Topic: Gisting volgen met weegschaal

[Jacques]

Nu meet in elke dag  2 x met de refractometer om de gisting te volgen. 

Meten is weten zegt men wel eens. Voor mij is het controleren van de vergisting en mede daarmee het sturen van de vergisting veel belangrijker dan het continu volgen van het SG. Zo nu en dan meten met een refractometer of hydrometer volstaat. Maar ieder zijn ding.

Roeren van mijn gistende bier met een roervlo aan de buitenkant van het vat ga ik snel doen. Met mijn rvs CCT gaat dat ook niet werken.
Om te zien dat de vergisting bijna is afgelopen kun je kijken naar het waterslot. Geen high tech maar wel heel erg goed te volgen...

Maar nogmaals als het helemaal werkt zou ik het ook wel willen hebben als gadget.

[Albertus]

Het idee is nu om alles eruit te slopen waar de fabrikant compromissen heeft gesloten en alleen de Wheatstone brug te hergebruiken en te vervangen door nauwkeurige voeding (= Arduino referentie, daarmee valt de voedingsspanningstoleratie weg omdat die dan in teller en noemer zit ivm analoog digitaal omzetting), nauwkeurige versterker en daarna direct over te gaan naar de computer (analoog digitaal converter in de Arduino, Arduino zendt dan het digitale signaal over)

Kijk eens naar de HX711, in deze chip zit een versterker en een ad omzetter. Voor een paar euro heb je een moduul met dit IC dat je meteen op de Arduino kunt aansluiten. Vier draadjes van de Wheatstone brug, +vcc, gnd en twee aansluitingen voor de analoge ingangen van de Arduino. Er is software (hx711.h) voor de Arduino. Ik had in een kwartier een werkende opstelling.

Bert

[hansHalberstadt]

Kijk eens naar de HX711, in deze chip zit een versterker en een ad omzetter. Voor een paar euro heb je een moduul met dit IC dat je meteen op de Arduino kunt aansluiten. Vier draadjes van de Wheatstone brug, +vcc, gnd en twee aansluitingen voor de analoge ingangen van de Arduino. Er is software (hx711.h) voor de Arduino. Ik had in een kwartier een werkende opstelling.

Bert

Ziet er inderdaad leuk uit. Een en ander staat of valt met de nauwkeurigheid, vooral offset drift en temperatuur van de ingangsversterker. Heb je een idee wat de gevoeligheid is van zo'n loadcell?
 

[Oscar]

Nu meet in elke dag  2 x met de refractometer om de gisting te volgen.

Pfff... Sorry maar daar zie ik het nut echt niet van in.

Heeft dus wel degelijk tot doel om verbeteringen te krijgen in de smaak en het proces reproduceerbaar te krijgen.   

Denk je nu echt dat kleine commerciële brouwerijen op dit niveau kunnen handelen of zelfs grote? Ieder zijn ding, en als je er plezier aan beleeft, vooral doorgaan zou ik zeggen, maar ik denk dat je er weinig tot geen kwaliteitsverschil mee zult behalen. En nee, dat kan ik niet beargumenteren...

[Albertus]

Ziet er inderdaad leuk uit. Een en ander staat of valt met de nauwkeurigheid, vooral offset drift en temperatuur van de ingangsversterker. Heb je een idee wat de gevoeligheid is van zo'n loadcell?

Een loadcell is in allerlei gevoeligheden te koop. Ik heb er een gekocht voor 100 gram, gewichtjes van een half, een en twee gram leverden geen probleem op.
Meteen na nul-stelling is de meting reproduceerbaar, maar wanneer je de zaak aan laat staan krijg je verloop. De stabiliteit gaat het grote probleem gaat worden wanneer je continue wilt meten. Ik moet nog bekijken of dit een temperatuurprobleem is en, zo ja, of dat te compenseren is.

Bert

[hansHalberstadt]

Een loadcell is in allerlei gevoeligheden te koop. Ik heb er een gekocht voor 100 gram, gewichtjes van een half, een en twee gram leverden geen probleem op.
Meteen na nul-stelling is de meting reproduceerbaar, maar wanneer je de zaak aan laat staan krijg je verloop. De stabiliteit gaat het grote probleem gaat worden wanneer je continue wilt meten. Ik moet nog bekijken of dit een temperatuurprobleem is en, zo ja, of dat te compenseren is.

