Thermal mass flow meter reparatie

fred101

Golden Member

Ik heb hier een Endress + Hauser thermal mass flow meter set liggen. Een meter RVS-pijp met twee PT100's erin, een pcb wat de ene ptc verwarmd en beide meet. Dan een transmitter in aparte behuizing.

Probleem, gaf alleen nog maar 720.1 op de display weer, ook bij geen flow. Dat is de max aflezing. Ze worden geschaald voor de toepassing.

Is opgestuurd voor calibratie/reparatie maar kwam als niet repareerbaar retour. En zo kwam hij hier terecht met de vraag of ik hem wil repareren. (is voor een vaste klant en ik heb al eerder een coriolis mass flowmeter voor hem gerepareerd)

Ik heb hem weer aan de gang (de powerbrick was kapot, er was een zekering door, wat hersolderen door aantasting en een brakke doorvoer C) en kan hem werkend krijgen maar ik twijfel. Ik weet niet hoe gevoelig dit spul is en hoe ver het kan verlopen. Ik ben bang dan een fout te maskeren. Meten is lastig want het meeste zit onder een conformal coating.

De werking is vrij eenvoudig. De twee sensors zijn intrinsiek nagenoeg gelijk in weerstand. De ene meet het gas, de ander wordt verwarmt. Er moet een vast temperatuur verschil zijn wat ze doen door de referentie sensor een extra 2 ohm weerstand in serie te geven. De schakeling stuurt extra stroom door de verwarmde sensor tot deze de zelfde weerstand heeft als de andere+losse weerstand.
De referentie pt100 was bij de test 107,60 ohm, de heater pt100 was 107,47 ohm. De heater stroom is 30 mA max, door de referentie loopt 300uA. Dit bij een meter aflezing die op volle schaal knippert.

Die 2 ohm is een through hole 1% weerstand die op twee verhoogde studs is gesoldeerd. De weerstand zelf zou 2 ohm moeten zijn. Tussen de PT100 connector en die weerstand zit alles bij elkaar nog 0,498 ohm (draad, connector, pcb etc, dat kan ik meten. Aan de andere kant van de weerstand meet ik dan 2,498, de weerstand zelf is dus OK)

Als er flow is koelt het gas de verwarmde sensor af. De schakeling regelt de stroom bij tot ze weer "gelijk" zijn (ofwel er weer een zelfde delta temp is). Die stroom is proportioneel voor de flow.

Als ik de pt100's afkoppel en er externe Weerstand aan hang (Zelfgemaakte PT100 "simulator" die ik tot op 0,01 ohm kan instellen) krijg ik weer de 720.1 aflezing. verander ik de "pt100" dan kan ik de meter keurig op nul zetten. Het verschil tussen de twee "pt100's) is dan de waarde die de pt100's dan eigenlijk moeten hebben. Het verschil tussen de pt100's is dan 2,83 ohm. Best veel dus. Maar dat is waarschijnlijk alleen indicatief. De echte pt100 heater verandert door de stroom.

De moeilijkheid is hier dat ik daar op vast loop.

Dat komt oa door een ander testje. Als ik de echte pt100's omdraai, dus de normaal verwarmde met de referentie pt100 werkt het apparaat prima. De meter geeft 0 bij geen flow en als ik een fan voor de pijp zet loopt de flow direct op. Het is heel gevoelig.
Alleen kunnen die niet per ongeluk omgewisseld zijn. De stekker laat dat niet toe. (Tenzij de fabriek dat bij de reparatie poging) gedaan heeft)

Het weerstand verschil tussen de PT100's is maar 130 mOhm. Dus de heater is normaal 107,47. De totale referentie is 107,60 + 2,498 = 110,098. Dat is 2,628 ohm als basis voor delta temp.

De simulatie waarden waren 110,52 en 107,69 dus 2,83 ohm. Dat scheelt 2,202 ohm. Maar de pt100's reageren direct op stroom, de "kunst pt100's niet. Dus geen idee hoe ik dat moet verwerken.

In de weinige info die ik kan vinden wordt gesproken over 10 graden celcius. Maar dat is 3,902 ohm. Dat ligt nog al ver naast hoe het was. Aan de andere kant ligt het wel dicht in de buurt van mijn simulatie meting. Maar weer niet dicht bij de omgekeerde meting (maar ik ben in dat soort rekenwerk heel erg slecht)

Het probleem is dat ik natuurlijk die weerstand gewoon kan vervangen of de pt100's omdraaien. Dan werkt hij maar calibratie is blijkbaar nogal prijzig en als hij daar voor de tweede keer niet doorkomt is dat een beetje jammer van tijd en geld.

