RU2746391C1 - Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker - Google Patents
Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746391C1 RU2746391C1 RU2020117134A RU2020117134A RU2746391C1 RU 2746391 C1 RU2746391 C1 RU 2746391C1 RU 2020117134 A RU2020117134 A RU 2020117134A RU 2020117134 A RU2020117134 A RU 2020117134A RU 2746391 C1 RU2746391 C1 RU 2746391C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensors
- level
- bunker
- output
- bulk products
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к измерительным устройствам, предназначенным для измерения уровня сыпучих продуктов в бункере, и может быть использовано в сельскохозяйственной, пищевой, химической и других отраслях промышленности, где возникает необходимость измерения объемов сыпучей продукции загружаемой в бункеры, резервуары, хранилища и т.п.The invention relates to agriculture, in particular to measuring devices designed to measure the level of bulk products in a bunker, and can be used in agricultural, food, chemical and other industries, where there is a need to measure the volume of bulk products loaded into bins, tanks, storage etc.
Известно устройство для измерения уровня сыпучих материалов (авторское свидетельство SU 750281, МПК G01F 23/18). Устройство содержит зонд, подвешенный на тросе, проходящем через ролик весового рычага, электропривод с двумя усилителями и входной инвертор, соединенный с датчиком натяжения троса и через промежуточные инверторы с цепями управления, опусканием и подъемом зонда с элементом времени в цепи подъема. Цепь управления опусканием зонда выполнена в виде последовательно соединенных двух инверторов и элемента времени, включенных между одним усилителем и промежуточным инвертором цепи управления опусканием зонда, а цепь управления подъемом зонда выполнена в виде последовательно соединенных двух инверторов, ячейки памяти и инвертора, включенных между другим усилителем и промежуточным инвертором цепи управления подъемом зонда, который подключен к инвертору цепи управления опусканием зонда, соединенному с промежуточным инвертором той же цепи и усилителем цепи управления подъемом зонда, причем ячейка памяти соединена с элементом времени.A device for measuring the level of bulk materials is known (copyright certificate SU 750281, IPC G01F 23/18). The device contains a probe suspended on a cable passing through a weight lever roller, an electric drive with two amplifiers and an input inverter connected to a cable tension sensor and through intermediate inverters with control circuits, lowering and lifting the probe with a time element in the lifting circuit. The probe lowering control circuit is made in the form of two series-connected inverters and a time element connected between one amplifier and an intermediate inverter of the probe lowering control circuit, and the probe lifting control circuit is made in the form of two series-connected inverters, a memory cell and an inverter connected between another amplifier and an intermediate inverter of the probe lifting control circuit, which is connected to an inverter of the probe lowering control circuit, connected to an intermediate inverter of the same circuit and an amplifier of the probe lifting control circuit, the memory cell being connected to the time element.
Недостатком является наличие подвижных частей, приводящих к невысокой точности контроля количества материала в бункере.The disadvantage is the presence of moving parts, leading to a low accuracy of control of the amount of material in the hopper.
Известно устройство для контроля количества материала в бункере (авторское свидетельство SU №1781150, МПК B65G 65/30, G01G 11/04). В бункере установлен весовоспринимающий элемент, содержащий датчик веса - тензометрический датчик (ТД), опорную штангу с жестко закрепленными на ней на разных уровнях тарелями. Штанга опирается на ТД, расположенный на бункере. ТД заключен в защитный кожух, предохраняющий его от воздействия внешних сил. Сигнал поступает непосредственно на тензометрический прибор на щите через тензометрический преобразователь на любой показывающий, регистрирующий прибор, который принимает аналоговый инфицированный электрический сигнал. При необходимости этот унифицированный электрический сигнал можно подать в АСУ ТП ЭВМ.A device for controlling the amount of material in the hopper is known (copyright certificate SU No. 1781150, IPC B65G 65/30, G01G 11/04). A weighing element is installed in the hopper, containing a weight sensor - a strain gauge (TD), a support bar with plates rigidly fixed to it at different levels. The boom rests on the TD located on the hopper. The TD is enclosed in a protective casing that protects it from external forces. The signal goes directly to the strain gauge on the shield through a strain gauge transducer to any indicating, recording device that receives an analog infected electrical signal. If necessary, this unified electrical signal can be fed to the automated process control system of the computer.
