aber doch trotzdem zwischen diesen beiden Polen nur eine Spannung. Spontan würde ich davon ausgehen, dass Du den (technischen) Minus-Pol einfach mit GND der Schaltung verbinden kannst und den (technischen) Plus-Pol mit dem Verstärker-Eingang.

Was anderes wäre es, wenn Du in Deinem MID selbst noch eine Bezugs-Masse hättest. Aber das sollte doch eigentlich nicht der Fall sein ... oder übersehe ich da etwas?

[seite5]

Hi,
...auf der einen Seite Elektronenübeschuss, auf der anderen Mangel - dann ist ein Differenzverstärker auf jeden Fall richtig. Ich vermute, das der Sensor einen sehr hohen Quellwiderstand
besitzt, also nicht allzu viel Strom "liefert", Du solltest einen Instrumentations-Verst. / Diff.-Verst. mit geringen Bias-Strömen verwenden. Ausserdem ist bei geringen Signalstärken
ein sogenannter "driven guard" sinnvoll (ein zusätlicher OPV bildet aus den Ausgängen der beiden 1. Sufen den Mittelwert und treibt damit den Schirm, hat den Vorteil, dass Dein Eingang
quasi kapazitätsarm wird), das Prinzip wird in zahlrechen App._notes bei Maxim, AD, Linear... beschrieben.
mfg
Achim

[PImo]

Oh ja klar. ;) Oh man das hätte ich mir auch denken können.
Ne ich denke so müsste es dann gehen, mir war einfach nicht klar, dass man den Minus-Pol einfach als GND in der Schaltung benutzen kann.

Die max. Spannung des MID ist leider unbekannt und ich glaube auch nicht, dass man sich die so einfach berechnen kann. Aber wenn ich anstatt des Potentiometers einen Widerstand bekannter Größe benutze, müsste ich doch die dann beim Oszillioskop/Multimeter angezeigte Spannung einfach durch den Verstärkungsfaktor rechnen, um auf die Spannung am MID zu kommen. Soweit war das zumindest meine Überlegung, da ich mit der Spannung des MID dann am Ende die Geschwindigkeit des Fluids und damit dann die Durchflussmenge/Volumenstrom berechnen möchte.

[redround]

Versuch macht klug :-)

Spontan würde ich ein 10-Mega-Ohm Poti nehmen und erstmal auf Durchgang stellen. Dann langsam den Widerstand am Poti erhöhen, bis Du zu einer vernünftigen Ausgangsspannung am Verstärker kommst. Wenn Du da irgendwas um die - sagen wir mal - 3 bis 4 Volt (bei 5 Volt Versorgungsspannung und großer Durchflussmenge) hast, kannst Du die Schaltung wieder von der Spannungsquelle trennen und einfach den aktuellen Widerstandswert am Poti messen. So bekommst Du zumindest einen ersten Richtwert für den Widerstand.

[PImo]

So mal ein kurzes Update zu dem Projekt.

Ich erhalte im Moment ohne irgendeine Art der Verstärkung eine Spannung von ca. 300mV, OHNE dass sich das Fluid bewegt. Falls ich die Pumpe anschmeiße verändert sich leider nicht besonders viel. Man misst lediglich noch ein etwas stärkeres Rauschen.
Als Elektroden hab ich einfache Bleistiftminen verwendet. Könnte es sein, dass die aus irgendwas zusammengesetzt sind was in Kombination mit der Schwefelsäure als eine Art Batterie fungiert?
Das einzige was ich über die Zusammensetzung von Bleistiftminen rausfinden konnte, ist dass sie aus einem Graphit-Ton Gemisch bestehen. Weiß jemand was da sonst noch so beigemischt sein könnte?

[ranke]

Mehr weiss ich auch nicht über Bleistiftminen. Ich weiß aber, dass die Elektroden für eine Batterie unterschiedlich sein müssen, damit eine Spannung entsteht. Wenn es Bruchstücke einer Mine eines Bleistifts sind, sollten die erstmal ziemlich gleich sein. Ich vermute, dass Dein Meßverfahren nicht völlig stromlos ist. Durch einen fließenden Gleichstrom gibt es aber an den Elektroden unterschiedliche elektrochemische Prozesse, die die wirksame Elektrodenoberfläche verändern. Damit wären die beiden Elektroden verschieden und eine Gleichspannung möglich. Wie sieht es denn aus, wenn Du die Anschlüsse des Spannungsmessers vertauschst? Bleibt die vorher positive Elektrode immer noch positiv oder dreht sich die Spannung scheinbar um?

[PImo]

Wenn ich die Anschlüsse des Spannungsmesser vertausche erhalte ich einen negativen vom Betrag etwa gleich großen Wert.

Ja dass man zwei unterschiedliche Elektroden für eine Spannung braucht hab ich auch gewusst, ich dachte vielleicht reicht es bereits wenn man dort nur einen sehr kleinen Unterschied im Eisenanteil hat.
Gemessen hab ich einmal mit einem Multimeter und mit einem Oszilloskop. Bei beiden kam ich bei 0,2molarer Schwefelsäure auf die 300mV.

Jetzt hab ich das ganze mit entmineralisiertem Wasser gespült und Messe zur Zeit ca. 30mV (geht sehr langsam gegen 0).

Edit: Hab einfach mal 2 andere Stücke von dem gleichen Bleistift in Schwefelsäure gehalten und hab hier ein schwankendes Potential von -200mV bis 200mV erhalten. Es scheint also daran gelegen zu haben, denn bei "reinem" (ca 98%) Graphit hatte ich nur ein vernachlässigbares kleines Potential von 0,2mV.