Bert

Dat vermoedde ik al. Het zal niet voor niets zijn dat keukenweegschalen en personenweegschalen maar zo kort aan staan. We willen naar een stabiele uitkomst, bv
15 liter SG 1065 heeft ca 1600 gram suiker en levert ca 875 g restsuiker en 900 g CO2 die 900 g is dus wat het gewicht afneemt en levert ca 75% SVG. Als het even simpel evenredig is dan heb je dus 900/75=12 gram afname per % SVG, m.a.w. we moeten binnen ca 0.08% van het totaalgewicht stabiel kunnen wegen om 1% SVG nauwkeurigheid te kunnen halen. Dat haal ik met mijn keukenweegschaal wel (2 gram per 5000g=0.04%) als stabiliteit een probleem is zou je kunnen overwegen om je gistingsvat op een plateau te zetten en dat met een motor met vertraging iets op te tillen zodat je geen gewicht op de weegschaal hebt staan. Dan eerst weegschaal aanzetten en nullen, dan het plateau laten zakken en het gewicht meten. Kan maar maakt de zaak alweer een stuk complexer.     

[seed7]

Kan maar maakt de zaak alweer een stuk complexer.     

Kun je met een "hoge" frequentie uitzetten aanzetten tarreren en verrekenen met de vorige meting?

Ingo

[hansHalberstadt]

Kun je met een "hoge" frequentie uitzetten aanzetten tarreren en verrekenen met de vorige meting?

1 keer meten per uur zal voldoende zijn. met die frequentie is alles mogelijk lijkt mij. Tijd tussen nullen en meten zal enkele seconden zijn. maar dit soort constructies met hijsmechanismes etc. zou je eigenlijk moeten vermijden.

Je kunt dus beter eerst kijken waardoor de zaak verloopt en zien of je daar iets kunt verbeteren. Je praat over een nauwkeurigheid van enkele microvolten die je moet meten om 50 gram van 50 kg te kunnen onderscheiden. Zo'n fout (drift, temperatuurcoefficient) heb je al snel te pakken aan de ingang van de meetversterker. Ook de referentiespanning van de AD converter en de voeding van de meetbrug moeten zo stabiel zijn, dus aan elkaar gekoppeld en liefst dezelfde spanning. eea is misschien op te lossen met autozero techniek. Ik weet niet of dit soort techniek al in een IC als de HX711 zit.       

[Albertus]

Ook de referentiespanning van de AD converter en de voeding van de meetbrug moeten zo stabiel zijn, dus aan elkaar gekoppeld en liefst dezelfde spanning.

Dit is dezelfde bron omdat ze beide in één chip zitten, in de chip zit een spanningsregelaar. Zie datablad.

Ik heb wel gezien dat de temperatuur de meting beïnvloedt, maar ik moet nog uitzoeken of dit door de loadcell komt of de HX711 (of beide  ).

Bert

[hansHalberstadt]

Dit is dezelfde bron omdat ze beide in één chip zitten, in de chip zit een spanningsregelaar. Zie datablad.

Ik heb wel gezien dat de temperatuur de meting beïnvloedt, maar ik moet nog uitzoeken of dit door de loadcell komt of de HX711 (of beide  ).

Bert

Volgens de spec heb je een temperature drift van 6nV/ ºC en gain variatie van 5ppm/ ºC. Dat is voldoende. als je dan toch nog temperatuur problemen hebt komt dat mogelijk toch door de sensor zelf.
ander issue volgens spec is de drift van de offsetspanning van 200-400uVolt. dat is al 1% van de volle schaal, dus 500gram op de 50kg. Dat is te veel vrees ik als je naar een nauwkeurigheid wilt van een factor 10 beter.

Je zou zo,n cel eens moeten meten met een heel nauwkeurige voltmeter. Misschien kan ik dat op het werk eens doen.
 

Het probleem zit denk ik in de   

[hansHalberstadt]

Inmiddels iets verder gekomen. Oude personenweegschaal met 1 druksensor genomen en er een stekkertje tussen gebouwd zodat ik dat naar zowel op het originele printje kan aansluiten en op een zelfbouw printje. Daarop zitten 2 OP07 opamps met zeer lage offset drift (2uV/ ºC en 0.4uV per maand) die ik 500 x laat versterken. De uitgangsspanning is dan meetbaar met een universeelmeter. Resultaat is dat het gemeten gewicht van 5 kg ca 40 gram verloopt binnen 2 uur. Dat is niet echt om over naar huis te schrijven.   

De weegschaal kan 150 kg meten en met de 500x versterking meet ik ca 56 millivolt voor 5 kg gewicht. Daarmee kun je terugrekenen dat de drukopnemer een spanning produceert van ca 20 nanovolt per gram. Met een verloop van 400 nv per maand en 2000 nV per  ºC kun je al zien dat er al 20 gram per maand verloop is en nog eens 100 gram per  ºC omgevingstemperatuur variatie van de elektronica. 

Het verloop van de druksensor is onbekend.
Een en ander laat zien dat de elektronica beter moet, oa  slimme autozero schakeling rond de OP07 is zeker nodig. Als het meezit (als de sensor het toelaat) kun je dan misschien 10 gram nauwkeurigheid halen op de 50 kg. Dan kun je voor 50 liter bier binnen 0.2% de SVG volgen.
Of dat gaat lukken is echter nog zeer de vraag.