Недостатком является сложность конструкции и невозможность контроля в режиме on-line.The disadvantage is the complexity of the design and the impossibility of online control.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для дискретного измерения уровня (патент RU №2010175, МПК G01F 23/00), содержащее последовательно расположенные датчики и схему обработки сигнала. Схема обработки сигнала выполнена в виде блока передачи - приема и последовательно соединенных блока сопряжения с ЭВМ и пульта управления, выход которого соединен с управляющим входом блока передачи-приема, информационный и управляющий выходы которого подключены соответственно ко второму входу пульта управления и входу блока сопряжения с ЭВМ, при этом каждый датчик, начиная со второго, соединен с предыдущим и последующим, а входы первого и выходы последнего датчиков подключены соответственно к выходам и входам блока передачи - приема.Closest to the claimed device is a device for discrete level measurement (patent RU No. 2010175, IPC
Недостатком является невозможность контроля в режиме on-line.The disadvantage is the impossibility of online control.
Техническая проблема заключается в расширении арсенала устройств позволяющих контролировать уровень сыпучих продуктов в бункере.The technical problem is to expand the arsenal of devices that allow you to control the level of bulk products in the bunker.
Технический результат заключается в возможности on-line контроля уровня сыпучего продукта в бункере за счет формирования аналогового уровня сигнала.The technical result consists in the possibility of on-line control of the level of bulk product in the bunker due to the formation of an analog signal level.
Для решения технической проблемы и достижения заявляемого результата в устройстве для дискретного измерения уровня сыпучих продуктов в бункере, содержащем последовательно расположенные датчики уровня, соединенные со схемой обработки сигнала, согласно решению, в качестве датчиков используют емкостные датчики с нормально замкнутым выходом, устройство дополнительно содержит GPS терминал, соединенный с выходом схемы обработки сигнала, содержащей источник опорного напряжения, подключенный к опорному резистору, который соединен с набором резистивных делителей, каждый из которых соединен с выходом датчика, при этом количество делителей кратно количеству датчиков, при этом одни из датчиков жестко закреплены вдоль одной из стенок бункера, а другие вдоль днища.To solve the technical problem and achieve the claimed result in a device for discrete measurement of the level of bulk products in a bunker containing sequentially located level sensors connected to a signal processing circuit, according to the solution, capacitive sensors with a normally closed output are used as sensors, the device additionally contains a GPS terminal connected to the output of a signal processing circuit containing a reference voltage source connected to a reference resistor, which is connected to a set of resistive dividers, each of which is connected to the sensor output, while the number of dividers is a multiple of the number of sensors, while some of the sensors are rigidly fixed along one from the walls of the bunker, and others along the bottom.
Емкостные датчики закреплены с поверхностью бункера при помощи винтов.Capacitive sensors are fixed to the hopper surface with screws.
Устройство иллюстрируется чертежами, где:The device is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 - приведена структура заявляемого устройства;in fig. 1 - the structure of the claimed device is shown;
на фиг. 2 - электрическая схема обработки сигнала с подключенными емкостными датчиками;in fig. 2 - electrical circuit for signal processing with connected capacitive sensors;
на фиг. 3 - приведена принципиальная электрическая схема устройства;in fig. 3 is a schematic diagram of the device;
на фиг. 4 - график зависимости изменения уровня зерна в бункере комбайна в ходе уборки.in fig. 4 is a graph of the dependence of the change in the grain level in the bunker of the combine during harvesting.
Позициями на чертежах обозначены:Positions in the drawings indicate:
1. Зерновой бункер,1. Grain bin,
2. Емкостные датчики с нормально замкнутым выходом,2. Capacitive sensors with normally closed output,
3. Схема обработки сигнала,3. Signal processing circuit,
4. GPS терминал,4. GPS terminal,
5. Жгут проводов подключения датчиков к блоку электронному,5. Harness of wires connecting sensors to the electronic unit,
6. Источник опорного напряжения Uоп.,6. Reference voltage source U op .,
7. Опорный резистор делителя напряжения Rоп,7. The reference resistor of the voltage divider R op ,
8. Сыпучий продукт.8. Loose product.
R1 - RN - резисторы делителя напряжения,R 1 - R N - voltage divider resistors,
Rоп. - опорный резистор,R op. - reference resistor,
Rсм. - резистор смещения напряжения,R see - voltage bias resistor,
K1 - KN - датчики емкостные нормально замкнутые,K 1 - K N - normally closed capacitive sensors,
Uвых. - выходное напряжение,U out . - output voltage,
X1 - разъем подключения питания,X1 - power connection connector,
Х2 - разъем выходного сигнала,X2 - output signal connector,
U1 - стабилизатор напряжения,U1 - voltage regulator,
Р1-Р11 - датчики емкостные.Р1-Р11 - capacitive sensors.
