Topic: CO2 meten met turbine flowmeter

[hansHalberstadt]

Vanavond is de flowmeter gestopt. Er komt nog wel een klein beetje koolzuur uit, ca 1 belletje in 10 seconden in het waterslot. Dat laatste restje van de gisting kan de flowmeter nu dus niet meemeten. Maar omdat het verband tussen flow en toerental lineair lijkt te zijn is er nog wel een mogelijkheid om door te meten tot het einde: via een klepje de CO2 naar de flowmeter stoppen. Dan bouwt er wat CO2 op in het gistingsvat wat daarna vrij komt en dan wel voldoende volume heeft om de flowmeter te laten draaien. Pulsemode zogezegd. Net getest door het slangetje bv 20 seconden dicht te houden en dan een paar seconden open. Dan gaat de turbine weer lopen en dus meten. Zo'n klep je kun je simpel aansturen vanuit de verwerkingsunit, bv Arduino. klepje sluiten als het toerental te laag wordt voor bv 20 seconden. Dan openen tot het toerental weer te laag wordt en dat zo herhalen. Als het toerental niet voldoende oploopt dan het klepje langer dicht houden. Dat is allemaal simpel via software te besturen. Sls de turbine draait dan gewoon pulsen tellen en flow meten.

[Nick H.]

Je zou het misschien ook eens kunnen proberen meet een verschildruksensor met zeer klein meetbereik in een leiding met een soort van restrictor. Ik denk dat ik wel een aantal sensoren kan bedenken / vinden.
En ik vind het heerlijk dat je zo experimenteert. Ik lees het graag.

 

[hansHalberstadt]

Je zou het misschien ook eens kunnen proberen meet een verschildruksensor met zeer klein meetbereik in een leiding met een soort van restrictor. Ik denk dat ik wel een aantal sensoren kan bedenken / vinden.
En ik vind het heerlijk dat je zo experimenteert. Ik lees het graag.

 

Dat is in dit topic al eens uitgebreid aan bod gekomen.
https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,26609.msg407156.html#msg407156
nadeel was dacht ik dat het qua contructie al snel ingewikkeld werd en ook de vraag of je er de zeer lage flow aan het eind van de gisting mee kunt meten.

[Nick H.]

Dat is in dit topic al eens uitgebreid aan bod gekomen.
https://www.hobbybrouwen.nl/forum/index.php/topic,26609.msg407156.html#msg407156
nadeel was dacht ik dat het qua contructie al snel ingewikkeld werd en ook de vraag of je er de zeer lage flow aan het eind van de gisting mee kunt meten.

Dat het eerder aan bod was, wist ik niet. Er zijn sensoren die een meetbereik hebben van 0 tot 0,25 mbar (25 Pascal) en dat zelfs met een nauwkeurigheid tot 0,25% van het volle meetbereik (dus 0,000625 mbar nauwkeurig). Die heb ik ooit toegepast in farmaceutische fabrieken.
Het lijkt dus wel mogelijk, maar niet toepasbaar voor onze hobby.
 

[hansHalberstadt]

Nog even wat verder geexperimenteerd met zeer lage flows zoals aan het einde van de gisting voorkomen. pulserend aansturen via een klepje kan wel, maar het meetprincipe is alleen lineair zolang de turbine met een constant toerental draait. dus aan het einde van de gisting gaat dat fout. Je kunt dat wel weer kalibreren of werken met eerst druk opbouwen tot een goed gedefinieerde waarde en dan meten tot de druk weer weg is, maar dan wordt het toch weer wat lastiger allemaal. Resultaat tot nu toe is dat het een leuk idee is  maar helemaal aan het einde van de gisting kan de flowmeter het niet goed volgen. Verder onderzoek naar pulserend werken kan dus wel, maar vraagt om veel aanvullend onderzoek. Misschien zijn er dus betere methodes te bedenken om tot een simpele oplossing te komen. een aquarium luchtpomp met balg en microswitch bijvoorbeeld, of een compressor met goed bepaald volume per slag
   

[Rinus]

Heeft iemand ervaring met CO2 sensoren? K30 lijkt een mooie sensor maar te duur voor de meeste hobbyisten.
MH-Z14 lijkt een goed alternatief. Iemand een suggestie?
Het idee is nu om er 2 te gebruiken; 1 als omgeving lucht sensor ter compensatie en de tweede om het lucht mengsel met het vergistingsvat te meten. Een kleine fan zou de buiten lucht kunnen toevoegen (via een stof filter lijkt mij verstandig)

[hansHalberstadt]