[Albertus]

Na wat experimenteren bleek dat de opstelling van sensor en HX711 temperatuurgevoelig was en bovendien was er een "zwabberen"van de meetwaarden die niet temperatuurgerelateerd was.
Ik heb een DS18B20 tegen het aluiminium van de weegsensor gemonteerd om te proberen een temperatuurcorrectie te maken. Het "zwabberen van de meetwaarden was verdwenen toen ik het aluminium van de sensor met GND verbond en de HX711 met koperfolie had afgeschermd (er bestaan ook HX711 modules waarbij het IC is afgeschermd: "Anti-Jamming").
Vandaag eens kijken of temperatuurcorrectie voldoende nauwkeurigheid biedt.

Bert

[hansHalberstadt]

Na wat experimenteren bleek dat de opstelling van sensor en HX711 temperatuurgevoelig was en bovendien was er een "zwabberen"van de meetwaarden die niet temperatuurgerelateerd was.
Ik heb een DS18B20 tegen het aluiminium van de weegsensor gemonteerd om te proberen een temperatuurcorrectie te maken. Het "zwabberen van de meetwaarden was verdwenen toen ik het aluminium van de sensor met GND verbond en de HX711 met koperfolie had afgeschermd (er bestaan ook HX711 modules waarbij het IC is afgeschermd: "Anti-Jamming").

Volgens de HX711 spec heb je 6 nV/ ºC temperatuur drift. Dat is minder dan een gram fout per  ºC temperatuurvariatie, echter een input offset drift van 200 uV vergeleken met een gevoeligheid van ca 20 nV per gram lijkt me een paar ordegrootttes te slecht om continue te kunnen wegen.
Ik vrees dat de HX711 dus alleen geschikt is om te meten binnen enkele seconden na zeroing.
     

[Albertus]

Ik vrees dat de HX711 dus alleen geschikt is om te meten binnen enkele seconden na zeroing.

Ja dat vrees ik ook. Ik krijg de zaak niet stabiel, de afwijking hang namelijk ook nog af of de sensor opwarmt of aan het afkoelen is.
Hoewel de fout binnen de +/- 0,2 gram (op de 100) blijft vind ik dat niet voldoende om SG metingen mee te doen. Met name voor het einde van de vergisting is de foutmarge te groot.

Toch wel weer een leuk experiment.

Bert

[hansHalberstadt]

Ja dat vrees ik ook. Ik krijg de zaak niet stabiel, de afwijking hang namelijk ook nog af of de sensor opwarmt of aan het afkoelen is.

Ik zal vanavond eens kijken wat er gebeurt met mijn sensor bij verwarmen. Kun je een beeld krijgen hoeveel de sensor bijdraagt aan de afwijking? voordeel van een gistingskast is wel dat je juist te omgevingstemperatuur strak regelt.

Als ik toesta om de zaal te nullen dan ga ik het zeker halen binnen 10 gram stabiel. Nullen kan denk ik redelijk simpel met het type weegschaal die ik heb waarbij de mechanische constructive het gewicht op de 4 hoekpunten sommeert voor 1 sensor. er zit een arm in met overbrenging 1:15, dus een simple motortje met schroefdraad en een moertje wat als een soort krik werkt en met 2 uswitches voor eindstand detectie  kan tijdelijk het drukpunt op de sensor optillen om te nullen. daarna het motortje andersom laten draaien om het drukpunt weer vrij te geven om te wegen.
 

[Albertus]

Ik zal vanavond eens kijken wat er gebeurt met mijn sensor bij verwarmen. Kun je een beeld krijgen hoeveel de sensor bijdraagt aan de afwijking? voordeel van een gistingskast is wel dat je juist te omgevingstemperatuur strak regelt.

Ik heb de sensor en het IC ook apart verwarmd door er een lamp boven te houden. De meeste afwijking ontstond in de sensor.
Bij gebruik van een nulstelling en stabiele temperatuur moet het wel lukken lijkt me.

Bert

[hansHalberstadt]

Ik heb de sensor en het IC ook apart verwarmd door er een lamp boven te houden. De meeste afwijking ontstond in de sensor.

Een lamp geeft wel een te pessimistisch beeld denk ik omdat die het IC of de sensor van 1 kant aanstraalt en daardoor veel meer temperatuurgradienten en daardoor mechanische spanningen geeft. daar is een IC en sensor heel gevoelig voor. in een gistingskast heb je veel meer geleidelijke temperatuurverschillen. Je zou een beter beeld krijgen door het spul in de gistingskast te zetten, bv eerst een uur op 20 en dan een uur op 30 ºC.

