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Dichtesensor DLO-M2 für Flüssigkeiten

Der DLO-M2 Sensor misst die Dichte von Flüssigkeiten in einem mikroelektromechanischen System (MEMS-System). Innerhalb des MEMS-Systems wird die Flüssigkeit zu einem omegaförmigen Mikrokanal geleitet, dem sogenannten Omega-Chip. Dieses winzige Siliziumrohr – es ist kaum dicker als ein Haar – wird für die Messung in Schwingung versetzt. Aus der Eigenfrequenz dieser Schwingung kann die Dichte des Messstoffes abgeleitet werden: Sie ist umso kleiner, je dichter der Messstoff ist.

Dank der Messung im MEMS-System ist der Sensor nur 30 x 80 x 15 mm³ klein und findet auch bei engen Verhältnissen Platz. Die hochpräzisen Messresultate sind sofort verfügbar, damit ist eine kontinuierliche Messung im laufenden Prozess möglich. Die Dichte von Flüssigkeiten ist abhängig von ihrer Temperatur. Um diesen Effekt zu kompensieren, erfasst ein integrierter Widerstand aus Platin die Temperatur der Flüssigkeit.

Der Dichtesensor sendet die Messdaten über die Datenleitung im Modbus RTU Übertragungsmodus an das Auslesesystem.

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Produktbeschreibung

Modbus RTU

Modbus RTU

  • Modbus RTU
  • RS-485 Punkt-zu-Punkt Verbindung
  • Modbus over serial line – Spezifikation
Modbus RTU

Inline Messung

  • Direkt im laufenden Prozess
  • Werte werden instantan ausgegeben
  • Schneller Wechsel der Medien möglich
Icon_Density

Dichte

  • Dichtewert
  • Max. Messabweichung: ±0,5 kg/m³
  • Wiederholbarkeit: ±0,25 kg/m³
Icon_TrueDyne_Flüssigkeiten

Flüssigkeiten

  • Kohlenwasserstoffe
  • Wässrige Medien
  • u.v.m. – Fragen Sie uns
Icon Concentration

Konzentrationspakete (Option)

  • Zucker / Wasser nach ICUMSA (%mass)
  • NaCl / Wasser nach Laliberté / Cooper (%mass)

Fortsetzung Konzentrationspakete

  • Maissirup mit hohem Fruktosegehalt HFCS42, HFCS55, HFCS90
    (%mass / °Brix / °Plato / °Balling)

Fortsetzung Konzentrationspakete

  • Ethanol / Wasser nach OIML IST-90
    (%mass / %vol@20°C / ABF@20°C)

Fortsetzung Konzentrationspakete

  • Methanol / Wasser (%mass)
  • Ethylenglykol / Wasser in (%mass)

Fortsetzung Konzentrationspakete

  • Mineralgehalt in Wasser nach Huber (mg/l)
  • Wasserstoffperoxid in Wasser (H2O2) (%mass)

Anwendungen

Vom Volumen (l) zur Masse (kg)

Wird ein Treibstoff beispielsweise von einem LKW in eine Tankanlage gepumpt, wird standardmässig das Volumen der betankten Flüssigkeit erfasst. Da die Dichte aber je nach Druck und Temperatur variiert, sind damit keine präzisen Aussagen zur Masse möglich. Mit dem DLO-M2 Sensor von TrueDyne erfassen Sie die nötigen Daten zur Dichte im laufenden Prozess und können daraus die Masse berechnen (V·ρ=m).

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DLO-M1_Umrechnung_Volumen-_in_Massemessung

1. Treibstoff wird aus dem LKW zur Tankanlage gepumpt. 2. Standardisierte volumetrische Messung in Litern. 3. In einem Bypass erfasst der Dichtesensor DLO-M2 die Dichte direkt auf dem LKW. Dank der kompakten Bauweise des Sensors kann dieser auch nachträglich in den Prozess integriert werden. 4. Gemeinsam mit der volumetrischen Messung lässt sich mit der Dichte die Masse der betankten Flüssigkeit in Kilogramm berechnen, die an den Kunden übergeben wird.

