IMETER - Ad Hoc (M12)

Freie und vollunterstützte Messtechnik-Automationen

--  Spezifische Funktionalität - nur bei IMETER - Mitteilung für Anwender und Interessenten --

 

Es gibt relativ viele Fragestellungen, die im Laboralltag Rechnen und Messen erfordern.  Einiges davon lässt sich jetzt sehr einfach integrieren, indem IMETER Messprogramme wie eine Tabellenkalkulation - d.h. 'Ablaufkal­kulation' - verwendet werden. Viele Messungen können so verwirklicht werden, die es wahrscheinlich in Form der üblichen "Ein-Aufgaben-Geräte" nie zu vernünftigen Preisen geben wird. Wir haben hier ein paar beispielhafte Anwendungen entwickelt und hoffen, es ist für Sie etwas dabei.

Wenn es z. B. darum geht, korrekt zu wiegen, so dass aus dem Gewicht die Masse angegeben wird, ist es erforderlich, die Luftdichte und die Materialdichte mit dem Wägewert zu verrechnen. Oder es soll die Oberflächenspannung gemessen werden, aber man möchte nicht die Ringmethode einsetzen, sondern schlicht und schnell einen aktuellen Wert prüfen: Jetzt kann per Wilhelmyplatte und Becherglas ad-hoc die Oberflächenspannung gemessen werden!
Bei Massewägungen spart man leicht 90% der aufzuwendenden Zeit, beim Check der Oberflächenspannung ist sogar ein anderes Messgerät überflüssig. Genauso kann auch eine Dichtemessung/Konzentrationsbestimmung oder die Herstellung einer Kalibrierlösung sehr viel einfacher, schneller und bisweilen genauer ausgeführt werden. Darüber hinaus können Listenkalkulationen auch komplexe Methoden bilden oder als Elemente anderer Messprogramme Zusatzaufgaben übernehmen.

In den Befehlen eines IMPros (Messprogramm) können Sensor- und Aktordaten unmittelbar verwendet werden. In Formelausdrücken bedeutet z. B. das Symbol "T" die Temperatur, "W" Gewicht, "rH" Luftfeuchte etc. und zwar den gerade vorliegenden Sensorwert (Das Symbol ist der Messwert). So können physikalische Formeln genommen und eingetragen werden; sie werden sofort ausgewertet.
Diese IMETER-Technik anzuwenden, kann großen Nutzen entfalten. Um darauf hinzuführen, soll zu den erstgenannten Beispielen kurz erklärt werden, wie das funktioniert.

Goldwaage (Wahre-Masse-Waage)

Um das Beispiel prägnant zu gestalten, wird eine sehr einfache Wahre-Masse-Waage dargestellt: 

Abb. 1: IMPro"Goldwaage".

In Abb. 1 ist das IMPro dargestellt. Wir benötigen die aktuelle Luftdichte* (siehe Zeile 1) und die Stoffdichte (siehe Zeile 2), die in einem Dialog gemäß Abb. 2 abgefragt wird**.

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Abb. 2: IMPro"Goldwaage".

Die Wägezelle wird auf Null gesetzt (Zeile 3) und der Anwender wird aufgefordert die Probe aufzulegen (Zeile 4). Das Gewicht wird abgelesen (Zeile 5), indem der Variablen 'Wägewert' die Ablesung zugeordnet wird. Die 'Masse' wird in Zeile 6 nach der folgenden Gleichung berechnet ***

F wahreMasse

Das Ergebnis wird gemäß Abb. 3 durch die Zeile 7 in einem Dialog ausgegeben****.

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Abb. 3: Ergebnisausgabe in einem Dialogfenster.

 

*Wenn entsprechende Sensoren nicht vorhanden sind (kein I-SIF), wird der Anwender aufgefordert Luftdruck, -temperatur und -feuchte über die Tastatur anzugeben. Die Funktion belegt die Systemvariable rhoL mit dem Wert der Luftdichte in kg/m³.

** Hier erfolgt die Festlegung der Variablen 'Dichte' mit der Möglichkeit einen anderen Wert, als die vorgelegten 19,3 anzugeben. 

*** Gewicht ('Wägewert'), Stoffdichte ('Dichte'), Luftdichte ('rhoL') und Dichte des Justiergewichts der Wägezelle ('rhoC') werden in der Rechung benötigt; rhoL und  rhoC sind permanente Variable des Systems, die in der Konfiguration gesetzt werden.

**** In der Funktion "Berichtsausgabe" (=Programmbefehl, der im Bericht zu frei gestaltbaren Textbeiträgen führt) können Variablen, Sensordaten, Berechnungen genauso, wie bei dem Dialog ausgegeben werden. Leider sind dafür Syntaxregeln zu beachten: Die variablen Ausdrücke müssen in '@'-Zeichen eingefasst werden; Die Dimension der Größe und Dezimalstellen werden am Ausdrucksende nach '#'-Zeichen angegeben.

 

 


 

Oberflächenspannung (Wilhelmy Plattenmethode)

Die Wilhelmy-Methode ist hinsichtlich der Steuerung einfach zu bedienen. Man nimmt ein Gefäß, füllt die Probe ein, stellt es auf die Plattform und hängt die Platte darüber an der Wägezelle ein (Listing Abb. 1, Zeile 1)*.