Je kunt ook nog de HX711 inputs via een reedrelays omschakelen tussen de 2brug outputs en beide aan dezelfde brugtak (=0V deltaV) en dan de daarvan de digitale waarde bepalen en verrekenen met de meetwaarde voor 2brug outputs. Dan heb je de HX711 feitelijk geautozerod, alleen de meetbrug zelf niet.
       

[Albertus]

Een lamp geeft wel een te pessimistisch beeld denk ik omdat die het IC of de sensor van 1 kant aanstraalt en daardoor veel meer temperatuurgradienten en daardoor mechanische spanningen geeft. daar is een IC en sensor heel gevoelig voor. in een gistingskast heb je veel meer geleidelijke temperatuurverschillen. Je zou een beter beeld krijgen door het spul in de gistingskast te zetten, bv eerst een uur op 20 en dan een uur op 30 ºC.

   

De lamp heb ik alleen gebruikt om mogelijke verschillen in temperatuurafhankelijkheid tussen het ic en de sensor te kunnen zien. Alle andere temperatuur experimenten voerde ik uit door de verwarming in de kamer laag (16 ºC) of hoog (25 ºC) te zetten. Een gistkast zal dat niet verbeteren.
Misschien ga ik toch nog kijken naar een opstelling waarbij ik de nul-stelling gebruik, hoewel ik niet verwacht dat de temperatuurstabiliteit dan beter is.

Bert 

[hansHalberstadt]

Wegens andere prio moet ik dit project voorlopig helaas even aan de kant zetten.
Ik kom er nog op terug als ik er weer tijd aan kan besteden.

[Albertus]

Jammer dat je moet stoppen.

Mijn idee blijkt niet nauwkeurig genoeg. Ik heb de opstelling in de gistkast gezet (uitlezing via LAN) om bij een gelijkblijvende temperatuur de metingen te kunnen doen na nulstelling.
Hoewel de proef nu stabielere resultaten opleverde was de nauwkeurigheid (ong ± 0,2 op 100) niet voldoende. Op naar het volgende experiment.

Wel leuk om te zien dat de STC-1000 de temperatuur tot op 0,1 ºC gelijk houdt.

Bert

[hansHalberstadt]

Naast het rekstrookje als basis voor een weegschaal is er ook nog een ander principe gebaseerd op een trillende snaar.
zie bv www.dspe.nl/cms_file.php?fromDB=418&forceDownload
Vergelijk het maar met een gitaarsnaar. Hoe hoger de spanning, hoe hoger de toon.
het blijkt nu dat de toonhoogte 1% verandert als de spanning (het gewicht waarmee je de snaar belast) 2% verandert.
het mooie is dat frequentie heel goed te meten is met computers.
Nog nauwkeuriger wordt het als je 2 snaren gebruikt. 1 met een referentiegewicht eraan en 1 met het te meten gewicht.
Daarmee kun je gemeenschappelijke fouten elimineren (bv lengte verandering van de inklempunten en temperatuurverandering)
Ik verwacht dat het mogelijk is om met dit principe op een heel nauwkeurige manier de SVG te meten met relatief simpele elektronica.

[Albertus]

O, wordt dat bedoeld met de snarentheorie    .

Ik ben benieuwd naar de nauwkerigheid en vooral naar de temperatuurstabiliteit. Als de snaar uitzet/krimpt verandert de lengte en dus de frequentie, softwarematig corrigeren? Met twee gewichten ben je dat probleem ook kwijt.

Bert

[hansHalberstadt]

O, wordt dat bedoeld met de snarentheorie    .

Ja, gelukkig werkt deze snaartheorie maar in 1 dimensie. Gisting volgen met de gitaar dus ipv bellenteller.

Als de snaar uitzet/krimpt is dat niet zo erg. Het idee is dat hij op een rolletje loopt dus als hij uitzet blijft de afstand wel hetzelfde. De afstand tussen rolletje en inklempunt is wel van belang. Dat kan door temperatuurvariaties ook variëren, maar als je het met 2 snaren doet is dat effect gemeenschappelijk dus valt er weer uit. Je kunt dan de verschilfrequente meten tussen de 2 snaren.
Het idee is dat de snaren door een elektronisch circuit in oscillatie gehouden worden.

[seed7]

"klinkt" heel erg naar Coriolis meters, daar bepaal je de verandering in resonantie frequentie van een met vloeistof gevulde buis. Daarmee kun je naast de massa stroom ook de densiteit bepalen (b.v. Brooks Quantim)

Ingo

[hansHalberstadt]

Inmiddels weer een oude weegschaal beschikbaar met 4 opnemers, aangesloten op mijn al eerder gebruikte versterkertje van 500x



Afgesteld op 1000 mV zonder gewicht en geeft dan 1057 mv aan met 3850 gram erop.