Устройство содержит зерновой бункер 1 с коническим днищем, внутри которого расположены соединенные последовательно друг с другом емкостные датчики 2 с нормально замкнутым выходом. При этом одни из датчиков 2 жестко закреплены вдоль одной из стенок бункера, а другие вдоль днища. Выход датчиков 2 подключен к входу схемы обработки сигнала 3, выход которой соединен с GPS терминалом 4.The device contains a
В состав схемы обработки сигнала 3 входит источник опорного напряжения Uоп. 6. соединенный с опорным резистором Rоп. 7 делителя напряжения. Каждый выход емкостного датчика 2 подключен к входу резистора делителя напряжения R1 - RN, количество которых выбрано соответствующим количеству датчиков. Выходы резисторов R1 - RN делителя напряжения и резистора смещения напряжения Rсм - соединены с опорным резистором 6 Rоп 7. Резистор смещения напряжения Rсм. предназначен для установки напряжения отличного от опорного при срабатывании всех датчиков.The
В заявляемом устройстве применяются два типа крепления емкостных датчиков 2 в зависимости от их конструкций. Цилиндрические датчики крепятся на индивидуальных кронштейнах на внутреннюю поверхность бункера 1 с помощью винтов. Накладные датчики 2 крепятся непосредственно на внутреннюю поверхность бункера 1 с помощью винтов. Чувствительные поверхности датчиков обращены во внутренний объем бункера.In the claimed device, two types of attachment of
Количество датчиков 2 выбирается исходя из величины минимального интервала измерения уровня. Нижний датчик устанавливается на высоте измерения минимального уровня, верхний датчик устанавливается на высоте измерения максимального уровня.The number of
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
При наполнении зернового бункера 1 комбайна сыпучим продуктом 8 происходит поочередное засыпание емкостных датчиков 2. При этом контакты в датчиках K1 - KN подключенные через резисторы R1 - RN на общий «-» поочередно размыкаются, напряжение на опорном резисторе Rоп. повышается пропорционально числу засыпанных продуктом в бункере датчиков. Так как схема запитана от источника опорного напряжения Uоп., выходное напряжение Uвых. не зависит от напряжения питания. Далее аналоговый сигнал в виде выходного напряжения Uвых. передается на GPS терминал 4 и далее на сервер мониторинга (на чертежах не показан). При снижении уровня сыпучего продукта в бункере происходит обратный процесс. Контакты в датчиках K1 - KN подключенные через резисторы R1 - RN на общий «-» поочередно замыкаются, напряжение на опорном резисторе Rоп. понижается пропорционально числу не засыпанных продуктом в бункере датчиков.When the
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
На зерновой бункер последовательно друг с другом крепят 11 емкостных датчиков (Р1-Р11) с нормально замкнутым выходом. При этом одни из датчиков жестко закреплены вдоль одной из стенок бункера, а другие вдоль днища. Выходы датчиков подключены к входам схемы обработки сигнала, выход которой соединен с GPS терминалом Locarus-702x.11 capacitive sensors (P1-P11) with a normally closed output are attached to the grain bin in series with each other. In this case, some of the sensors are rigidly fixed along one of the walls of the bunker, and others along the bottom. The sensor outputs are connected to the inputs of the signal processing circuit, the output of which is connected to the Locarus-702x GPS terminal.
