BR102018017029A2

BR102018017029A2 - LIQUID METER IN RESERVOIRS OF VESSELS WITH LINEAR MEASUREMENT BY ULTRASOUND

Info

Publication number: BR102018017029A2
Application number: BR102018017029-5A
Authority: BR
Inventors: Marcus Marcelo Da Silva
Original assignee: Marcus Marcelo Da Silva
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-03-10

Abstract

um sensor com tecnologia ultrassônica para medir o nível de líquidos nos reservatórios de embarcações. as ondas ultrassônicas são emitidas por módulo de medição(1), composto por duas capsulas de ultrassom (3), uma de transmissão e uma de recepção, um giroscópio (4), um sensor de temperatura (5), um microprocessador (6) e um transceptor de radiofrequências (7) para comunicação com o display (2). através do tempo de retorno da onda sonora propagada (8) do topo do reservatório (9) até a superfície do líquido, juntamente com as dimensões do reservatório, é calculado a quantidade de volume ocupado. as informações são disponibilizadas para um display(2) localizado no painel onde se pode verificar a quantidade e a porcentagem do liquido no reservatórioa sensor with ultrasonic technology to measure the level of liquids in vessel reservoirs. ultrasonic waves are emitted by a measurement module (1), consisting of two ultrasound capsules (3), one transmitting and one receiving, a gyroscope (4), a temperature sensor (5), a microprocessor (6) and a radio frequency transceiver (7) for communication with the display (2). through the return time of the propagated sound wave (8) from the top of the reservoir (9) to the surface of the liquid, together with the dimensions of the reservoir, the amount of occupied volume is calculated. the information is made available to a display (2) located on the panel where the quantity and percentage of liquid in the reservoir can be checked

Description

“MEDIDOR DE LÍQUIDOS EM RESERVATÓRIOS DE EMBARCAÇÕES COM MEDIÇÃO LINEAR POR ULTRASSOM” CAMPO DA INVENÇÃO“LIQUID METER IN VESSEL RESERVOIRS WITH LINEAR ULTRASOUND MEASUREMENT” FIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção refere-se à um monitor usado para detectar os níveis dos líquidos de tanques de embarcações usando tecnologia ultrassônica com medição linear, possibilitando uma maior precisão na medição desses níveis mesmo em casos de perturbação externa como balanço e inclinação que causam movimentação destes líquidos nos reservatórios.[001] The present invention relates to a monitor used to detect the liquid levels of vessel tanks using ultrasonic technology with linear measurement, enabling greater precision in the measurement of these levels even in cases of external disturbance such as balance and inclination that cause movement of these liquids in the reservoirs.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[002] A grande maioria das embarcações ainda saem às águas confiando na sua própria leitura do nível de combustível - em geral, pela introdução de vareta medidora no tanque - e na sua capacidade de prognosticar o consumo ao longo do trajeto aquático.[002] The vast majority of vessels still go into the waters relying on their own reading of the fuel level - in general, by the introduction of a dipstick in the tank - and on their ability to predict consumption along the water course.

[003] Esse tipo de comportamento importa elevado risco para a segurança da navegação. Diferentemente dos condutores de automóveis, os comandantes de embarcação, quando em face da chamada “pane seca”, têm que lidar não apenas com um inconveniente, mas com um perigo real, de vez que uma embarcação à deriva fica completamente sujeita às imprevisíveis forças da natureza.[003] This type of behavior implies a high risk for the safety of navigation. Unlike car drivers, vessel commanders, when faced with the so-called “dry crash”, have to deal not only with an inconvenience, but with a real danger, since a drifting vessel is completely subject to the unpredictable forces of nature.

[004] Com isso, surge a necessidade de um produto confiável, que possa realizar as medições desses níveis com mais precisão, mesmo com as perturbações externas que a embarcação recorrentemente presencia, possibilitando uma navegação mais segura.[004] With this, the need arises for a reliable product, which can carry out the measurements of these levels more accurately, even with the external disturbances that the vessel frequently witnesses, enabling safer navigation.