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Abb. 4: IMPro"Wilhelmy-AdHoc.

Die Waage wird tariert (Zeile 2), dann bewegt sich die Plattform stufenweise aufwärts**, bis die Oberfläche berührt wird. Der Kontakt von Platte und Flüssigkeitsoberfläche bedeutet eine Laständerung an der Waage. Diese beträgt immer weit mehr als ein Milligramm (Zeile 5), was die Programmschleife beendet.

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Abb. 5: Dynamische Ergebnisausgabe.

 

 

Die Oberflächenspannung wird in Zeile 6 durch eine einfache Formel berechnet (Kraft / Plattenumfang). Dabei wird immer wieder die aktuelle Kraft ('F') von der Waage eingelesen und ins Verhältnis zum Plattenumfang (40,2mm) gesetzt. Das Ergebnis, die Oberflächenspannung, wird permanent ausgegeben (Zeile 7, Abb. 5.), bis das Programm beendet wird.

 

*Solange der Dialog aktiv ist, kann die Plattform durch die Steuertasten vertikal bewegt werden.

** Eine kurze Wartezeit nimmt Rücksicht auf die Waage (Zeile 4), da sie eine kurze Echtzeitverzögerung aufweist und so vermieden wird, dass die Platte bereits eintaucht bevor der Kontakt registriert wird.

 

 

 


 

 

Anwendungsbeispiele:

 

Gaspyknometer: Volumen, Masse, Dichte, Porosität : PyknoIMETER

Eine komplette und universelle Steuerung mit Berichtserstellung zur Gasdruckpyknometrie, hochgenau, sehr komfortabel zu bedienen und mit integrierter Messunsicherheitsanalyse gemäß GUM (Guide to the expression of uncertainty in measurement)!
(ein komplettes Ad-Hoc-Programm)

 

Federhärte, Prüfung von (Stahl-)Federn: Neue Elastizitätsprüfmethode für (Stahl-)Federn

Hier wird gezeigt, wie IMETER ohne besonderen Aufwand zur Universal- oder Materialprüfmaschine wird, die sogar ungewohnte Verfahren erlaubt.
(Verwendung zufälliger Stellgrößen)

 

Dichtemessung: Messung der Luftdichte (Methodenvergleich)

Automatische Prüfung einer technisch/wissenschaftlichen Fragestellung und die Möglichkeit der Dichtemessung durch Zuschauen.
(Simulation und Wirklichkeit in Einem; Technikbeispiel zur Langzeit-richtig-wägung) 

 

Die Meereshöhe (Prüfung der Druckmessung): Altimeter

Prüfung/Kalibrierung der Druckmessung und Stationshöhe durch Vergleich mit Referenzangaben.
(Einstellungsabgleich)

 

Herstellung präziser Maßlösungen: Molalimeter - Konzentrationsherstellung

Dialogisches Verfahren assistiert bei der Herstellung definierter Lösungen und liefert Verifikationsmöglichkeiten.
(Anwender-selbst-Instrumentalisierung)

 

Gefrierpunktserniedrigung: Kryoskopie

Verfahren zur Molmassenbestimmung und Thermometerjustierung.
(Wenn man schon einen Thermostat hat, ...)

 

Oberflächenspannung: Wilhelmy-Methode

Verfahren zur exakten Messung der Oberflächenspannung.
(Wenn man schon ein IMETER hat, ...)

 

Musik: Freude schöner Götterfunken

Verfahren zur Kalibrierung der Beweggeschwindigkeit.
(Das Ohr des Anwenders als Sensor für Geschwindigkeit ....)

 

Die Beispiele zeigen, wie vergleichsweise einfach IMETER vom Anwender für die unterschiedlichsten Zwecke eingesetzt werden kann und dabei bestes Messgerät für recht verschiedene Aufgaben wird. Zubehör kann von uns geliefert werden, aber auch von Ihrer Werkstatt erstellt werden.
Der Anwender kann die beispielhaft gezeigten Funktionsweisen für individuelle Mischungen von Werkstoffwirklichkeiten und Simulationen spielerisch einfach einsetzen. Seien Sie Fachmann! Hier können Sie es sein. Kitzeln Sie das aus Vorgängen, Regeln, Daten, worauf es bei Ihnen eben ankommt, heraus! Schöpfen Sie neue Methoden, Instrumentieren Sie DIN/ASTM-Methoden oder machen Sie existierende Verfahren für sich passend - Wir unterstützen Sie dabei!

 

 

Ausblick

Der hier demonstrierten Möglichkeiten sind - pars pro toto - Beispiele einer Reihe an Open-Source-Messtechniken. Im Laufe der Jahre werden wir noch einige Verfahren, "IMETER-Apps" und Utilities vorstellen. Dank der  hinzugekommenen AIM-Integration, ist zu erwarten, dass früher oder später jede noch so komplexe Werkstoffprüftechnik hier ihr effizientes und einfacheres Pendant finden wird.