Konzentrationsüberwachung

Das Kältemittel in einem Kühlkreislauf besteht in den meisten Fällen aus einem Gemisch von Ethylenglykol und Wasser. Die optimale Konzentration wird abhängig von der minimalen im Kreislauf eintretenden Temperatur bestimmt, um ein Gefrieren der Flüssigkeit zu verhindern. Gleichzeitig besteht das Bestreben den Wasseranteil möglichst hochzuhalten, da dies einen positiven Effekt auf die Wärmeleitfähigkeit hat. Wie kann nun die Konzentration der Glykol-Wassermischung im Prozess überwacht werden? Mit dem DLO-M2 Sensor von TrueDyne erfassen Sie die nötigen Daten zur Bestimmung der Konzentration des Mediums im laufenden Prozess.

DLO-M1_Industrielle_Kühlkreisläufe_Glykol

1. Dichtesensor mit integrierter Glykol-Wasser Konzentrationsberechnung. 2. Die Konzentration wird direkt als Messwert ausgegeben. 3. Kälteanlage und Aufbereitung der Konzentration zur Kühlung von industriellen Anwendungen. 4. Wärmetauscher auf dem Dach von Fabrikgebäuden. Aufgrund des Kreislaufes kann Wasser verdunsten und die Konzentration vom Kältemittel verändert sich. Hier kommt der DLO-M2 zur Konzentrationsüberwachung zum Einsatz.

Bier-Applikation

Alkohol entsteht durch die Fermentierung einer Zuckerquelle mit einem Katalysator, typischerweise Hefe oder bestimmten Bakterien. Dabei werden die Kohlenhydrate (Zucker und Stärke) in Kohlendioxid und Ethylalkohol umgewandelt. Dies dient als Grundlage für alle alkoholischen Getränke, unabhängig davon ob es sich um Bier oder Spirituosen wie Gin und Whiskey handelt.

Damit eine Aussage über den Fortschritt des Fermentierungsprozesses möglich ist, müssen regelmässig Messproben entnommen und analysiert werden. Genau hier setzt der Dichtesensor DLO-M2 mit integrierter Konzentrationsbestimmung von TrueDyne an. Bereits bei kleinen Probenvolumen ist eine präzise Angabe zum Fortschritt des Gärprozesses möglich.

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DLO-M2_Bierbrauprozess

1.  Probenentnahme aus einem Gärtank.  2.  Aufbereitung der Messprobe durch entgasen und filtern von Trüb- und Schwebstoffen.  3.  Dichtemessung mit integrierter Konzentrationsberechnung von Zucker in Wasser. Dies ermöglicht eine präzise Aussage über den Fortschritt des Gärprozesses.  4.  Entsorgen der Messprobe. Aufgrund des Sensordesigns und des daraus resultierenden, niedrigen Probenvolumens wird kaum Ausschuss erzeugt.

Qualitätsüberwachung

Die Dichte einer Flüssigkeit ist abhängig von ihrer Zusammensetzung. Werden verschiedene Flüssigkeiten gemischt, kann das richtige Mischverhältnis mit Dichtemessungen geprüft werden. So zum Beispiel beim Heizöl: Gemäss den gesetzlichen Vorgaben dürfen dem Heizöl 7 % Biodiesel beigemischt werden. Da dieses steuerfrei ist, wird hier oft an der Grenze der Legalität operiert. Mit dem Dichtesensor DLO-M2 von TrueDyne überwachen sie die Qualität des Heizöls im laufenden Prozess.

DLO-M1_Option_Viskositätsmessung

1. Tanklastwagen für die Lieferung von Heizöl. 2. Der Sensor misst die Dichte des Heizöls direkt am Übergabepunkt. Die vor Ort erhobenen Daten zeigen, ob die richtigen Medien im korrekten Verhältnis betankt werden. 3. Das Produkt wird dem Kunden übergeben. Eine gute Qualität ist garantiert.

Technik

Überblick

Der Dichtesensor wurde konzipiert, um die Dichte von Fluiden zu messen. Dies geschieht mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) mit omegaförmigem Mikrokanal ( Omega-Chip), der in einen internen Bypass eingebaut ist.

Fliesst Messstoff durch den Dichtesensor, wird durch die Bypassanordnung ein Druckgefälle über den Mikrokanal erzeugt, wodurch der Messstoff zum Omega-Chip gelangt. Der Messstoff beeinflusst die physikalischen Eigenschaften des angeregten Sensors (Resonanzfrequenz und Güte), diese werden digitalisiert und im Microcontroller ausgewertet. Die Messwerte können über die serielle Schnittstelle (RS-485, Modbus) ausgelesen werden.