Heeft iemand ervaring met CO2 sensoren? K30 lijkt een mooie sensor maar te duur voor de meeste hobbyisten.
MH-Z14 lijkt een goed alternatief. Iemand een suggestie?
Het idee is nu om er 2 te gebruiken; 1 als omgeving lucht sensor ter compensatie en de tweede om het lucht mengsel met het vergistingsvat te meten. Een kleine fan zou de buiten lucht kunnen toevoegen (via een stof filter lijkt mij verstandig)

De grootste onnauwkeurigheid zal denk ik zijn hoe je een exact gedoseerde hoeveelheid lucht gaat bijmengen tot je in het meetbereik komt van de sensor. Je moet dan terug van 100% CO2 naar een paar % CO2 bij gistingspiek tot misschien wel een factor 100 lager bij einde gisting. Ik zou dus eerst dat probleem oplossen als ik jou was en als je daar een oplossing voor hebt pas de sensor kopen, want het een kan niet zonder een oplossing voor het ander. Een fan om lucht toe te voeren zal erg onnauwkeurig zijn vrees ik.

[Rinus]

De grootste onnauwkeurigheid zal denk ik zijn hoe je een exact gedoseerde hoeveelheid lucht gaat bijmengen tot je in het meetbereik komt van de sensor. Je moet dan terug van 100% CO2 naar een paar % CO2 bij gistingspiek tot misschien wel een factor 100 lager bij einde gisting. Ik zou dus eerst dat probleem oplossen als ik jou was en als je daar een oplossing voor hebt pas de sensor kopen, want het een kan niet zonder een oplossing voor het ander. Een fan om lucht toe te voeren zal erg onnauwkeurig zijn vrees ik.

Zou een 0-nul meting dan niet voldoende zijn? Dus eerst een bias meting zonder CO2 mengsel beide sensoren zouden dan ook dezelfde waarde moeten afgeven. Volgens mij heb je dan alleen nog een afwijking van de variatie luchtstroom  tijdens de vergisting cyclus zelf bijvoorbeeld door het luchtfilter wat enigszins vervuild of de fan slijtage.
Ik denk dat die variatie gedurende een enkele cyclus te verwaarlozen is, toch?

[hansHalberstadt]

Zou een 0-nul meting dan niet voldoende zijn? Dus eerst een bias meting zonder CO2 mengsel beide sensoren zouden dan ook dezelfde waarde moeten afgeven. Volgens mij heb je dan alleen nog een afwijking van de variatie luchtstroom  tijdens de vergisting cyclus zelf bijvoorbeeld door het luchtfilter wat enigszins vervuild of de fan slijtage.
Ik denk dat die variatie gedurende een enkele cyclus te verwaarlozen is, toch?

Misschien. Hangt er ook een beetje vanaf wat voor fan het is en op wat voor spanning je die aansluit. 230V net varieert bijvoorbeeld in spanning. 5V USB of andere DC adapter varieert waarschijnlijk vrijwel niet. Maar al met al lijkt het me ook geen goedkope oplossing. In dit topic ben ik op zoek naar de simpelste en goedkoopste oplossing die ook nog doet wat hij moet doen.
Turbine was mooi, maar kan het laatste stukje niet meten zonder toch weer ingewikkelder te worden. Compressortje van een tientje + een balgje met schakelaar en klein beetje elektronica  kan het wel. Ik denk dat je de CO2 sensor qua complexiteit en kosten daarmee moet gaan vergelijken. Nauwkeurige CO2 sensoren zijn duur.

[Rinus]

Sensoren kosten ca € 20 per stuk arduino + fan + usb adapter kom je op ca 20+20+10+5+5= € 60 ik ga toch eens experimenteren...

[Nick H.]

Misschien. Hangt er ook een beetje vanaf wat voor fan het is en op wat voor spanning je die aansluit. 230V net varieert bijvoorbeeld in spanning. 5V USB of andere DC adapter varieert waarschijnlijk vrijwel niet. Maar al met al lijkt het me ook geen goedkope oplossing. In dit topic ben ik op zoek naar de simpelste en goedkoopste oplossing die ook nog doet wat hij moet doen.
Turbine was mooi, maar kan het laatste stukje niet meten zonder toch weer ingewikkelder te worden. Compressortje van een tientje + een balgje met schakelaar en klein beetje elektronica  kan het wel. Ik denk dat je de CO2 sensor qua complexiteit en kosten daarmee moet gaan vergelijken. Nauwkeurige CO2 sensoren zijn duur.

