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Elektrostatischer Durchflusssensor

Beher, Uwe (1994):
Elektrostatischer Durchflusssensor.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit wurden Meßmethoden zur Messung von Durchflüssen kleiner als 1000 Milliliter pro Stunde untersucht. Es wurden speziell solche Prinzipien betrachtet, die elektrostatische Aufladungen zur Durchflußmessung enthalten.

Diese Meßprinzipien lassen sich in zwei Gruppen teilen: in diejenigen, denen ein reibungselektrischer (triboelektrischer) Effekt zugrunde liegt, und in diejenigen, bei denen eine elektrische Aufladung mit einem elektrostatischen Feld erfolgt.

Bei den triboelektrischen Prinzipien stellte sich kein einziger Aufbau als geeignet heraus, da sie entweder zu schwache Reibungseffekte zeigen oder strukturelle Probleme mit der Reproduzierbarkeit der Reibparameter besitzen. Außerdem sind diese Prinzipien nur auf wenige Medien beschränkt und so in ihrer Tauglichkeit eingeengt.

Bessere Ergebnisse lieferte ein Aufbau, der mit einem elektrostatischen Feld elektrische Aufladungen in herabfallenden Tropfen erzeugte. Die Größe der Aufladung steht in einem definierten Verhältnis zu der Geometrie und damit zum Volumen des Tropfens, was nachgewiesen wurde. Diese Aufladung wird erfaßt und in eine Spannung umgewandelt. Mit einer zusätzlichen Zeitmessung erhält man den Durchfluß aus Durchflußrate gleich Volumen pro Zeit.

Sein Aufbau wurde vorangetrieben und konnte soweit zu einem Labormuster vervollständigt werden, daß mit ihm Messungen von kleinen Durchflüssen durchgeführt wurden. Er besitzt noch ein großes Verbesserungspotential, da manche funktionswichtige Teile noch nicht optimiert sind. Seine wichtigsten Schwachstellen wie die mediumabhängige Kennlinie und mechanische Störanfälligkeit sind korrigierbar.

Die Daten des Sensors:

* Meßbereich: 1 bis 100 Milliliter pro Stunde

* Ausgangssignal: 4,2V bei 10 Mikroliter, 7,2V bei 50 Mikroliter

* Medien: Wasser, Ringerlösung (Salzlösung) und Glycosteril (Zuckerlösung)

* Kennlinie: nichtlinear, abhängig vom verwendeten Medium und Kippwinkel des Aufbaus

* Reproduzierbarkeit: Abweichung <2%

* Volumenauflösung: mit Kalibrierung 10% des jeweiligen Tropfenvolumens

* Kosten: ca. 100DM (ohne Auswertung)

* Störfaktoren: Körperschall, elektromagnetische Felder

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1994
Creators: Beher, Uwe
Title: Elektrostatischer Durchflusssensor
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

In dieser Studienarbeit wurden Meßmethoden zur Messung von Durchflüssen kleiner als 1000 Milliliter pro Stunde untersucht. Es wurden speziell solche Prinzipien betrachtet, die elektrostatische Aufladungen zur Durchflußmessung enthalten.

Diese Meßprinzipien lassen sich in zwei Gruppen teilen: in diejenigen, denen ein reibungselektrischer (triboelektrischer) Effekt zugrunde liegt, und in diejenigen, bei denen eine elektrische Aufladung mit einem elektrostatischen Feld erfolgt.

Bei den triboelektrischen Prinzipien stellte sich kein einziger Aufbau als geeignet heraus, da sie entweder zu schwache Reibungseffekte zeigen oder strukturelle Probleme mit der Reproduzierbarkeit der Reibparameter besitzen. Außerdem sind diese Prinzipien nur auf wenige Medien beschränkt und so in ihrer Tauglichkeit eingeengt.

Bessere Ergebnisse lieferte ein Aufbau, der mit einem elektrostatischen Feld elektrische Aufladungen in herabfallenden Tropfen erzeugte. Die Größe der Aufladung steht in einem definierten Verhältnis zu der Geometrie und damit zum Volumen des Tropfens, was nachgewiesen wurde. Diese Aufladung wird erfaßt und in eine Spannung umgewandelt. Mit einer zusätzlichen Zeitmessung erhält man den Durchfluß aus Durchflußrate gleich Volumen pro Zeit.

Sein Aufbau wurde vorangetrieben und konnte soweit zu einem Labormuster vervollständigt werden, daß mit ihm Messungen von kleinen Durchflüssen durchgeführt wurden. Er besitzt noch ein großes Verbesserungspotential, da manche funktionswichtige Teile noch nicht optimiert sind. Seine wichtigsten Schwachstellen wie die mediumabhängige Kennlinie und mechanische Störanfälligkeit sind korrigierbar.

Die Daten des Sensors:

* Meßbereich: 1 bis 100 Milliliter pro Stunde

* Ausgangssignal: 4,2V bei 10 Mikroliter, 7,2V bei 50 Mikroliter

* Medien: Wasser, Ringerlösung (Salzlösung) und Glycosteril (Zuckerlösung)

* Kennlinie: nichtlinear, abhängig vom verwendeten Medium und Kippwinkel des Aufbaus

* Reproduzierbarkeit: Abweichung <2%

* Volumenauflösung: mit Kalibrierung 10% des jeweiligen Tropfenvolumens

* Kosten: ca. 100DM (ohne Auswertung)

* Störfaktoren: Körperschall, elektromagnetische Felder

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Elektrostatik, Triboelektrizität, Tropfenmessung
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design (dissolved 18.12.2018)
Date Deposited: 10 Oct 2011 08:06
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1191

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 15-11-1993

Ende Datum: 15-08-1994

Querverweis: 17/24 EMKS 927, 17/24 EMKS 1095, 17/24 EMKD 1143, 17/24 EMKD 1166

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1191
Referees: Schnell, Dipl.-Ing. Götz and Cramer, Prof. Dr.- Bernhard
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