Sensores "electrodeless" para conductividad.

Bueno, me ha picado la curiosidad con el tema de medir conductividad de líquidos sin electrodos, y quiero hacer pruebas con eso, pero como no tengo mucha idea, pido consejo. Quien quiera ver algunos, que busque por "electrodeless conductivity". No he encontrado información sobre cómo funcionan, y no pienso gastarme los 500 euros que suelen costar, pero en uno medio traslúcido, se adivina que dentro hay unos bobinados toroidales.

En fin, os digo lo que se me ha ocurrido como idea de partida, a ver qué opinais. Yo considero que el agua dentro de un tubo de plástico se comporta como un conductor con una conductividad X que es lo que quiero medir. La corriente circulará en un sentido por el interior del tubo, y en el contrario por el exterior. Lo primero, por tanto, es hacer circular corriente por el agua. Se me ocurre que una forma es meterle una corriente alterna a un bobinado toroidal encajado alrededor del tubo. Entonces, si no estoy equivocado, inducirá una corriente en el conductor de agua. El campo magnético se cerrará a través del tubo (obviando su permeabilidad magnética), pero el circuito eléctrico (el agua) sólo puede cerrarse por el exterior del tubo, puesto que éste es aislante. La corriente que circule, debe ser proporcional a la conductividad del agua. Entonces, para medir la corriente que está circulando por el agua encerrada en ese tubo, suponiendo que sea alterna, puedo usar una pinza amperimétrica, es decir, otra bobina toroidal encajada alrededor del tubo. Problemas: no tengo idea de cual es la mejor forma de construir la bobina inductora. ¿Mejor con nucleo de ferrita, de hierro, de aire? ¿Mejor hilo fino con muchas espiras o más grueso con menos espiras? Supongo que cuanto mayor sea la frecuencia usada, conseguiré más inducción, pero costará más vencer la inductancia de la bobina, ¿qué frecuencia me recomendais? (yo había pensado en unos 25kHz, así a ojo). ¿Mejor una onda cuadrada? Con la bobina sensora tengo más o menos las mismas dudas. Y luego hay otro problema. ¿Inducirá una bobina corriente en la otra? Yo pienso que sí, y me interesa eliminar esa corriente, inducidad directamente, puesto que es función de la permeabilidad magnética del conjunto, incluída a del agua, y no de su conductividad. ¿Se os ocurre como eliminarla? ¿Quizás usando dos bobinas sensoras dispuestas de alguna manera? ¿O dos bobinas inductoras?

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Saludos de José Manuel García
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pepitof
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"pepitof" escribió en el mensaje news:bjpfgh$knps8$ snipped-for-privacy@ID-165733.news.uni-berlin.de...

tengo

uno

Hay una hojita en PDF bastante elemental (conductivity_ref.pdf) en

formatting link
, te muestra el esquema tipico de estos sensores.

El nucleo tiene que ser de ferrita, si fuera de aire, cualquier elemento ferroso cercano (una tuerca p.ej) te deformaria la distribucion del campo. Las vueltas? te afectan en la corriente a meter en la bobina excitadora y por supuesto en el voltaje sobre la bobina lectora , valor (el segundo) que no se tiene ni puta idea por donde andara ==> ensayo , le das las vueltas que se te de la gana (mejor muchas) y ves por donde anda la tension en la bobina lectora (con una corriente de excitacion razonable) , con eso recalculas la cantidad de vueltas apropiada.

En una oportunidad me fabrique una sonda con tres bobinas para para medir distancias, lo que mejor me anduvo fue Fo=~80Khz , onda senoidal (con XR2206) y lo mas importante: capacitor en paralelo con la bobina lectora (a freq de resonancia).

directamente,

a

La corriente inducida va a ser una constante. El error que agrega se suma los de la tension de referencia, la estabilidad en la corriente de excitacion, la estabilidad mecanica de la sonda, los offsets del amplificador de señal etc etc. Luego de calibrado, solo interesa qua la deriva del conjunto sea baja.

Eduardo.

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Eduardo

"Eduardo" escribió en el mensaje news:bjprlo$lmel4$ snipped-for-privacy@ID-202680.news.uni-berlin.de...