De simpelste oplossingen blijven meestal toch de beste. Een flowmeting via verschildruk moet lukken met deze componenten. Met een restrictor met 0,004 inch (0,1016 mm) diameter blijf je toch wel heel erg lang een stroming houden bij zeer lage druk en een sensor met een meetbereik van 25 mmH2O en een nauwkeurigheid van 0,5% van dat meetbereik ( 0,125 mmH2O)  en een goede meting tot NUL drukverschil vanwege de capacatieve meetcel.
Het blijft natuurlijk jullie uitdaging om er iets van te knutselen, maar gezien jullie inventiviteit en ervaring moet dat goed komen.

URL=https://www.wiki-hobbybrouwen.nl/uploads/pics/cccd3c7748e6655d264ae82be220eb9d.JPG][/URL]

[hansHalberstadt]

Sensoren kosten ca € 20 per stuk arduino + fan + usb adapter kom je op ca 20+20+10+5+5= € 60 ik ga toch eens experimenteren...

Gewoon proberen. Kijken hoe ver je kunt komen.

[hansHalberstadt]

De simpelste oplossingen blijven meestal toch de beste. Een flowmeting via verschildruk moet lukken met deze componenten. Met een restrictor met 0,004 inch (0,1016 mm) diameter blijf je toch wel heel erg lang een stroming houden bij zeer lage druk en een sensor met een meetbereik van 25 mmH2O en een nauwkeurigheid van 0,5% van dat meetbereik ( 0,125 mmH2O)  en een goede meting tot NUL drukverschil vanwege de capacatieve meetcel.
Het blijft natuurlijk jullie uitdaging om er iets van te knutselen, maar gezien jullie inventiviteit en ervaring moet dat goed komen.

URL=https://www.wiki-hobbybrouwen.nl/uploads/pics/cccd3c7748e6655d264ae82be220eb9d.JPG][/URL]

Dit zijn instrumenten van rond de 1000 euro nieuw als ik het even snel opzoek. Wel simpel dus maar niet goedkoop. 2e hands misschien wel goedkoper, maar de vraag is dan  wat je krijgt. Ik houd het voorlopig toch even bij onderdelen rond 10 euro op basis van een zuiger.

[Scorpionrose]

Dit zijn instrumenten van rond de 1000 euro nieuw als ik het even snel opzoek. Wel simpel dus maar niet goedkoop. 2e hands misschien wel goedkoper, maar de vraag is dan  wat je krijgt. Ik houd het voorlopig toch even bij onderdelen rond 10 euro op basis van een zuiger.

Voor 1000 euro kan ik eerst wel andere dingen bedenken die ik zou willen aanschaffen voor deze hobby.

[hansHalberstadt]

Vanavond verder gegaan met een injectiespuit als zuiger samen met een motor met vertraging uit een oude ijsblokjesmachine. Allemaal gratis afgedankt spul dus. Deze levert 16 x 47cm2=752 cm3 per minuut max. Die kan een gisting volgen van 40 liter van SG 1100 naar SG1020 in 1.5 dag. Zo snel zal het zelfs tijdens de gistingpiek niet gaan als het goed is.
Er komt een balgje tussen van alufolie wat geplakt zit met siliconenkit op een bodem van een afgezaagd emmertje van polypropyleen. Dat balgje bedient een microswitch die de motor uitschakelt als er meer volume wordt afgevoerd dan er aangemaakt wordt. En ook nog een oude fietscomputer gekoppeld aan het draaimechanisme zodat elke omwenteling (= 47 ml) geregistreerd wordt. 47 ml = 94 mg koolzuur en dat komt uit  194 mg suiker. als je voor de wielomtrek dus 194 cm invult dan geeft de fietscomputer direct het aantal grammen vergiste suiker 1 km (1000 meter) komt dan dus overeen met 100 g vergiste suiker. Die oude fietscomputer had ik ook nog liggen.   

Van de injectiespuit heb ik de zuiger omwikkeld met een aantal lagen teflontape, zodat die heel soepel loopt en hopelijk niet slijt (zoals het zwarte rubber wel doet)



Ik zal hier wel een afgesplitst topic van maken.

