Датчик для контроля жидкости в стелянном капиляре Опции

[Ramus]

Подскажите какой датчик можно сделать на следующую штуку. По стеклянной трубке двигается столбик жидкости, нужно определять момент, когда жидкость пересекает заданную метку. Это для того, чтобы измерять время прохождения столбика жидкости от одной метки к другой. Диаметр столбика жидкости 1мм, стенки 1.5мм.

[Deka]

Можно сделать любой датчик, который позволит зафиксировать жидкость (раствор) рядом с собой. Самое простое и быстрое, что приходит на ум - это оптический и емкостной. Попробуйте начать с этого...

[Methane]

ИМХО, только оптику. Попробуйте посмотреть на капиляр через микроскоп. Станет ясно куда и какой датчик ставить.

Причина редактирования: Бездумное цитирование

[Ramus]

ИМХО, только оптику. Попробуйте посмотреть на капиляр через микроскоп. Станет ясно куда и какой датчик ставить.

У меня капиляр - это стеклянная трубка внешним диаметром около 4-х мм и внутренним 1 мм. Если делать оптический датчик из светодиода и фотодиода, то как их подсоединять к стеклянной трубке? Трубка прозрачная и жидкость которая движется по ней тоже прозрачная.

[Methane]

У меня капиляр - это стеклянная трубка внешним диаметром около 4-х мм и внутренним 1 мм. Если делать оптический датчик из светодиода и фотодиода, то как их подсоединять к стеклянной трубке? Трубка прозрачная и жидкость которая движется по ней тоже прозрачная.

Показатели преломления у воздуха и жидкости надеюсь разные? Значит пучек света будет фокусироваться в разных местах в зависимости от того есть жидкость или нет жидкости.

[Herz]

Показатели преломления у воздуха и жидкости надеюсь разные? Значит пучек света будет фокусироваться в разных местах в зависимости от того есть жидкость или нет жидкости.

Разные, конечно. Принцип самый перспективный, наверное. Только просто свето- и фотодиодом не обойтись, понадобится какая-никакая оптика.

[Methane]

Разные, конечно. Принцип самый перспективный, наверное. Только просто свето- и фотодиодом не обойтись, понадобится какая-никакая оптика.

Ну как же иначе? Может даже придется поехать на бомжатник за убитым микроскопом.

[Ramus]

Ну как же иначе? Может даже придется поехать на бомжатник за убитым микроскопом.

У меня даже есть убитый микроском

Так надо делать или по другому ?:



Сообщение отредактировал Ramus - May 9 2009, 11:06

[Methane]

У меня даже есть убитый микроском

Так надо делать или по другому ?:

Млин. Трубка это линза. Сначала двояковогнутая, потом двояковыпуклая. Внутренность трубки тоже линза, показатель преломления которой зависит от того что в ней.

Сообщение отредактировал Methane - May 9 2009, 11:18

[Ramus]

Млин. Трубка это линза. Сначала двояковогнутая, потом двояковыпуклая. Внутренность трубки тоже линза, показатель преломления которой зависит от того что в ней.

Как этот факт можно использовать, как правильно надо сделать?

[Methane]

Как этот факт можно использовать, как правильно надо сделать?

Пойти в школу и попросить посидеть на задней парте на уроках физике когда будут изучать оптику.
Не, ну это шото. Возьмите бутылку. Поставте ее на подоконник когда солнце светит. Зарисуйте как она преломляет свет. Потом сделайте тоже самое но налив воду.

[Ramus]

Пойти в школу и попросить посидеть на задней парте на уроках физике когда будут изучать оптику.
Не, ну это шото. Возьмите бутылку. Поставте ее на подоконник когда солнце светит. Зарисуйте как она преломляет свет. Потом сделайте тоже самое но налив воду.

Сегодня у нас пасмурно

[Herz]

Млин. Трубка это линза. Сначала двояковогнутая, потом двояковыпуклая. Внутренность трубки тоже линза, показатель преломления которой зависит от того что в ней.

Поэтому луч света нужно подавать под некоторым углом к радиусу капилляра. Иначе, в идеале, проходя через оптическую ось конструкции, луч не будет преломляться в обоих случаях. Посмотрите, как устроены автомобильные датчики дождя - обнаруживают каплю воды по ту сторону стекла.

[Ramus]

Поэтому луч света нужно подавать под некоторым углом к радиусу капилляра. Иначе, в идеале, проходя через оптическую ось конструкции, луч не будет преломляться в обоих случаях. Посмотрите, как устроены автомобильные датчики дождя - обнаруживают каплю воды по ту сторону стекла.