ESTADO DA TÉCNICATECHNICAL STATUS

[005] Como apresentado anteriormente, o problema para as embarcações em não saber ao certo a quantidade de combustível e outros líquidos podem trazer riscos graves a navegação. Alguns sistemas elétricos e eletrônicos também são empregados na função de medir níveis de líquidos confinados.[005] As previously mentioned, the problem for vessels in not knowing for sure the amount of fuel and other liquids can pose serious risks to navigation. Some electrical and electronic systems are also used to measure levels of confined liquids.

[006] O documento PI0300406-6 descreve-se um dispositivo de medição de líquidos compreendendo um corpo medidor, uma boia movimentável ao longo de uma porção interna do corpo medidor e elementos detectores distribuídos no corpo medidor, os elementos detectores sendo opticamente responsivos à presença da boia que contém faixas dispostas ao longo de seu comprimento, para interrupção de feixes luminosos.[006] Document PI0300406-6 describes a liquid measuring device comprising a measuring body, a movable float along an internal portion of the measuring body and detecting elements distributed in the measuring body, the detecting elements being optically responsive to the presence of the float that contains strips arranged along its length, to interrupt light beams.

[007] O documento MU7301549-0 descreve um medidor de nível de líquidos com uso de fibra ótica, dois feixes, uma boia cilíndrica, um cilindro vazado. Servindo para medir a quantidade de combustível de veículos.[007] Document MU7301549-0 describes a liquid level meter using optical fiber, two bundles, a cylindrical float, a hollow cylinder. Serving to measure the amount of fuel in vehicles.

[008] O documento PI9204583-9 aplicado em tanques de combustível em geral, constituído por sensor que funciona por variação dielétrica, formado por dois tubos concêntricos, de comprimento variável, isolados entre si, montados em base de fixação, fixada no interior do tanque, e na qual é previsto amplificador, que converte as variações dielétricas sensoriadas em sinais elétricos, enviados ao instrumento de leitura.[008] Document PI9204583-9 applied to fuel tanks in general, consisting of a sensor that works by dielectric variation, formed by two concentric tubes, of variable length, isolated from each other, mounted on a fixation base, fixed inside the tank , and in which an amplifier is provided, which converts the sensed dielectric variations into electrical signals, sent to the reading instrument.

[009] Pode-se citar também a tecnologia com a boia acoplada mecanicamente a um reostato. O movimento da boia, conforme o nível do tanque, determina a variação da resistência elétrica de um reostato e, consequentemente, tem-se uma relação direta entre o nível do líquido e a corrente circulante no reostato conforme documento PI0508892-5 [0010] A grande desvantagem dos sistemas mencionados é a adaptação destas tecnologias aos tanques de embarcações. Por muitas vezes, esses reservatórios são irregulares e prismáticos com fundo em “V”, característica que os medidores existentes não conseguem parametrizar. Outro fator determinante na imprecisão destes dispositivos, é a movimentação dos líquidos causados por perturbações como inclinação e balanço. Por serem, em sua grande maioria analógicos, não conseguem obter dados confiáveis nesses momentos.[009] One can also mention the technology with the float mechanically coupled to a rheostat. The movement of the float, depending on the level of the tank, determines the variation of the electrical resistance of a rheostat and, consequently, there is a direct relationship between the level of the liquid and the circulating current in the rheostat according to document PI0508892-5 [0010] A major disadvantage of the mentioned systems is the adaptation of these technologies to the tanks of vessels. Often, these reservoirs are irregular and prismatic with a “V” bottom, a characteristic that existing meters are unable to parameterize. Another determining factor in the imprecision of these devices is the movement of liquids caused by disturbances such as inclination and balance. As they are, for the most part, analog, they cannot obtain reliable data at these moments.