При наполнении зернового бункера комбайна сыпучим продуктом происходит поочередное засыпание емкостных датчиков. При этом контакты в датчиках K1 - K11 подключенные через резисторы R1 - R11 на общий «-» поочередно размыкаются, напряжение на опорном резисторе Rоп. повышается пропорционально числу засыпанных продуктом в бункере датчиков. При засыпании всех датчиков в бункере выходное напряжение зависит только от резистора смещения Rсм. Так как схема запитана от источника опорного напряжения Uоп., выходное напряжение Uвых. не зависит от напряжения питания. Далее аналоговый сигнал в виде выходного напряжения Uвых передается на GPS терминал и далее на сервер мониторинга (на чертежах не показан). При снижении уровня сыпучего продукта в бункере происходит обратный процесс. Контакты в датчиках K1 - K11 подключенные через резисторы R1 - R11 на общий «-» поочередно замыкаются, напряжение на опорном резисторе Rоп. понижается пропорционально числу не засыпанных продуктом в бункере датчиков.When filling the grain bunker of the combine with a bulk product, the capacitive sensors are poured alternately. In this case, the contacts in the sensors K 1 - K 11 connected through the resistors R 1 - R 11 to the common "-" alternately open, the voltage across the reference resistor R op. increases in proportion to the number of sensors filled in with the product in the hopper. When all sensors in the bunker fall asleep, the output voltage depends only on the bias resistor R, see . Since the circuit is powered from a reference voltage source U op. , output voltage U out. does not depend on the supply voltage. Further, the analog signal in the form of the output voltage U out is transmitted to the GPS terminal and then to the monitoring server (not shown in the drawings). With a decrease in the level of bulk product in the hopper, the reverse process takes place. Contacts in sensors K 1 - K 11 connected through resistors R 1 - R 11 to a common "-" are alternately closed, the voltage across the reference resistor R op. decreases in proportion to the number of sensors not covered with product in the hopper.
В заявляемом устройстве (фиг. 3) используют стабилизатор напряжения (U1) марки L7809CV, резистор (R1) МЛТ-0.25, 1 кОм, 5%, резистор (R2) МЛТ-0.25, 1.8 кОм, 5%, резистор (R3) МЛТ-0.25, 3.9 кОм, 5%, резисторы (R4 и R12) МЛТ-0.25, 5.6 кОм, 5%, резисторы (R5 и R6) МЛТ-0.25, 8.2 кОм, 5%, резистор (R7) МЛТ-0.25, 10 кОм, 5%, резистор (R8) МЛТ-0.25, 12 кОм, 5%, резисторы (R9, R10, R11) МЛТ-0.25, 15 кОм, 5%, резистор (R13) МЛТ-0.25, 2.7 кОм, 5%, датчики емкостные (Р1-Р11) марки CSN E41A5-32N-10-LZ или ВБЕ-Ц18-82В-2123-ЗА.In the claimed device (Fig. 3) use a voltage stabilizer (U1) brand L7809CV, resistor (R1) MLT-0.25, 1 kOhm, 5%, resistor (R2) MLT-0.25, 1.8 kOhm, 5%, resistor (R3) MLT -0.25, 3.9 kOhm, 5%, resistors (R4 and R12) MLT-0.25, 5.6 kOhm, 5%, resistors (R5 and R6) MLT-0.25, 8.2 kOhm, 5%, resistor (R7) MLT-0.25, 10 kOhm, 5%, resistor (R8) MLT-0.25, 12 kOhm, 5%, resistors (R9, R10, R11) MLT-0.25, 15 kOhm, 5%, resistor (R13) MLT-0.25, 2.7 kOhm, 5% , capacitive sensors (P1-P11) brand CSN E41A5-32N-10-LZ or VBE-Ts18-82V-2123-ZA.
На фиг. 3 R13 это Rоп. - опорный резистор, R12 это Rсм. - резистор смещения напряжения.FIG. 3 R13 is R op. - reference resistor, R12 is R see - voltage bias resistor.
В качестве ГЛОНАСС - GPS терминала применяется Locarus-702x подключение к аналоговому входу A_IN1.Locarus-702x connection to analog input A_IN1 is used as GLONASS - GPS terminal.
В таблице 1 отображается зависимость уровня напряжения от уровня сыпучего материала в бункере.Table 1 shows the dependence of the voltage level on the level of bulk material in the bin.
Кривая, представленная на фиг. 4 показывает зависимость изменения уровня зерна в бункере комбайна в ходе уборки. График сделан с помощью системы АгроСигнал, позволяющей в реальном времени обрабатывать потоки данных с емкостных датчиков, установленных в бункере.The curve shown in FIG. 4 shows the dependence of the change in the grain level in the combine hopper during harvesting. The graph was made using the AgroSignal system, which allows real-time processing of data streams from capacitive sensors installed in the bunker.
