Apparatebau (Haber-Bosch u. a.)

[MarbsLab]

wie Temperaturstabil sind so Potis, von wegen Temperaturdrift?

Microchip schreibt hierzu in "Comparing Digital Potentiometers to Mechanical Potentiometers":
The range of typical drift specifications for the total resistance of the mechanical potentiometer is from ±100ppm/°C to ±300ppm/°C.

[MarbsLab]

An diesem Donnerstag mal wieder ein kleiner Schwenk zu den Amateurraketen. Hierzu habe ich eine Raketenstartsteuerung gebaut.

Dieses Mal habe ich sehr viel Zeit in das Design des Gehäuses investiert. Ich wollte einen industriellen Look, und ich denke, dass mir das auch gelungen ist . Das Gehäuse besteht aus Resin und wurde von einem meiner chinesischen Lieferanten gedruckt. Lackiert habe ich die Teile selbst.

Die Steuerung verfügt über einen Timer, der von 0 bis 60 s über die blauen Tasten eingestellt werden kann. Auf dem LCD wird zudem der Ladezustand des LiPO-Akkus angezeigt. Dies war auch nicht ganz trivial, denn der Kapazitäts-Spannungsgraph sieht so aus:

Normalerweise verwendet man beim Selbstbau von Feststoffraketenmotoren Sorbitol als Brennstoff, Kaliumnitrat als Oxidator und Eisen(III)-oxid als Katalysator. Ich komme ggf. in einem späteren Beitrag darauf zurück.

Bei der ersten Mission möchte ich Luftproben am Apogee nehmen, um zu sehen, welche Mikroorganismen sich in der Höhe (etwa 2 km) noch tummeln. Hierzu sollen eine Durchfluss-Petrischale, eine kleine Pumpe und ein Magnetventil dienen. Da ich keine Durchfluss-Petrischalen gefunden habe, werde ich sie selbst drucken. Außerdem habe ich vor, die Luftzusammensetzung zu analysieren, wo wir wieder bei den Gassensoren wären .

[MarbsLab]

Mein chinesischer Lieferant für Resin-3D-Drucke ist verdammt schnell. Innerhalb einer Woche hat man die Teile, und die Qualität lässt auch keine Wünsche offen.

Alle 3-D gedruckten Teile für die Spritzenpumpe

Einkleben des Motorachsen-Magnetadapters für den AS5600 Encoder

Halterung des Encoders mit Schrittmotor verschraubt

Encoder-Test

Halterung für die Spritze fertig montiert

Kolbenhalterung

Das Ganze mit dem Linearschlitten verschraubt

[Schnippschnapp]

hat nen Moment gedauert bis mir eingefallen ist, an wen mich das erinnert...Nichthamburger kennen den Vogel bestimmt gar nicht..

Unbenannt.JPG (10.63 KiB) 246 mal betrachtet

[MarbsLab]

Sterbehilfe mit Ketchup? Und von wegen selbstentwickelt. Ist eine alte Braun Spritzenpumpe: https://salfordscientific.co.uk/shop/la ... -600ml-hr/

[MarbsLab]

Glücklicherweise hat sich beim Designen kein Fehler eingeschlichen, so dass ich die Spritzenpumpe heute fertigstellen konnte.

Den Elektrodenhalter habe ich etwas überengineert, aber ich wollte etwas, das aussieht wie ein Roboterarm. Der Elektrodenhalter bekommt noch einen Drehteller, damit man nicht nur den boardeigenen Magnetrührer verwenden kann, sondern auch einen externen Rührer mit Heizplatte. Auf dem 3-D gedruckten Kopfteil befinden sich drei Kabeldurchführungen, um die pH-Elektrode und andere Sensoren festklemmen zu können. Diese Kabeldurchführungen funktionieren wie Quetschverschraubungen, die man immer wieder festziehen und lösen kann. So kann man die Elektrode in der Höhe verstellen; außerdem passen sie sich beim Festziehen dem Durchmesser der Elektrode an. Die Kabeldurchführungen, die es in vielen verschiedenen Größen gibt, lassen sich beispielsweise auch als Elektrodenhalter für elektrochemische Zellen verwenden .

[MarbsLab]

Wie bereits erwähnt, spendiere ich dem Titrationsautomaten einen selbstgebauten Magnetrührer. Das Gehäuse besteht aus zwei Teilen, wieder aus Resin.

