Come funziona un rifrattometro e quali modelli sono oggi in commercio? Come possiamo misurare la rifrazione e la concentrazione di una soluzione? Come si collegano questi strumenti al PLC?
Benvenuto in questa lezione, oggi parliamo dei rifrattometri, strumenti che ci permettono di misurare la rifrazione della luce nelle soluzioni, per valutare la concentrazione di zucchero e non solo; il rifrattometro è oggi un prezioso alleato nei processi automatizzati industriali.
Ecco cosa impariamo in questa lezione:
La misurazione e il controllo dell’indice di rifrazione nell’automazione industriale.
I rifrattometri per uso industriale.
Principi di funzionamento del rifrattometro.
La scala % Brix.
L’indice di rifrazione.
Collegamento dei rifrattometri al PLC.
La misurazione e il controllo dell’indice di rifrazione nell’automazione industriale.
Quando si lavora nell’automazione industriale, ci sono applicazioni dove è necessario controllare il grado di rifrazione dei fluidi, per verificare la purezza degli stessi e valutarne altre qualità fisiche come la concentrazione.
Per effettuare questa misura, oggi possiamo contare su diverse tipologie di apparecchiature chiamate rifrattometri.
Il rifrattometro si basa sulla misura della rifrazione della luce, che viene influenzata dalla composizione dei fluidi posti sotto osservazione.
Un esempio di utilizzo del rifrattometro, è quello in cui dobbiamo misurare la concentrazione zuccherina in una soluzione di acqua e zucchero.
I rifrattometri per uso di laboratorio e industriale.
Oggi ci sono sul mercato diversi rifrattometri, dal piccolo rifrattometro ottico, utilizzato per veloci test in laboratorio, ai sofisticati strumenti industriali che vengono installati sulle tubazioni delle linee di processo.
Chiaramente il costo di queste apparecchiature e il grado di precisione cambia notevolmente, per questo a seconda dell’applicazione sceglieremo un tipo di strumento piuttosto che un altro, valutando i costi / benefici.
Principi di funzionamento del rifrattometro.
Pensate che il primo rifrattometro è stato costruito nel 1869 dal signor Ernst Abbé, e quello fu il primo modello proposto sul mercato.
Mentre il principio di funzionamento del rifrattometro moderno si basa ancora su quello originale, oggi gli strumenti offrono maggior precisione e permettono di misurare non solo la rifrazione ma anche altre variabili fisiche come la temperatura.
Quando la luce entra nel liquido oggetto della misura essa cambia direzione, questo fenomeno si chiama rifrazione. Il rifrattometro misura l’angolo di rifrazione della luce e lo collega con un indice di rifrazione.
Lo strumento contiene un prisma che ha un grosso indice di rifrazione, mentre il liquido offre un indice di rifrazione minore. Questo rapporto diminuisce con l’aumentare della concentrazione del fluido.
La scala % Brix.
Per misurare la concentrazione zuccherina si utilizza una scala la cui unità di misura sono i Brix, essa rileva la quantità di solidi all’interno del liquido.
Per esempio, le arance hanno una concentrazione zuccherina compresa tra 4 e 13, il succo concentrato valori compresi tra 42 e 68, mentre nei gel e nelle marmellate lo zucchero è presente con valori compresi tra il 70 e l’80 gradi Brix.
L’indice di rifrazione.
La misura dell’indice di rifrazione è dipendente dalla temperatura, per esempio il metanolo ha un indice di rifrazione di 1.33 circa, a metà della scala l’olio di paraffina ha un indice di rifrazione di 1.41, e lo ioduro di metile ha un indice rifrattivo di 1.74.
Tutti i valori sono riferiti a una temperatura di 25°C.
Collegamento dei rifrattometri al PLC.
Dal punto di vista del PLC, i rifrattometri forniscono praticamente sempre uno o più segnali analogici, e questi strumenti necessitano naturalmente di un’alimentazione elettrica.
Essi possono essere parametrizzati per mezzo di pulsanti o attraverso dei software, e spesso forniscono oltre che al valore di rifrazione, anche la temperatura del prodotto.
Se utilizziamo rifrattometri capaci di interfacciarsi sulle reti, come il PROFIBUS o il PROFINET, invece dei classici segnali elettrici 4-20mA o 0-10V avremo i valori che viaggiano sulla rete e finiscono direttamente nella memoria del plc.