- ik heb geen idee over het verloop van pt100's die als heater worden gebruikt.
- ik weet niet wat het normale delta temp of delta R moet zijn. Ik kwam bij twee merken 10 graden tegen.
- er is geen service documentatie (maar dat is bij 95% van mijn opdrachten het geval)

Dit is pas mijn tweede mass flow meter, en de andere (in december) was een coriolis versie met dode transmitter. Die reparatie ging vlot en dat ding had een zelftest maar ik ben dus nog niet zo thuis in flowmeters.

Heel verhaal en ik ben bang dat er niet veel mensen hier bekend mee zijn maar nooit geschoten is altijd mis en dit soort topics leveren meestal ook wel wat zijdelings gerelateerde info op.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Ik zou denken dat die verwarmde PT100 in een loop zit met een opamp als getemde integrator, waarbij die opamp dus de stroom zal variëren om de weerstand gelijk te houden. Daarbij is het natuurlijk de vraag hoe die weerstand gemeten wordt, als de stroom variabel is. Het zou kunnen dat ze periodiek de stroom op een constante waarde brengen om de weerstand te kunnen meten, en de rest van de tijd de opamp zijn werk laten doen.

Als het circuit voor het verwarmen niet meer werkt, kan een klein verschil tussen de PT100's ervoor zorgen dat de integrator aan de hoge of lage kant tegen zijn eind loopt, maar eigenlijk is dat niet logisch, want je hebt die 2 ohm weerstand nog in serie staan.

Het zou natuurlijk ook zomaar kunnen dat er een microcontroller in zit die met pulsbreedte modulatie de stroom door die PTC regelt, en geregeld door beide PT100's dezelfde stroom stuurt om de weerstand te kunnen meten.

Heb je al met een scope gekeken wat er bij die PT100's gebeurd?

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Massa flow meters van een auto zijn gebaseerd op een zelfde principe. Misschien dat daar meer info te vinden is.

Het lijkt mij ook dat er afwisselend een meting/heating moet plaatsvinden om de verschilmeting te doen zoals sparky al aangeeft.
@Sparky: Zeker zit daar een controller in, alle flow meters van E&H zitten bomvol met electronica. Heb er zelf ook wel eens een gefixed.

Zover ik weet zouden pt100 sensors stabiel moeten zijn over een lange tijd. Maar dat moet wel op te zoeken zijn.
Verder als de meting gebaseerd is op het egaliseren van het weerstandsverschil, van 2 Ohm in dit geval, is de temperatuur delta variabel omdat een pt100 niet lineair is.

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.
fred101

Golden Member

Hij doet het weer. Maar het zat me eerst niet lekker. Ik hou niet zo van self-healing schakelingen.

Gewoon twee stomme fouten gemaakt. De invloed van eerste weet ik niet 100% zeker. Ik had vlak voor de eerste test conformal coating van de pcb's bijgewerkt. Ik zal straks eens als proefje meten of het spul nat nog wat geleidt. Het spul droogt nog redelijk snel. De test met de omgewisselde PT100's deed ik alleen een uur of twee later.

De tweede fout vond ik dankzij de opmerking van Sparky. De stroom meting.

Naar aanleiding daarvan een realistische test manier bedacht. De "dummy-pt100" ipv de referentie pt100 maar wel met de echte heater in serie met de amp meter. Weer foute boel maar door Sparky's opmerking over pwm verving ik de meter nu door een stroomprobe zodat ik de golfvorm kon zien.

Toen de boel aangezet en de dummy opgedraaid tot de display nul aan gaf. Daarna de weerstand opgemeten. Tot mijn grote verbazing was dat nu op een paar honderdste na de zelfde waarde als de echte pt100. Zou ik de pt100's hebben verwisseld ? Nee, die zaten goed. Toch even testen. Maakte geen bal uit, het ding deed het gewoon.
Het ding wordt gewoon lineair met DC gestuurd. Heel gaaf, als ik in de buis blaas zie ik de stroom mee oplopen.

Tot het kwartje eindelijk viel. De shunt weerstand van de stroom meter in serie met de pt100 gooide roet in het eten. Echt een mega beginners fout :-(

Daarna een 12V fan voor de buis gezet achter een labvoeding en terwijl ik die van 5 naar 12V opdraaide zal ik de flowmeter display mooi mee veranderen. Hij kwam ook iedere keer netjes terug naar nul.

Er zit flink wat intelligentie in zo'n systeem. Even uit mijn hoofd denk ik dat er 4 processors in zitten. Er zijn 6 pcbs. Bijna alles is smd. De coating is een beetje maf. Zo is zitten er twee boards naast elkaar in de transmitter. De ene wel gecoat, de ander niet. Ook is die coating slecht aangebracht. Er zijn stukken waar niks zit. Daar was bij het sensor board het soldeerwerk flink aangetast. Maar verder is er zo te zien niet bespaart op onderdelen.