[Scorpionrose]

Vanavond verder gegaan met een injectiespuit als zuiger samen met een motor met vertraging uit een oude ijsblokjesmachine. Allemaal gratis afgedankt spul dus. Deze levert 16 x 47cm2=752 cm3 per minuut max. Die kan een gisting volgen van 40 liter van SG 1100 naar SG1020 in 1.5 dag. Zo snel zal het zelfs tijdens de gistingpiek niet gaan als het goed is.
Er komt een balgje tussen van alufolie wat geplakt zit met siliconenkit op een bodem van een afgezaagd emmertje van polypropyleen. Dat balgje bedient een microswitch die de motor uitschakelt als er meer volume wordt afgevoerd dan er aangemaakt wordt. En ook nog een oude fietscomputer gekoppeld aan het draaimechanisme zodat elke omwenteling (= 47 ml) geregistreerd wordt. 47 ml = 94 mg koolzuur en dat komt uit  194 mg suiker. als je voor de wielomtrek dus 194 cm invult dan geeft de fietscomputer direct het aantal grammen vergiste suiker 1 km (1000 meter) komt dan dus overeen met 100 g vergiste suiker. Die oude fietscomputer had ik ook nog liggen.   

Van de injectiespuit heb ik de zuiger omwikkeld met een aantal lagen teflontape, zodat die heel soepel loopt en hopelijk niet slijt (zoals het zwarte rubber wel doet)

Schitterend hoe jij dit bedenkt. De Willie Wortel van dit forum

[hansHalberstadt]

O ja nog vergeten er komen 2 fietsventieltjes in in combinatie met een tstukje. Die zorgen ervoor dat er niets terug kan stromen zuiger in via het 1e ventieltje en zuiger uit via het 2e.
Na kalibratie van het exacte volume per slag kun je denk ik binnen een procentje nauwkeurig de koolzuurproductie volgen.
Dat lukt niet zo nauwkeurig met de turbineflowmeter en ook niet met koolzuursensoren of drukverschilsensoren. en het kost ook nog eens vrijwel niets. 

[hansHalberstadt]

   

Eigenlijk was ik op zoek naar deze bij de Action vanmorgen waar de 7.5 euro zouden kosten volgens de site. Maar niets bij de Action dus in Malden, ook niet bij de andere winkels waar ik dacht een kans te maken. Wel bij de Karwei, maar daar vroegen ze 27 euro, dus bijna 4 x te duur. Dus toen maar zelf wat gefabriceerd met wat ik nog had liggen en nog goedkoper ook. Maar deze pompjes doen het volgens mij wel perfect en kun je mogelijk op 5V aansluiten ipv 12 zodat de boel wat rustiger draait en minder stroom verbruikt. Dus meer voor een algemeen bouwproject met standaard componenten. 

[hansHalberstadt]

Inmiddels zo'n compressor pompje gekocht bij de action voor 7,95. het slagvolume heb ik gemeten en is ca 2 ml/slag. De minimale spanning waarbij hij nog draait is ca 1.8 Volt en dan trekt hij ca 1A. bij 2.25V draait hij heel rustig met ca 8 omwentelingen per seconde en trekt dan ook ca 1A.  dus 16 ml/s.
Een gistingspiek met 40 liter wort levert maximaal ca 5 ml/s, dus dan zou je al voldoende hebben om 100 liter gistende wort te volgen.

Als het pompje geen druk hoeft te leveren is het slagvolume behoorlijk precies na kalibratie. voor de registratie moet je het aantal slagen tellen. dat kan heel makkelijk met een lasertje en een fotocel en een Arduino. Het lasertje kun je simpel door de opening aan de zijkant laten schijnen door het pad wat de zuiger volgt. Zo wordt de laserstraal 1 x per slag onderbroken door de zuiger. Alleen nog een balgje en een microswitch nodig om de pomp automatisch aan en uit te zetten op basis van overdruk in het kastje (ca 1-2 mm waterkolom) en een kastje waar het pompje luchtdicht in kan omdat er geen aparte invoer inzit.

Een gaatje door de wand voor afvoer slang, aanvoerslang en elektrisch kabeltje  voor de power en signalen.
   

[hansHalberstadt]

toch maar besloten om er een lichtsluis op te monteren en de manometer eraf te zagen zodat een mooi compact geheel overblijft zonder overbodige zaken. er past mooi een siliconenslang over de afvoer.
De lichtsluis kan via arduino werken inclusief het nog te bouwen balgje en de Arduino kan ook de motor besturen via een powermosfet.

het stukje plastic voor de lichtsluis is op de zuigerstangetje gelijmt met hotmelt. prima spul.