Wie üblich verwende ich Gewindeeinsätze aus Messing (M3) bei den Schraubdomen. Normalerweise werden diese mit einem speziellen Lötkolben-Aufsatz in den Kunststoff eingeschmolzen. Beim Resin funktioniert das aber nicht. Es kristallisiert aus und wird dadurch sehr brüchig. Ich verwende deshalb 2-Komponenten-Epoxidharzkleber zum Einkleben der Gewindeeinsätze.

Hier ist der Motor mit 4 auf dem Motorflansch montierten Neodym-Magneten zu sehen.

Als Drehzahlsteller verwende ich wieder den erprobten 12-V-PWM-Geschwindigkeitsregler, den man für kleines Geld auf Amazon findet.

[mgritsch]

wieder aus Resin.

Was ist dieses „Resin“ eigentlich chemisch? Ansich bedeutet das Wort ja nur (Kunst-)Harz, sehr generisch.

Als Drehzahlsteller verwende ich wieder den erprobten 12-V-PWM-Geschwindigkeitsregler, den man für kleines Geld auf Amazon findet.

Meine Erfahrung mit billigen Rührgerätchen (wo mutmaßlich Ähnliches zum Einsatz kommt?):
1) man regelt mit PWM nicht die Drehzahl sondern die Leistung. Ein feiner aber sehr störender Unterschied. Um die Trägheit beim Anlauf zu überwinden muss man „übersteuern“, Störungen und Lastveränderungen (zB Zugabe von etwas Feststoff zum Auflösen, Zugabe von mehr Flüssigkeit, nicht-Newtonsche Eigenschaften der Flüssigkeit) bringen das permanent aus dem Gleichgewicht, zwischen „dreht nicht“ und „dreht schon viel zu schnell“ gibts kaum was. Ein (alter) IKA hingegen hat eine Lochscheibe über die die tatsächliche Drehzahl gemessen und geregelt wird
2) die Ansprechkurve ist sehr steil und endet bei absurd hohen Drehzahlen, vor allem im Freilauf. Selbst ohne Störeinflüsse ist es ein mühsames feinstes Gefrickel eine „gesunde“ Drehzahl einzustellen. Sobald man das Rührgut entfernt hört man den Motor schon ohne Last auf Maximum hochdrehen…

Der relativ kleine Abstand der Magnete macht sich auch bei größeren Rührstäbchen rasch bemerkbar, sie werden leicht instabil.

Gut funktionieren sie lediglich um zB im Reagenzglas mit ganz kleinem Fischchen und hoher Drehzahl zu rühren, so lala gut für Titration im 100 ml Kolben, völlig unbrauchbar für Becherglas ab 250 ml aufwärts.

[mgritsch]

Außerdem habe ich vor, die Luftzusammensetzung zu analysieren, wo wir wieder bei den Gassensoren wären .

Auf was hin möchtest du denn analysieren? Die Hauptbestandteile werden sich nicht verändern…

[MarbsLab]

Was ist dieses „Resin“ eigentlich chemisch? Ansich bedeutet das Wort ja nur (Kunst-)Harz, sehr generisch.

Nennt sich laut Hersteller 9600 Resin: https://jlc3dp.com/help/article/photose ... 9600-resin
Mehr Infos habe ich dazu leider nicht.

Ein (alter) IKA hingegen hat eine Lochscheibe über die die tatsächliche Drehzahl gemessen und geregelt wird

Die Lochscheibe ist ein billiger optischer Drehgeber. Er misst aber regelt nicht. Ich möchte wetten, dass der Motor beim IKA auch über PMW geregelt wird, nur eben mittels Closed-loop statt Open-loop. Diese Vorgehensweise ist in der Robotik gang und gäbe (Motoren mit Encoder) .

Auf was hin möchtest du denn analysieren?

O₃, CO₂ und evtl. noch Feinstaub.