So sind Dichtemessungen im Bereich 600…1000 kg/m3 (weitere Optionen siehe Produktspezifikationen) bei einer Durchflussmenge von 0…10 l/h realisierbar. settings.

Omega-Chip

Der Omega-Chip, ein vibronisches Mikrosystem, ist das Herz des Messsystems und dient der Sensorsignalgenerierung im Gesamtsystem. Wesentlicher Bestandteil dieses Mikrosystems ist ein Siliziumrohr (Mikro kanal), das elektrostatisch in einer Vakuumatmosphäre in Schwingung versetzt wird. Zur Kompensation von Temperatureffekten ist ein Platinwiderstand integriert, der eine lokale Echtzeittemperaturerfassung zulässt. Der Omega-Chip besteht im Wesentlichen aus kristallinem Silizium und Glas.

Messprinzip Omega-Chip

Messprinzip (Omega-Chip)

Dichtemessung

Zur Dichtemessung verwendet der Dichtesensor den Omega-Chip. Der befüllte Mikrokanal wird dazu in resonante Schwingung versetzt und analysiert.

Die resultierende Eigenfrequenz des Mikrokanals hängt von der Masse und damit von der Dichte des Messstoffs im Mikrokanal ab: Je grösser die Messstoffdichte, desto kleiner ist die Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz ist somit eine Funktion der Messstoffdichte.

Formeln_f

f = Eigenfrequenz, E ⋅ I = Rohrsteifigkeit, ρTube = Rohrdichte, ATube = Rohrquerschnitt, ρFluid = Messstoffdichte, AFluid = Messstoffquerschnitt.

Spezifikationen

Allgemein

Messgrösse:

Dichte und daraus abgeleitete Grössen (z.B. Normdichte, Konzentration, etc.)

Typische Medien:

Partikelfreie (<30 μm) Medien wie zum Beispiel:

  • Benzin, Diesel, Kerosin
  • OME (synthetische Stoffe)
  • Öle und Schmierstoffe
  • Wasserbasierte Medien
  • Methanol, Ethanol, Isopropanol
  • LPG*
  • AdBlue®*
  • Glykol-Mischungen*

Weitere Medien können ggf. nach Einzelabklärung verwendet werden. *Optional

Konzentrationspakete:

  • Diverse Zucker in Wasser
  • Invertzucker in Wasser
  • High Fructose corn sirup
  • Methanol in Wasser
  • Ethanol in Wasser
  • Kochsalz in Wasser
  • Minerale in Wasser
  • Wasserstoffperoxid in Wasser
  • Ethylenglycol in Wasser
  • Butan in Propan

Hinweis: Benutzerspezifische Konzentrationspakete auf Anfrage

Messperformance

Max. Messabweichung :

Dichte: ±0,5 kg/m³ (Option ±[0.2 kg/m³ bzw 0.0075 x abs (T-25 °C)] kg/m³ wenn der Wert >0.2 kg/m³ ist)
Temperatur: ±0,3 °C (Option ±0.15 °C bzw. ±[0.005 x abs(T-25 °C)] °C wenn der Wert >0.15 °C ist)

Wiederholbarkeit:

Dichte: ±0,25 kg/m³ (Option ±0,1 kg/m³)
Temperatur: ±0,1 °C (Option ±0,05 °C)

DLO-M2_ex - Maximale Messabweichung

Temperaturbedingungen

Zulässige Mediumstemperatur:

-40…+60 °C

Zulässige Umgebungstemperatur:

-40…+60 °C

Zulässige Lagerungstemperatur:

-40…+60 °C

Einsatzbereich

Zulässiger Dichtemessbereich:

600…1000 kg/m³ (Option 0…1200 kg/m³)

Zulässiger Viskositätsbereich:

0,3…5 mPa s (Option 0,3…50 mPa s)

Zulässiger Messstoffdruck:

0…20 bar (abs)
Berstdruck 80 bar (abs)

Zulässige Partikelgrösse:

Max. 30 μm

Zulässiger Durchflussbereich:

0…10 l/h (Wasser)

Vibrationen:

Vibrationen (<20 kHz) haben aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz des Mikrokanals keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Ein- und Auslaufstrecken:

Ein- und Auslaufstrecken haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Umgebungsbedingungen

Klimaklasse:

Noch nicht definiert

Elektromagnetische Verträglichkeit:

EMV 2014/30/EU (EN 61326-1)

Schwingungs – und Stossfestigkeit:

Noch nicht definiert

Schutzart:

IP54 (IEC 60529)

Material

Gehäuse:

Rostfreier Stahl:

  • 1.4404 (316L)
  • 1.4542 (AISI/SUS 630)

Medienberührend:

Rostfreier Stahl:

  • 1.4542 (AISI/SUS 630)

BOROFLOAT® 33 Glas
Silizium
Epoxidharz

Dimensionen / Bauform

1080x540px_Bauform_DML02_ex

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Bauform: DLO-M2_ex (Beim DLO-M2 (nicht Ex) entfällt der Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX – In der Grafik orange markiert

Abmessungen:

30 mm x 66 mm x 15 mm (ohne Kabel und Kabeldurchführung)

Gewicht:

<200 g

Abmessungen Messkanal:

160 x 200 μm (500 nl)

 

Fluidische Schnittstellen

Fluidische Schnittstellen:

2 x M5 Gewindebohrungen im 45°-Winkel zur Seiten- und Stirnfläche

Elektrische Schnittstelle

Kommunikation:

Auf dem Hardware-Standard RS485.
Modbus RTU-Kommunikationsprotokoll (siehe Datenblatt)

Kabelbauform:

Fest verbautes Kabel. Anschlusskabel Typ KS-Li9YD11Y 4xAWG 28, Hersteller: Kabel Sterner

Kabellänge:

3 m (Option bis 30 m)

Kabelaussendurchmesser:

2,3 mm

Aderdurchmesser:

4 x AWG 28

Pegelführung:

Digitale Kommunikationsleitungen und Spannungsversorgung in einem gemeinsam geschirmten Kabel Unidirektional, RS-485
Terminierungswiderstand von 330 Ω auf der Client Seite vorsehen

Energieversorgung:

Maximale Stromaufnahme 26 mA
Maximale Leistungsaufnahme 350 mW

Versorgung:  5 V…13.3 V

Spannungsfestigkeit:

Das Bezugspotential (GND) ist mit dem Gehäuse und dem Erdanschluss (siehe Produktaufbau) verbunden. Es existiert keine galvanische Trennung zwischen den Versorgungskreisen, der Kommunikationsschnittstelle und GND

Datenrate:

Ansprechzeit: 100 ms

Kabelbelegung:

Aderfarbe Belegung

  • gelb  – RS485 B,D1
  • grün – RS485 A,D0
  • braun – GND (Signalmasse),common
  • weiss – VDD (Versorgungsspannung)
  • blank – Schirmung
Zertifikate / Zulassungen

CE-Zeichen:

Der Dichtesensor erfüllt die gesetzlichen Anforderungen der EG-Richtlinien. Die TrueDyne Sensors AG bestätigt die erfolgreiche Prüfung des Dichtesensors mit der Anbringung des CE-Zeichens.

 

Richtlinien: 

  • LVD 2014/35/EU(L96/357)
  • EMC 2014/30/EU (L96/79)
  • RoHS 2011/65/EU(L174/88)

Standards:

  • EN 61010-1: 2010
  • EN 61326-1: 2013
  • EN 61326-2-3: 2013
  • EN 50581: 2012
Produktaufbau

DLO-M2 - Produktaufbau

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Produktaufbau: 

  1. Dichtesensor DML02(_ex)
  2. Montagelöcher für mechanische Befestigung (6 x M3-Gewindebohrungen)
  3. Fluidische Schnittstelle (2 x M5-Gewindebohrungen)
  4. Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX
  5. Elektronische Schnittstelle für Kommunikation und für Stromversorgung

Beim DLO-M2 (nicht Ex) entfällt der Punkt 4 (Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX).
In der Grafik orange markiert.

 

1080x810px_DGF-M1_mechanische Befestigung_1901_TrueDyne_Dichtesensor

Mechanische Befestigung: DLO-M2