Alternative Drucksensoren
Armin Rohnen, 07.03.2023
Anstelle des Signaleingangs Leitwert oder Wassereingangstemperatur soll ein AVS Römer Drucksensor 0 bis 16 bar an die Messwertplatine angeschlossen werden. Ungeklärt ist der Anschluss der 5 Volt Versorgungsspangung des Sensors. Der Sensor ist bereits in der Labormaschine in einem toten Leitungsstrang verbaut. Die Leitungsführung dahin sollte allerdings begradigt werden.
Florian Todenhagen, 14.02.2023
In der labortechnischen Maschine gibt es einen Anschluss für einen Drucksensor, der zurzeit nicht genutzt wird. An diesem soll ein Drucksensor von AVS-Römer angeschlossen werden, um den Leitungsdruck zwischen den Magnetventilen Y06 und Y07 in [64] zu erfassen.
Felix Kistler, 10.01.2023
Für den mechanischen Anschluss verfügt der Sensor über ein G1/4“-Gewinde.
Um die Schraubverbindung zwischen Brühgruppeneinsatz und Sensor abzudichten, wird der Sensor eingeklebt. Als Klebstoff für die Serienfertigung wurde der Loctite EA 9480 definiert, weil dieser über eine Lebensmittelzertifizierung verfügt. Die Klebverbindung muss über 24 Stunden aushärten, bevor die Verbindung voll belastet werden kann.
Sobald der Drucksensor mit der Brühgruppe in die Labormaschine eingebaut ist, muss eine Kalibrierung des Sensors mit der verbauten Elektronik erfolgen.
Am 22.12.2022 wurde der Drucksensor in den Brühgruppeneinsatz der angepassten Brühgruppe eingeklebt. Für den Prototypenbau wurde als Kleber der Loctite EA 9466 verwendet, der keine Lebensmittelzertifikation aufweist. Im weiteren Projektverlauf sollte jedoch unbedingt der Loctite EA 9480 verwendet werden, der über eine Lebensmittelzertifikation verfügt.
Nach dem Einkleben erfolgte der Verbau der angepassten Brühgruppe in die labortechnische Espressomaschine und die Verkabelung des Drucksensors mit der Spannungsmessplatine. Der SEEED Drucksensor wird an IN1 der Messplatine des STM32-Boards angeschlossen. Die 5 V Versorgungsspannung werden über die Basisplatine bezogen.
Kabelbelegung
Rot: Versorgungsspannung 5 V
Schwarz: Masse
Gelb: Ausgangssignal zwischen 0,5 und 4,5 V
Die Pinbelegung auf der Spannungsmessplatine konnte von dem vorherig verbauten Drucksensor von AVS Römer übernommen werden.
Felix Kistler, 19.12.2022
Für einen ersten Funktionstest wurde der SEEED-Sensor mittels der Druckmessvorrichtung überprüft. In dieser Druckmessvorrichtung ist ein Referenzdrucksensor verbaut. Der Referenzdrucksensor hat einen physikalischen Messbereich von 0 – 40 bar und einen elektrischen Messbereich von 0 – 10 V. Zur Überprüfung der Funktionalität werden beide Sensoren mit einer externen Spannungsquelle versorgt und mit der NI-9219-Messkarte verbunden. Nach dem manuellen Aufpumpen mit einer Handpumpe werden die Messwerte der beiden Sensoren in der Messvorrichtung verglichen.
| Sensor | Elektronischer Messbereich | Physikalischer Messbereich | Umrechnungsfaktor |
|---|---|---|---|
| SEEED | 0,5 - 4,5 V | 0 - 12 bar | 4 V/12 bar = 1 V/3 bar |
| Referenz | 0 - 10 V | 0 - 40 bar | 40 V/10 bar = 4 V/bar |
Für den Messbereich von 0 bis 13 bar wird in 0,5 bar Schritten eine Messung von 30 Sekunden bei 5 V Versorgung durchgeführt. Durch Gegenüberstellung der Spannungswerte des SEEED-Sensors und der Druckwerte des Referenzdrucksensors ergibt sich eine Kennlinie, die der Umwandlung der Messwerte dient. Da die Stromversorgung im Betrieb Schwankungen unterliegen kann, muss evaluiert werden, wie sich der SEEED-Sensor unter einer verringerten Versorgungsspannung von 4,5 V verhält.
Eine Verminderung von 0,5 V in der Versorgungsspannung resultiert in einer höheren Steigung der Kennlinie. Es ist ein leichter Offset bei der Kennlinie von 4,5 V an der unteren Messgrenze erkennbar. Durch die verringerte Versorgungsspannung von 4,5 V ergibt sich ein verminderter elektrischer Messbereich von 0,45 bis 3,81 V. Der Spannungsoffset verschiebt sich um 0,05 V auf 0,45 V und der Verstärkungsfaktor ändert sich zu 0,305 V/bar.
Die statistische Auswertung der Kennlinienermittlung mit 5 V Speisespannung ergab für eine Aussagewahrscheinlichkeit von 95,45 % +/- 9,867 mV/bar, was als hinreichend angesehen wird. Für den ordnungsgemäßen Betrieb des Sensors muss auf eine stabile Versorgungsspannung sowie auf eine saubere Schirmung geachtet werden.
Felix Kistler, 06.12.2022
Nachdem im Sommersemester 2022 festgestellt wurde, dass der gegenwärtig verbaute Drucksensor von B+B nicht den Qualitätsanforderungen genügt, muss ein neuer Drucksensor von einem alternativen Hersteller in die angepasste Brühgruppe implementiert werden. Nach der Recherche wurde ein Drucksensor des Herstellers SEEED Studio für den Prototypen der angepassten Brühgruppe definiert. Im Sommersemester 2022 wurden drei Drucksensoren von SEEED Studio über mouser.de bestellt und liegen vorrätig im Labor.
Gegenwärtig wird an der Implementierung des Drucksensors in den Brühgruppeneinsatz der angepassten Brühgruppe gearbeitet.
Armin Rohnen, 13.05.2022
Bei den verwendten keramischen Drucksensoren von B+B Sensors lösen sich die Kabel und der Fertigungsprozess Kleben ist sehr unsicher.
Für eine weitere Nutzung der Sensoren ist zu klären ob eine Sicherung der Kabel ggf. bezug von Sensoren mit angelötetem anstelle aufgeklebten Kabel möglich ist.
Im weiteren ist eine Alternative zu ermitteln. Hierbei ist die Kostensituation zu beachten.