[hansHalberstadt]

Gisteren de lichtsluis aangesloten op 5 V met weerstand voor de LED kant en getest (180 Ohm 20 mA) en de uitgang (5 k) Er moest nog wel een stukje alutape over het plastic flapje geplakt omdat het plaatje plastic het (infrarode) licht van de LED niet helemaal tegenhield. (Spanning ging maar van 5 naar 3 V) met alu flapje ging hij mooi van 5 V naar 18 mV. Nu kan ik verder met de Arduino om de pulsen te tellen en de interface naar de computer te maken. Het idee is om alle meetdata in de arduino op te slaan en te uploaden naar de computer elke keer dat ik die even aansluit op de USB.
Het idee is om steeds bv 10000 pulsen te tellen (=40 gram koolzuur= 80 gram vergiste suiker) en dan de betreffende tijd in een array op te slaan. Die array stuur ik dan over naar de computer en weet dan precies op welk moment ik hoeveel koolzuur en suiker heb omgezet. Hoe meer pulsen per tijdsregistratie, hoe meer geheugen nodig in de arduino. Maar je hebt aan bv 100 meetpunten al meer dan genoeg. Dat past er makkelijk in. 

[hansHalberstadt]

Inmiddels weer een stapje verder.
De compressor in het bestaande omhulsel gemonteerd met alles eraf gezaagd wat niet nodig is en gelijmd met hotmelt.


De lichtsensor aangesloten op de Arduino en de eerste werkende code geschreven voor Arduino en computer.
Met deze code kan ik op dit moment 600 meetpunten opslaan in de arduino zonder dat deze verbonden hoeft te zijn met de computer. elk meetpunt geeft de tijd die verstreken is op het moment dat er een nieuwe serie van n CO2 pulsen geteld is. De tijd loopt dan sinds powerup van het bordje. En is instelbaar bv 10,100,1000 of 10000 pulsen. elke puls is ca 2 ml CO2, dus 1000 pulsen is 2 liter koolzuur en dat is weer ca 4 gram koolzuur ontstaan uit ca 8 gram vergiste suiker.

Dus met 1000 pulsen en 600 punten kun je 600 x 8 = 4800 gram suiker meten met een resolutie van 8 gram vergiste suiker per meetpunt en dat komt weer grofweg overeen met het vergisten van brouwsel met 11 kg mout (25 liter wort met SG = 1120) Voor grotere hoeveelheden kun je dus bv 2000 pulsen kiezen.

Je kunt de arduino op elk willekeurig moment even uitlezen door hem aan de computer te koppelen via USB. Het programma (nu nog een testversie) detecteerd automatisch of de arduino is aangesloten en leest dan alle opgeslagen punten in.

Verder kun je met het programma  'n' instellen en of de arduino het resultaat weergeeft in seconden of minuten (of straks misschien nog uren) hij kan maximaal 65535 (2 bytes) seconden of minuten bijhouden.
Dat is dus 18.2 uur in seconden of 45 dagen als je in uren rekent.
45 dagen is in principe altijd voldoende voor het volgen van een een gisting.

Zie onderstaand plaatje voor het testprogramma.
Linker plaatje is na tellen van 3 puls series in dit voorbeeld op t = 466 s, 515 s en 516 s. Elke puls serie is hier 10 compressorslagen.
Rechterplaatje is het programma zonder USB aangsloten. (Dan is alles qua instelknopjes dus geblokkeerd)
   


Volgende stap is de compressor in een luchtdicht kastje maken met een balgje en microswitch.

[sunlight]

Goed bezig.

[hansHalberstadt]

Nu de zaak zo draait dat ik wat kan meten heb ik via een fles met water op zijn kop en slang wat volumemetingen gedaan. Het gemeten volume was 1115 ml. Daarna met verschillende spanningen gekeken hoeveel verschil je krijgt in gemeten volume. Aanname was 2 ml per slag, dus dat is nog niet getuned.
Het volume is een beetje afhankelijk van het motortoerental. Dat komt waarschijnlijk omdat het zuigertje in de aanzuigslag lucht aanzuigt via een klepje in de zuiger en door de snelheid weer wordt dichtgedrukt.
Daarnaast scheelt het ook nog iets of je continue pompt of af en toe een aantal slagen. als met al denk ik bij aansluiten op 5 Volt DC en een balgje met bv 200 ml pompen per keer (ca 100 slagen, aan te sturen via arduino) dat eea wel zodanig reproduceerbaar wordt dat je binnen 1 a 2% het CO2 volume kunt meten.   

Grafiekje geeft horizontaal de tijd in seconden en verticaal het gemeten volume met aanname 2 ml per slag.

[Rinus]

Korte update: de eerste CO2 sensor is binnen, wachten op de tweede en veel tijd om de software te schrijven plus een plan maken voor de airflow en mix verhouding...
Wellicht is het tegen die tijd het wel wat chiquer uit respect voor de starter van dit topic om een nieuw topic te starten voor de oplossing die ik wil uit proberen.