[mgritsch]

Nennt sich laut Hersteller 9600 Resin

Aha, interessant. Die KI weiß dazu:

Die chemische Basis: Ein Hybrid-System
Chemisch gesehen ist Somos® 9600 kein „reiner“ Stoff, sondern ein komplexes Gemisch aus verschiedenen reaktiven Komponenten. Es basiert auf einem sogenannten Hybrid-Härtungsmechanismus, der zwei chemische Reaktionen kombiniert:
1. Acrylat-Komponente (Radikalische Polymerisation)
Ein Grossteil des Resins besteht aus Acrylat-Monomeren und -Oligomeren. Wenn UV-Licht auf das Material trifft, zerfallen die enthaltenen Photoinitiatoren in Radikale. Diese greifen die Doppelbindungen der Acrylate an und verbinden sie zu langen Ketten.
• Funktion: Sorgt fuer die schnelle Aushaertung und die initiale Festigkeit des Bauteils waehrend des Druckprozesses.
2. Epoxid-Komponente (Kationische Polymerisation)
Zusaetzlich enthalten diese Resine oft Epoxid-Harze. Hierbei werden durch das Licht Saeuren (Kationen) freigesetzt, die die Epoxid-Ringe oeffnen und vernetzen.
• Funktion: Diese Reaktion laeuft langsamer ab, sorgt aber fuer eine hoehere Praezision, geringeren Schrumpf und bessere mechanische Endwerte.

Warum diese chemische Zusammensetzung?
Die Kombination aus Acrylaten und Epoxiden wird gewaehlt, um die Nachteile der jeweiligen Einzelstoffe auszugleichen:
• Reine Acrylate schrumpfen beim Haerten stark, was zu Verzug fuehrt.
• Reine Epoxide haerten zu langsam fuer effiziente 3D-Drucker.
• Das Hybrid-Resin (9600) bietet eine hohe Detailgenauigkeit bei gleichzeitig funktionaler Belastbarkeit, wie sie fuer Schnappverbindungen (Snap-fits) oder Gehaeuseprototypen benoetigt wird.

Die Lochscheibe ist ein billiger optischer Drehgeber. Er misst aber regelt nicht.

Mammamia bist du spitzfindig natürlich regelt sie nicht alleine sondern ist Teil eines Regelkreises. Genausowenig wie dein PWM misst, daher ist er auch kein „Drehzahlsteller“ sondern allenfalls ein Leistungssteller

[MarbsLab]

Mammamia bist du spitzfindig

Liegt wahrscheinlich daran, dass ich Mathematiker bin .
In dem Zusammenhang noch einmal zur elektrischen Leistung und PWM. Hier müssen wir eigentlich von einer Summe von Leistungen sprechen, da PWM nicht die Spannung regelt, sondern Intervalle mit gleichbleibender Spannung ausgibt und \(P=U\cdot I\) gilt.
Was bzgl. des Magnetrührers auch noch funktioniert, ist ein Getriebemotor, wobei man die Untersetzung so wählt, die der maximal gewünschten Drehzahl entspricht. IKA-Magnetrührer haben zum Beispiel einen einstellbaren Drehzahlbereich, der meist zwischen 50 und 1500 U/min liegt. In meinem Fall verwende ich keinen Getriebemotor, sondern einen sogenannten Langsamläufer, der bei 12 V etwa eine Drehzahl von 1500 U/min hat. Natürlich werde ich das Ganze aber noch testen und berichten .

[mgritsch]

Hier müssen wir eigentlich von einer Summe von Leistungen sprechen, da PWM nicht die Spannung regelt, sondern Intervalle mit gleichbleibender Spannung ausgibt und \(P=U\cdot I\) gilt.

auch das kann man noch besser spitzfinden: nicht Summe der Leistungen, sondern Integralmittel über einen Zeitraum von >> 1 PWM Intervall

[MarbsLab]

sondern Integralmittel über einen Zeitraum von >> 1 PWM Intervall

Nicht, dass ich daran auch schon gedacht hätte...

Zum Magnetrührer: Funktioniert sehr gut und 250 ml sind überhaupt kein Problem .

Die Billig-Magnetrührer verwenden deswegen keinen Langsamläufer, da das mehr Kupferwindungen bedeutet und damit teurer würde.

[mgritsch]

Funktioniert sehr gut ... Langsamläufer

vielleicht mach ich meinen kleinen billigen mal auf und guck da rein wie viel Platz noch ist, evtl lässt sich das einfach mit einer Spule+LM2917 auf eine echte Drehzahlregelung nachrüsten. Ansich mag ich ihn ja sonst, er ist so schön flach...