Es escueta, pero al menos confirma que es así como funciona. Muchas gracias. Lo malo es que es un esquema básico, pero menos es nada.

¿Y de hierro? Es que es difícil conseguir ferritas toroidales de tamaño apropiado. Las mayores que tienen en Amidata o Farnell tienen un diámetro interior de 19mm, más el bobinado, más el grosor del tubo de PVC... va a estar complicado. En cambio no me importa desarmar un transformador toroidal pequeñito y usar chapas de hierro dulce. Pero si es mejor la ferrita, me averiguo como acerlo. Como ves, en magnetismo estoy verderón del todo.

Mmmm... ¿y cómo calculo el condensador sin conocer la inductancia? Supongo que a base de osciloscopio y pruebas ¿no?.

No estoy seguro. El medir la conductividad me interesa como medida indirecta de la concentración de sales disueltas, pero si otros parámetros que puedan variar en el agua (concentración de otros elementos, pH, etc), hacen variar la permeabilidad magnética del agua, me va a variar el coeficiente de inducción mutua de las bobinas, con lo que habría variaciones en la tensión de salida que no responderían a variaciones en la conductividad. La verdad es que no creo que los elementos que normalmente se encuentran disueltos en el agua hagan variar su permeabilidad magnética, pero no estoy seguro. Una de las razones que me llevan a pensar que en los sensores reales usan más de dos bobinas, es que he visto algunos esquemas de conexionado de estas sondas al analizador, y suelen llevar tres cables para el sensor de temperatura y 6 cables para el sensor de conductividad. A mí me sobran como mínimo dos cables. Por eso pensaba en si hay motivo para añadir una tercera bobina.

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pepitof

No, no se trata de que una bobina induzca corriente en otra bobina. Así no consigues medir la conductividad del agua, sino su permeabilidad magnética. Se trata de usar una bobina para inducir una corriente eléctrica en el agua, y luego medir esa corriente eléctrica que circula por el agua, mediante otra bobina, como lo harías con una pinza amperimétrica.

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"RooT" Confirmame algunas sospechas, con la bobina primera ( suponiendo que solo

como

bobinado

le

que...

un

esa

"bien",

dejo

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pepitof

magnética.

agua,

otra

Sorry es lo que queria decir, que creas un campo, en el agua se crea una corriente y esa corriente crea otro campo en la bobina y gracias a el circula una corriente...

Arreglado: Confirmame algunas sospechas, con la bobina primera ( suponiendo que solo sea una de momento.. ) creas un campo magnetico variable en el agua que como tiene sales es conductora ( por lo tanto circulara una intensidad.. ), como la fuente es alterna, induce en el bobinado ( el agua la que induce no la bobina.. ) segundo una corriente, que es la que mides.

P.D: no comentas nada de lo que te dije.. ?

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RooT

"RooT" Quitando frecuencias y todo el tema, yo.. personalmente, las pondria

No lo entiendo...

le

que...

Mira aquí.

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un

A ver, haciéndolo así, la corriente inducida giraría alrededor del tubo, en lugar de a lo largo del tubo. En cambio, el vector del campo mágnético coincidiría con el eje del tubo, con lo que tendrías la máxima inducción mutua entre bobinas. No es buena idea, creo yo.

Sí, más o menos es lo que tenía pensado.

Una corriente alterna de valor constante, no continua. Se refiere a que se mantie constante el valor que quieras tomar de corriente alterna, RMS, medio, o el que más te guste.

"bien",

dejo

Sí, siempre que realmente sea constante. La duda que tengo es si la concentración de sales en el agua (que en definitiva es lo que se quiere medir) influye en la permeabilidad magnética del agua. Si es así, las variaciones en la corriente que "ve" la bobina sensora se deberían no sólo a los cambios en su conductividad, sino también a los cambios en su permeabilidad magnética.