В ходе интенсивных эксперементов я придумал пару конструкций .
Линзой расположенной перед трубкой фокусируем лучи с таким расчетом, чтобы фокус был на некотором расстоянии с другой стороны трубки. Тогда, если в трубки нет жидкости на уровне пятна света, вокруг трубки наблюдаем полоску света, если же есть жидкость, тогда полоска света исчезает, и остается только одно яркое пятно света (по ходу луча). Фото датчик можно разместить на пятне света (если жидкость есть, освещенность будет больше), либо в стороне от пятна (если жидкость есть освещенность очень низка, если нет то сильная).

[Herz]

ЗачОт! (как нынче любят говорить )

[Microwatt]

Оптика - первое, что лежит на поверхности. Однако, с такими линейными размерами придется повозиться. И, как уже отметили, без объектива тут вряд ли обойдешься.
Второе, более простое, надежное и дешевое - автогенератор с емкостным датчиком. Проницаемость стекла 8-10, проницаемость воды - порядка 80. Должно, по идее, четко срабатывать . Площадь маловата.....опорный кварц придется , наверное, ставить.
Потрудиться над датчиком придется все равно, но это решение не зависит от пыли-грязи и посторонних засветок. С трубкой сопрягается по механике легко. В серийном производстве не так капризно при настройке. Размеры - меньше трудно представить.

[Herz]

Несмотря на большую разницу в диэлектрической проницаемости воды и стекла я бы поостерёгся однозначно определить емкостной способ здесь, как более простой, надёжный и дешёвый. Это смотря в каких условиях. Приходилось проверять похожую конструкцию - слишком чувствительна к внешним воздействиям. Вот если бы толщина стекла была поменьше, а воды - побольше...

[Microwatt]

Несмотря на большую разницу в диэлектрической проницаемости воды и стекла я бы поостерёгся однозначно определить емкостной способ здесь, как более простой, надёжный и дешёвый. Это смотря в каких условиях. Приходилось проверять похожую конструкцию - слишком чувствительна к внешним воздействиям. Вот если бы толщина стекла была поменьше, а воды - побольше...

Да ясно. что тут не так просто, как в баке со 100см.кв пластинами. Но эффект 1/0 должен быть.
При хорошей опорной частоте можно обнаружить, наверное. Во всяком случае, проверить бы не мешало. По конструкции это компактнее и проще оптики.
Хм... другие эффекты что-то не вспоминаются.... Можно пощупать механический резонанс еще.... От высоты столба частота должна плавать. Хотя, масса воды тоже мала по сравнению с трубкой и градуировать тяжело.

[147]

Несмотря на большую разницу в диэлектрической проницаемости воды и стекла я бы поостерёгся однозначно определить емкостной способ здесь, как более простой, надёжный и дешёвый. Это смотря в каких условиях. Приходилось проверять похожую конструкцию - слишком чувствительна к внешним воздействиям. Вот если бы толщина стекла была поменьше, а воды - побольше...

Доброго дня.
Я хочу сказать, что емкостной датчик по сравнению с оптическим будет проще в изготовлении. Наш вопрошающий , похоже, не оптик и ему будет трудно грамотно сделать самому оптический датчик.
Из своего опыта могу рекомендовать подобные емкостные датчики в двух вариантах: сбалансирванный мост содержит емкость (электроды нанесенные на сухой каппиляр). Когда заполнялся капиляр - мост разбалансировался, что и отлавливалось. Чувствитеьность очень высокая, термостабильность тоже приличная. На порядок менее чувствительна схема , в которой капиляр является емкостью колебательного контура емкостной трехточки. По частотной модуляции , мы определяли уровень жидкости в капиляре. Частота лежала около 1МГЦ (в нашем варианте). Термостабильность , конечно, ниже предыдущего случая.
Можно еще поизголяться с ультраразвуком - так измеряют/отлавливают в жидкости мелкие пузырки и иные неоднородности. Но , похоже , нашему уважаемому коллеге будет трудно реализовать подобный девайс самостоятельно.

[INT1]

Мне всегда хочется прикрутить к таким вещам TDR, не знаю, реализуемо ли в данном сл. это технически. Т.е., какие будут количественные х-стики- отклик(отраженный сигнал), временные - существует ли элементная база для таких значений времЕн, в качестве зонда обычно применяется коаксиал и т.п. Но разрешающая способность и независимость от других характеристик среды для существующих образцов очень заманчива (правда и стоят они немало). А может существуют и оптические рефлектометры?- надо рыть. Картинки приведены для наглядности но не рекламы.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Ramus]

Доброго дня.
Я хочу сказать, что емкостной датчик по сравнению с оптическим будет проще в изготовлении. Наш вопрошающий , похоже, не оптик и ему будет трудно грамотно сделать самому оптический датчик.
Из своего опыта могу рекомендовать подобные емкостные датчики в двух вариантах: сбалансирванный мост содержит емкость (электроды нанесенные на сухой каппиляр). Когда заполнялся капиляр - мост разбалансировался, что и отлавливалось. Чувствитеьность очень высокая, термостабильность тоже приличная. На порядок менее чувствительна схема , в которой капиляр является емкостью колебательного контура емкостной трехточки. По частотной модуляции , мы определяли уровень жидкости в капиляре. Частота лежала около 1МГЦ (в нашем варианте). Термостабильность , конечно, ниже предыдущего случая.
Можно еще поизголяться с ультраразвуком - так измеряют/отлавливают в жидкости мелкие пузырки и иные неоднородности. Но , похоже , нашему уважаемому коллеге будет трудно реализовать подобный девайс самостоятельно.