Het metaalwerk is ook eerste klas. De deksels zijn voorzien van een draad met vreselijk fijne pitch en dat draait zo vreselijk mooi dat je alleen daarom het ding zo weer zou willen open gooien. :-)

Zo nu verder met een drywell die bovenin wat adem te kort komt.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Klopt het spul is robuust gebouwd, zo zitten in een EM flowmeter 4 tot 6 printen. Een backplane onderin, een analoog board, een controller board, een voedingsboard (24V of 230V nominaal afh vh type).
Dan het bordje met display + toetsjes nog, via een 1.27 mm pitch kabeltje aangesloten.
Meestal ook nog een klein steek moduletje met een eeprom erin voor de calibratie data.

De prijs is er ook naar: peperduur, een beetje EM flowmeter kost al snel 2000 euro of meer. En een coriolis minimaal het dubbele daarvan.

Zeker altijd de moeite waard om te repareren.

Wel vreemd dat een bord aangetast was, die dingen zijn zo ongeveer hermetisch dicht door de O-ringen. Of waren er brakke wartels gebruikt?

PS Wat voor conformal coating gebruik jij?

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.
fred101

Golden Member

Die 2000,= is dat het hele systeem of alleen de transmittor. De gene die het ding kwam brengen had het over >15k voor het geheel. Maar ik weet niet hoe betrouwbaar zijn schatting is. Deze en de vorige zijn van klanten van mijn klant (calibratie bedrijf)
Ik weet van de meeste dingen die ik repareer weinig. Ik ken de merken vaak niet, weet niet wat ze precies doen en nog minder wat het kost. Soms hoor ik dat wel eens en dat is meestal schrikken.

Ik weet dus niet hoe zwaar zo'n ding het heeft en hoe goed ze de boel dichtschroeven. De conformal coating was op een aantal plaatsen niet aangebracht (beetje slordig) en daar was de soldeertin aardig aan het verkorrelen.

Ik gebruik ELECTROLUBE EFSC15ML CONFORMAL SILICONE COATING. Dat blijkt toch nat niet te geleiden. De oorzaak was de stroom meter. Daarmee kon ik de fout weer oproepen.

Vanmiddag met een Kaye drywell bezig geweest. Ding kwam uit the states. Zat een schakelaar achterop voor de spanning. Die hadden ze al ingesteld. Maar hij deed het niet. Open gemaakt, dingen getest en gerepareerd. Ik was er vrij zeker van dat hij nu zou werken. Dat deed hij 30 seconden. Toen zak ik in de rook en het donker. Blijkt die schakelaar alleen de heaters om te zetten. Die 230V was waarschijnlijk voor 2x115V waarbij de rest op 115 blijft. Dus er kwam nu 2x80V uit trafo voeding ipv 2x 40V.

Het maffe is dat de aardlek sprong. Het opgefikte onderdeel is een weerstand die naar de gate van een triac gaat (de connector daarvan) en de triac driver-opto was zwart maar waarschijnlijk van de weerstand (een zwarte veeg over 10 cm pcb) En waarom is dat zo bizar ? Er zit helemaal geen triac in het ding (of ze hebben hem heel goed verstopt en niet daar aangesloten. Waarschijnlijk wordt dit pcb voor meerdere drywells gebruikt.
Morgen eens het pcb los aansluiten op een labvoeding. De trafo ligt er al uit zodat ik hem veilig met DC kan voeden.

www.pa4tim.nl, www.schneiderelectronicsrepair.nl, Reparatie van meet- en calibratie apparatuur, ook maritieme en industriele PCBs

Met die 2000 bedoel ik de complete unit, meetbuis+transmitter.

Ik heb toevallig een e-direct catalogus hier naast me liggen van E&H, de goedkoopste EM flowmeter Proline Promag 10D kost bijna 700 euro (DN25) tot een kleine 800 euro voor een DN100. Dat is goedkoop. Wel dezelfde kwaliteit behuizing als ik het zo zie. Een flens-loze behuizing , die komen er nog bij denk ik, dan zit je over 1000 euro heen.

De meest kostbare die ik gezien heb, van Krohne in dit geval, een coriolis meter ruim 10.000 euro/stuk met Profibus-DP aansluiting.

Ik zal een kijken naar die silicone coating, krijg je die er nog eventueel af na uitharding, voor reparaties?

1-st law of Henri: De wet van behoud van ellende. 2-nd law of Henri: Ellende komt nooit alleen.