Емкостный датчик с дискретным выходом является готовым серийным устройством, реагирующим на изменение электрической емкости при погружении в сыпучий материал. При срабатывании дискретный выход датчика типа открытый коллектор размыкается.A capacitive sensor with a discrete output is a ready-made serial device that responds to changes in electrical capacitance when immersed in bulk material. When triggered, the discrete output of the open collector sensor opens.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет on-line измерять уровень сыпучего продукта в зерновом бункере комбайна с интервалом пропорциональным количеству датчиков, полученный на выходе аналоговый сигнал в виде напряжения пропорционален уровню сыпучего продукта в зерновом бункере комбайна.Thus, the claimed invention allows on-line measurement of the level of bulk product in the grain bin of the combine with an interval proportional to the number of sensors, the analog signal obtained at the output in the form of voltage is proportional to the level of bulk product in the grain bin of the combine.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117134A RU2746391C1 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117134A RU2746391C1 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2746391C1 true RU2746391C1 (en) | 2021-04-13 |
Family
ID=75521224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020117134A RU2746391C1 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2746391C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010175C1 (en) * | 1992-01-31 | 1994-03-30 | Тульский государственный технический университет | Device for discrete level measurement |
DE19645970A1 (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Heinz Dipl Ing Ploechinger | Capacitive level sensor for measuring filling level of liquid in container |
WO2004102148A1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-25 | Ksb Aktiengesellschaft | Monitoring device for liquid-guiding systems |
US20090139436A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Memory Russell J | Bin Level Sensor For Use With A Product Dispensing Agricultural Implement |
US8464907B2 (en) * | 2009-07-31 | 2013-06-18 | Cnh America Llc | Level sensors for metering system container |
FR3059418A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-01 | Airbus Helicopters | LIQUID STORAGE SYSTEM COMPRISING AN INTEGRATED GAUGE ENCLOSURE, AND AIRCRAFT |
-
2020
- 2020-02-25 RU RU2020117134A patent/RU2746391C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010175C1 (en) * | 1992-01-31 | 1994-03-30 | Тульский государственный технический университет | Device for discrete level measurement |
DE19645970A1 (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Heinz Dipl Ing Ploechinger | Capacitive level sensor for measuring filling level of liquid in container |
WO2004102148A1 (en) * | 2003-05-16 | 2004-11-25 | Ksb Aktiengesellschaft | Monitoring device for liquid-guiding systems |
US20090139436A1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Memory Russell J | Bin Level Sensor For Use With A Product Dispensing Agricultural Implement |
US8464907B2 (en) * | 2009-07-31 | 2013-06-18 | Cnh America Llc | Level sensors for metering system container |
FR3059418A1 (en) * | 2016-11-29 | 2018-06-01 | Airbus Helicopters | LIQUID STORAGE SYSTEM COMPRISING AN INTEGRATED GAUGE ENCLOSURE, AND AIRCRAFT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2014274657B9 (en) | Bulk acoustic wave (BAW) sensors for liquid level measurements | |
US9074923B2 (en) | System and methods for belt conveyor weighing based on virtual weigh span | |
EP2386055B1 (en) | Method for providing a process temperature output in a process temperature transmitter | |
US6636820B2 (en) | Method and apparatus for measuring weight using uncalibrated load cells | |
KR870006393A (en) | Combination Weigher | |
US20070000320A1 (en) | Bin level monitor | |
WO1990005285A1 (en) | A weighing system, particularly a maritime weighing system | |
JP5627261B2 (en) | Weighing device | |
JPS62280624A (en) | Automatic adjusting method of high-sensitivity electronic balance | |
RU2746391C1 (en) | Device for discrete measurement of the level of bulk products in the bunker | |
KR20160066320A (en) | instrument for measuring weight of Ringer's solution | |
EP0173310A2 (en) | Weighing mechanism | |
JP5162362B2 (en) | Combination scale | |
JPS5847219A (en) | Storage measuring device of silo for storing powder and particle | |
JP3305443B2 (en) | Stabilization time check device of weighing signal in combination weigher | |
CN113494947B (en) | Metering device | |
US4287470A (en) | Digital humidimeter | |
US20060201022A1 (en) | In-kiln moisture measurement calibration system | |
US3210657A (en) | Resistance-change temperature sensing apparatus for a.c. motor windings having a.c. and d.c. sources in series | |
JPH10318899A (en) | Apparatus for measuring volume weight of sample such as grain, etc. | |
JP4578216B2 (en) | Control method of weight filling apparatus and weight filling apparatus | |
US20190343300A1 (en) | Serving system and sensor device for pick-and-mix sales | |
JP2522294B2 (en) | Electronic balance | |
İşiker et al. | Concept for a novel grain level measurement method in silos | |
TWI648522B (en) | Forklift scale sensing system and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211123 Effective date: 20211123 |