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pepitof

a

Te estas haciendo demasiados problemas, un aparato que mida con precision una magnitud siempre sera complicado, el camino a mi manera de ver es partir del esquema basico y con eso ver la influencia de las distintas fuentes de error (ademas del efecto de la permeabilidad te agrego la alinealidad). Aun con errores importantes, el dispositivo sigue siendo util , claro... no para medir en laboratorio una conductividad de una solucion cualquiera al

0.1% pero para aplicaciones como monitoreo de materiales o procesos sirve perfectamente. Por ejemplo en members.lycos.co.uk/RichardEden/refs.html tienes un yankee que hace un estudio de suelos midiendo la conductividad con dos bobinas, mas elementos extraños que en un suelo no puede haber, las bobinas, no lo aclara pero deben ser comunes (no toroidales), el elemento a medir no es homogeneo, asi que el valor medido termina siendo un promedio ponderado. Sin embargo los resultados son utiles.

Eduardo.

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Eduardo

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Si era lo que intentaba plantearte, es que con ascii como que hacer cosas de estas me resulta dificil... xD enfrentadas la bobinas..

en

Tienes razon, creo que mejor toroidal xD.

a

Bien veamos, si ese dia no me dormi, la permeabilidad magnetica de "casi" todos los materiales tiende a ser como la del vacio, salvo la excepcion de los ferromagneticos. La suceptibilidad magnetica es la que define esto. u = u0 ( 1 + X ) donde u0 es la permeabilidad del vacio y X la suceptibilidad ( que es practicamente igual para casi todos ). La putada es que el agua con sales ya la cosa creo que se me va de las manos... y ademas de ello creo que deberias visitar esto..

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lo que he leido ( no he tenido tiempo de darle el vistazo de regla ) parece interesante sobre magnetica en el agua... y lo disuelto en ella.. parece toda una puta ciencia..

Saludos ^^

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RooT

"Eduardo" escribió en el mensaje news:bjr5bv$lfh8j$ snipped-for-privacy@ID-202680.news.uni-berlin.de...

Sí, pero me interesa partir de algo más o menos concreto, porque en mi querida ciudad no encuentras ni hilo de cobre esmaltado, no ferritas toroidales, ni nada fuera de lo normal, así que lo tengo que pedir a Amidata, y preferiría hacer un pedido con todo lo que me pueda hacer falta. Por lo pronto he pedido un carrete de hilo de 0.25mm de diámetro y un trafo toroidal minúsculo para destriparlo, pero me huelo que dentro de unos días tendré que pedir ferritas toroidales.

Bueno, la alinealidad es relativamente fácil de corregir, porque la idea es controlarlo con un micro, así que es cuestión de obtener una función o una tabla e implementar un algoritmo de interpolación.

no

Mmmm... no estoy de acuerdo. No sé si se podrá alcanzar una precisión del

1%, pero no veo por qué no puedes conseguir resultados tan fiables como los de un medidor comercial, emtre el 0.2% y 0.5%. Quizás sea muy optimista, pero no hay razones objetivas para no conseguirlo.
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pepitof

"RooT" Bien veamos, si ese dia no me dormi, la permeabilidad magnetica de

Sí, eso pienso yo. No creo que sea un problema

En realidad no creo que varíe mucho. La proporción de metales en el agua va a ser minúscula, y no creo que las sales disueltas afecten mucho.

Pues ni te tomes la molestia, son todo chorradas pseudo-científicas para convencerte de que atando un par de imanes fijos a una tubería consigues reducir las incrustaciones de cal. El artículo está en la misma línea que otro que vi sobre las pulseras con dos bolitas de cobre que lo curan todo, desde el reúma a la impotencia. No quiero entrar en polémicas. Esto es como la santísima trinidad, quien se lo crea, pues mejor para él, pero yo intento hacer algo medio serio.

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pepitof

Quise decir "... No sé si se podrá alcanzar una precisión del 0.1%..."

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Saludos de José Manuel García snipped-for-privacy@terra.es http://213.97.130.124

"pepitof" escribió en el mensaje news:bjt2c5$mibib$ snipped-for-privacy@ID-165733.news.uni-berlin.de...

los

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pepitof

"pepitof" escribió en el mensaje news:bjt2c5$mibib$ snipped-for-privacy@ID-165733.news.uni-berlin.de...

es

Es facil si es una curva unica, como pasa con las termocuplas o las RTD, pero en este caso depende de la presencia de elementos que no se sabe en que concentracion estan.

los

conseguirlo. Aqui se fue la mano, puse 0.1% como ejemplo de algo muy preciso, para una medicion de voltaje o corriente vale, pero para una medicion de este tipo es imposible.

