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Dichtesensor DLO-C3 für Flüssigkeiten
Der DLO-C3 Sensor stellt die OEM-Variante der bewährten DLO-M2 Serie dar. Genau wie der DLO-M2 bestimmt dieser Sensor die Dichte von Flüssigkeiten mithilfe eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS). Innerhalb dieses Systems wird die Flüssigkeit durch einen omegaförmigen Mikrokanal – den sogenannten Omega-Chip – geleitet. Dieses winzige Siliziumröhrchen, dünner als ein menschliches Haar, wird in Schwingung versetzt, wodurch sich aus seiner Eigenfrequenz die Dichte des Mediums ableiten lässt: Je höher die Dichte der Flüssigkeit, desto geringer die Eigenfrequenz.
Durch die Integration in ein MEMS-System, die kompakte Bauweise und die optimierte Elektronik eignet sich dieser Sensor ideal für den Einsatz in Messgeräten, beispielsweise in tragbaren Dichtemessgeräten. Die hochpräzisen Messwerte stehen unmittelbar zur Verfügung, sodass eine kontinuierliche Überwachung innerhalb eines Systems möglich ist. Da die Dichte von Flüssigkeiten temperaturabhängig ist, misst ein integrierter Platin-Widerstand die Temperatur zur automatischen Kompensation dieses Effekts.
Die ermittelten Messdaten werden über eine Datenleitung im UART-TTL-Übertragungsformat an das übergeordnete System weitergegeben.
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Produktbeschreibung
Modbus RTU
- Ausgelegt für OEM-Integration
Inline Messung
- Direkt im laufenden Prozess
- Werte werden instantan ausgegeben
- Schneller Wechsel der Medien möglich
Dichte
- Dichtewert
- Max. Messabweichung: ±0,5 kg/m³
- Wiederholbarkeit: ±0,25 kg/m³
Flüssigkeiten
- Kohlenwasserstoffe
- Wässrige Medien
- u.v.m. – Fragen Sie uns
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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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.
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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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.
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 0…1600 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)
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.
f = Eigenfrequenz, E ⋅ I = Rohrsteifigkeit, ρTube = Rohrdichte, ATube = Rohrquerschnitt, ρFluid = Messstoffdichte, AFluid = Messstoffquerschnitt.
Spezifikationen
Allgemein
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
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)
Temperaturbedingungen
-40…+60 °C
Zulässige Umgebungstemperatur:
-40…+60 °C
Zulässige Lagerungstemperatur:
-40…+60 °C
Einsatzbereich
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:
In Abklärung
Elektromagnetische Verträglichkeit:
Vorbereitet für: EMV2014/30/EU (EN 61326-1)
Schwingungs – und Stossfestigkeit:
In Abklärung
Schutzart:
Keine Schutzart definiert.
Material
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
Bauform, Dimensionen in mm
Abmessungen:
30 mm x 36mm x 15 mm
Gewicht:
<50 g
Abmessungen Messkanal:
160 x 200 μm (500 nl)
Fluidische Schnittstellen
2 x M5 Gewindebohrungen im 45°-Winkel zur Seiten- und Stirnfläche
Elektrische Schnittstelle
Pegelführung:
Die UART-Schnittstelle ist direkt an die internen Microcontroller Pins geführt. Es handelt sich um 5 V- tolerante I/O Pins.
Die Schnittstelle arbeitet mit 3.3 V TTL Pegel. Bitte Datenblatt des STM32L431KCU6 berücksichtigen.
Energieversorgung:
Maximale Stromaufnahme 26 mA
Maximale Leistungsaufnahme 100mW
Versorgung: 3.5 V…5.5 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
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)
- RoHS 2011/65/EU(L174/88)
- EMC 2014/30/EU (L96/79) Siehe Umgebungsbedingungen
Standards:
- EN 61010-1: 2010
- EN 61326-1: 2013
- EN 61326-2-3: 2013
- EN 50581: 2012
Produktaufbau
Produktaufbau:
1 Dichtesensor DLO-C3
2 Montagelöcher für mechanische Befestigung (6 x M3-Gewindebohrungen)
3 Fluidische Schnittstelle (2 x M5-Gewindebohrungen)
4 Bestückte Leiterplatte inkl. Stecker Buchsen (Rückseite, siehe Seite 10)