[0011] Pode-se acrescentar que todas os documentos citados acima diferem da presente invenção no que se refere o tipo de tecnologia utilizada e principalmente a aplicação dela para embarcações. Outro fator importante que a presente invenção se sobressai é a questão da precisão. Através da metodologia desenvolvida, consegue-se obter aproximadamente 95% de exatidão na medição realizada.[0011] It can be added that all the documents mentioned above differ from the present invention with regard to the type of technology used and mainly the application of it to vessels. Another important factor that the present invention stands out is the question of precision. Through the developed methodology, it is possible to obtain approximately 95% accuracy in the measurement performed.

[0012] Não obstante, as tecnologias existentes necessitam de instalação de um tubo metálico dentro do tanque de combustível, o que acarreta além de muitas dificuldades e necessidades recorrentes de manutenção, traz riscos para segurança da embarcação.[0012] Nevertheless, the existing technologies require the installation of a metal tube inside the fuel tank, which in addition to many difficulties and recurring maintenance needs, poses risks to the vessel's safety.

[0013] No caso da presente invenção, é instalada na parte superior do tanque sem grandes complicações e consegue ser configurada para diferentes tipos e formatos de reservatórios, medindo com mais precisão a quantidade de líquido em qualquer nível. A utilização de um giroscópio somada a quantidade de medições em um espaço curto de tempo, soluciona com extrema eficiência o problema da movimentação dos líquidos no reservatório.[0013] In the case of the present invention, it is installed on the top of the tank without major complications and can be configured for different types and formats of reservoirs, measuring more accurately the amount of liquid at any level. The use of a gyroscope plus the quantity of measurements in a short space of time, solves the problem of the movement of liquids in the reservoir with extreme efficiency.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0014] FIG. 1 - Representação visual dos componentes do módulo de medição.[0014] FIG. 1 - Visual representation of the components of the measurement module.

[0015] FIG. 2 - Representação visual do funcionamento da presente invenção.[0015] FIG. 2 - Visual representation of the operation of the present invention.

[0016] FIG 3 - Vista em perspectiva do módulo de medição de acordo com a presente invenção.[0016] FIG 3 - Perspective view of the measurement module according to the present invention.

[0017] FIG. 4 - Vista em perspectiva do Display de acordo com a presente invenção DESCRIÇÃO DETALHADA[0017] FIG. 4 - Perspective view of the Display according to the present invention DETAILED DESCRIPTION

[0018] A presente invenção refere-se a um medidor de níveis de líquidos em reservatórios de embarcações compreendendo um modulo de medição (1) um display (2) conforme demonstrado na FIG. 2.[0018] The present invention relates to a liquid level meter in vessel reservoirs comprising a measurement module (1) a display (2) as shown in FIG. 2.

[0019] O módulo de medição é composto por duas capsulas de ultrassom, uma de transmissão (TX) e uma de recepção (RX), um giroscópio, um sensor de temperatura, um microprocessador e um transceptor de radiofrequência conforme demonstrado na FIG. 1. O módulo é instalado na parte superior do tanque de modo a ficam em alinhamento com o nível do liquido conforme FIG. 2.[0019] The measurement module consists of two ultrasound capsules, one transmitting (TX) and one receiving (RX), a gyroscope, a temperature sensor, a microprocessor and a radio frequency transceiver as shown in FIG. 1. The module is installed on the top of the tank so that they are in alignment with the liquid level as shown in FIG. 2.

[0020] O Sensor ultrassônico emite uma onda de frequência sonora propagada pela capsula TX que se desloca no espaço do tanque e é refletida pela superfície do líquido. A cápsula receptora (RX) capta esse sinal e mede o tempo de retorno da onda propagada. Com base na velocidade do som, o microprocessador calcula a distância percorrida e através dos dados das dimensões do tanque inseridos, calcula o volume de líquido existente no reservatório.[0020] The ultrasonic sensor emits a sound frequency wave propagated by the TX capsule that moves in the tank space and is reflected by the liquid's surface. The receiver capsule (RX) captures this signal and measures the return time of the propagated wave. Based on the speed of sound, the microprocessor calculates the distance covered and calculates the volume of liquid in the reservoir using data from the tank dimensions inserted.