В емкостном датчике, для моего случая, при перемещении столбика жидкости, емкость будет меняться, наверное, где-то 0.1 пф/мм? Подойдет ли для этих целей схема http://imlab.narod.ru/Electron/EP_C/EP_C.htm?

[147]

В емкостном датчике, для моего случая, при перемещении столбика жидкости, емкость будет меняться, наверное, где-то 0.1 пф/мм? Подойдет ли для этих целей схема http://imlab.narod.ru/Electron/EP_C/EP_C.htm?

Мы делали интелектуальный датчик уровня жидкости в каппиляре на AD7745 + Atmega8. Далее все "вязали" в сеть на RS-485. Ну это так, для общей информации.
Схемы с сайта с интересом смотрели, но не повторяли.
В принципе, можно и на "рассыпухе" все сваять!

[Microwatt]

В емкостном датчике, для моего случая, при перемещении столбика жидкости, емкость будет меняться, наверное, где-то 0.1 пф/мм? Подойдет ли для этих целей схема http://imlab.narod.ru/Electron/EP_C/EP_C.htm?

Ввиду малых линейных размеров данного капилляра, мосты Вина, ОУ и 100кГц не дадут требуемой чувствительности, как мне кажется навскидку. Ищите радиотехническую емкостную трехточку с частотой мегагерц 5-10.

[Dmitron]

а ёмкостные датчики "прикосновения"от AD, которые ф-форады меряют, работать не будут? они тама многопозиционные есть....
(1. например считать вашу трубку - конденсатором, между пластинами которого либо есть диэлектрик (e=81 - это очень много) либо его там нет
2 считать раствор - одной из пластин, кольцо на поверхности трубки - цилиндрическим конденсатором.)

А триангуляционный датчик от AD никак не прилепить?

[Rst7]

2 считать раствор - одной из пластин, кольцо на поверхности трубки - цилиндрическим конденсатором.)

Вот это, кстати, самое грамотное решение. Только нужно раствор заземлить. А пластину кратчайшим путем подключить ко входу инвертирующего зарядового усилителя, а на вход + операционника, на котором этот усилитель построен, подать сигнал возбуждения (ну скажем, 10-100кГц, в зависимости от желания). Потом разность между выходом зарядового усилителя и напряжением возбуждения будет линейно зависить от входной емкости. Т.е. это напряжение будет равно , где - емкость в обратной связи зарядового усилител, - емкость конденсатора, - напряжение возбуждения

[Microwatt]

Дак с мокрым электродм - легко и просто.
Я так понимал. что по условиям задачи влезть внутрь капилляра не дозволено.

[Rst7]

Дак с мокрым электродм - легко и просто.
Я так понимал. что по условиям задачи влезть внутрь капилляра не дозволено.

Если первый метр капилляра обернуть заземленной фольгой, то лезть не надо будет

[Oldring]

Диаметр столбика жидкости 1мм, стенки 1.5мм.

Требуемая точность?

[xemul]

В тесламетрах ЯМР (типа Ш1-1, Ш1-9) в качестве рабочего вещества использовалась и вода (в стеклянной ампуле). Если магнитное поле мало/стабильно, то и резонанс искать не придется, а сразу да/нет на выходе.
Размеры капилляра вполне соответствуют. ЯМР в домашних условиях в конфе уже обсуждали где-то год тому. Пуркуа бы и не па?

[147]

Ввиду малых линейных размеров данного капилляра, мосты Вина, ОУ и 100кГц не дадут требуемой чувствительности, как мне кажется навскидку. Ищите радиотехническую емкостную трехточку с частотой мегагерц 5-10.

Мостик Уинстона в классическом построениии в радиочастотных измерительных схемах не используют: проблемы с паразитными емкостями и экранировкой. Для этих частот уже лет 50 сушествуют трансформаторные измерительные мосты и 2-Т мосты. Последние будут препочтительны , т.к. их сажают на общую землю. Измерительные схемы с измерительными трансформаторами и 2Т мостами легко позволяют отлавливать 0,1пФ. Правда делать измерительную схему придется на "рассыпухе".
Однако, почему Вам не нравятся преообразователи емкость-код от Analog Device. Мы в 90-х делали на рассыпухе или когда нужно что-либо уникальное померять. Сейчас для массовых задач эксплуатируем преобразователи от AD.