Pensando un poco sobre el efecto de la permeabilidad, la tension inducida en la bobina lectora tendria que estar en fase con la excitacion, mientras que la inducida por conductividad tendria que estar en cuadratura, para eliminarla bastaria un detector sincronico... se me ocurrio recien, habria que verlo mas tranquilo.

Las respuestas a todo esto solo las podria dar alguien que haya desarrollado un conductivimetro antes, y como todos sabemos Murphy no falla nunca, ese tio mandara un post con todos los problemas resueltos, y ese dia tu estaras pasando un mes de vacaciones en la montaña totalmente incomunicado.

Eduardo.

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Eduardo

Esto, y no te sirven electrodos recubiertos de algún metal noble como oro. Aunque el acero inoxidable resulte atacado hay metales muchos más resistentes a la corrosión. En teoría el oro solo es atacado por una mezcla de ácidos nitrico y sulfúrico (a temperatura ambiente) que se llama agua regia y que mo creo que se encuentre en los volcanes.. Eso si, como te fabriques un electrodo chapado en oro y se disuelva, te va a salir el invento por un pico ;-) . Pero fuera de coña creo que podría funcionar, consulta con algún experto en química el tema.

Por cierto, tienes alguna referencia sobre c> Quise decir "... No sé si se podrá alcanzar una precisión del 0.1%..."

>
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JC

Bueno, esto ya es otro tema. Para el tema de las aguas volcánicas, mi amigo ha probado de todo, electrodos de platino u oro (chapados, claro), de titanio, de acero inoxidable... y parece que los más duraderos son los de grafito. Por lo visto, el agua a temperaturas cercanas a 400ºC se comporta como el ácido más corrosivo. Para colmo, metales como el oro, o el titanio, que a tempertura ambiente son muy estables, a temperaturas altas no lo son tanto. En fin, más o menos me he quitado de encima ese marrón.

Ahora estoy interesado en los sensores sin contacto eléctrico con el agua por otra razón. Cuando mides conductividad en agua salada con electrodos, no tienes más remedio que hacer pasar corriente de un electrodo a otro para medir la caída de tensión en el agua, que es proporcional a su resistencia, y por tanto, inversamente proporcional a su conductividad. Pero al hacerlo, se produce una electrolisis que deposita iones en uno de los electrodos. Se minimiza este efecto utilizando corriente alterna de baja intensidad, y midiendo (y por tanto inyectando corriente) sólo a intervalos, pero el problema no desaparece completamente y obliga a limpiar los electrodos y recalibrar con mucha frecuencia. Un problema añadido es que en muchos casos necesitas que los electrodos estén aislados del circuito (por ejemplo si en el agua hay descargadores a tierra). En definitiva, se pueden evitar bastantes problemas usando este tipo de sensores inductivos.

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"JC"  escribió en el mensaje
news:3F632366.5060605@127.0.0.1...
> Esto, y no te sirven electrodos recubiertos de algún metal noble como
> oro. Aunque el acero inoxidable resulte atacado hay metales muchos más
> resistentes a la corrosión. En teoría el oro solo es atacado por una
> mezcla de ácidos nitrico y sulfúrico (a temperatura ambiente) que se
> llama agua regia y que mo creo que se encuentre en los volcanes..
> Eso si, como te fabriques un electrodo chapado en oro y se disuelva, te
> va a salir el invento por un pico ;-) . Pero fuera de coña creo que
> podría funcionar, consulta con algún experto en química el tema.
>
> Por cierto, tienes alguna referencia sobre concentración salina del
> agua, conductividad y temperatura asociadas (una tabla o algo así)
> Saludos.
>
> pepitof wrote:
> > Quise decir "... No sé si se podrá alcanzar una precisión del 0.1%..."
> >
>
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pepitof

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