[0021] Quando ocorrem perturbações externas como balanço e inclinações, o giroscópio atua de forma a amenizar esses efeitos e manter centralizado os focos das cápsulas ultrassônicas. São realizadas 140 medições por segundo de forma a se obter uma amostra significativa de dados. Em cada medição é realizado uma média. No final de cada ciclo são excluídas as medições que estão fora de um desvio padrão determinado. Por fim, se faz uma média final dos valores encontrados para então representar o valor medido.[0021] When external disturbances such as balance and inclinations occur, the gyroscope acts to mitigate these effects and keep the focus of the ultrasonic capsules centralized. 140 measurements are taken per second in order to obtain a significant sample of data. An average is taken for each measurement. At the end of each cycle, measurements that are outside a determined standard deviation are excluded. Finally, a final average of the values found is made to represent the measured value.

[0022] Para contornar o problema das irregularidades nas dimensões dos reservatórios, foi desenvolvido um método de medição em camadas. Cada camada corresponde a um nível do reservatório, que corresponde a uma medida de volume. Desta forma, durante a parametrização, o dispositivo é capaz de identificar os espaços desconsiderados por outros medidores.[0022] To overcome the problem of irregularities in the dimensions of the reservoirs, a layered measurement method was developed. Each layer corresponds to a level of the reservoir, which corresponds to a measure of volume. In this way, during parameterization, the device is able to identify spaces that are not considered by other meters.

[0023] De forma que a velocidade do som varia conforme a temperatura do ambiente, o sensor de temperatura atua para identificar esse tipo de variação e informar o microprocessador para fazer as compensações necessárias.[0023] So that the speed of sound varies according to the ambient temperature, the temperature sensor acts to identify this type of variation and inform the microprocessor to make the necessary compensations.

[0024] O display é composto principalmente por uma tela de LCD de 5 polegadas e um receptor de radiofrequência. O display recebe as informações do sensor e disponibiliza ao usuário. Na fase de parametrização são informados: volume, temperatura, distância sensor até o fundo do tanque, distância até o líquido, graus de inclinação, tipos de mapeamento do tanque e velocidade do som.[0024] The display consists mainly of a 5-inch LCD screen and a radio frequency receiver. The display receives the sensor information and makes it available to the user. In the parameterization phase, volume, temperature, sensor distance to the bottom of the tank, distance to the liquid, degrees of inclination, types of tank mapping and speed of sound are informed.

[0025] Para o usuário é informado: Quantidade do volume em litros e percentual em cada tanque, tipo de combustível e número do tanque. O usuário ainda pode configurar alarmes para aviso de pouco combustível ou tanque cheio e opção para controle de luminosidade do LCD.[0025] For the user it is informed: Quantity of the volume in liters and percentage in each tank, type of fuel and number of the tank. The user can also set alarms for low fuel or full tank warning and option for LCD brightness control.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. “Liquid meter in vessel reservoirs with linear ultrasound measurement” characterized by a measurement module (1), consisting of two ultrasound capsules (3), one transmitting (TX) and one receiving (RX), a gyroscope (4), a temperature sensor (5), a microprocessor (6) and a radio frequency transceiver (7), and a Display (2) consisting of a 14 inch LED screen, a radio frequency receiver.

2. Sensor, according to claim 1, characterized by the use and arrangement of two ultrasound capsules (2) an emitting transducer and a receiver, complementing the data acquisition for signal processing.

Sensor according to claim 1, characterized by the use of a gyroscope (3) in order to minimize the effects of external disturbances on the measurement data.

4. Sensor, according to claim 1, characterized by the compensation of the measurement data according to the variation of the temperature by sensing (5).

5. Sensor, according to claim 1, characterized in that the parameterization of the reading of the speed of sound in function of the medium that the sound wave propagates.

6. Sensor according to claim 1, characterized by the layered mapping system for parameterizing the different dimensions of the reservoirs.

7. Use, according to claim 1, characterized by the radio communication (7) of the measurement module (1) with the Display (2), in order to facilitate the installation and maintenance of the product.