BR102019005298A2 - Sistema de medição de fluido, e, método para transmitir uma característica de fluido entre um sistema de sensor e um sistema de processamento - Google Patents

Abstract

um sistema de medição de fluido inclui um processador de sinal e um sistema de processamento. o processador de sinal é configurado e adaptado para produzir uma palavra serial que é indicativa de uma característica de fluido que é configurada para ser comunicada externamente ao processador de sinal. o sistema de processamento é operativamente conectado ao processador de sinal para ler a palavra serial e decodificar a palavra serial. um método para transmitir uma característica de fluido entre um sistema de sensor e um sistema de processamento inclui produzir uma palavra serial que é indicativa de um valor característico de fluido com um processador de sinal. o método inclui transmitir a palavra serial externamente ao processador de sinal. o método inclui ler e decodificar a palavra serial com um sistema de processamento para determinar o valor característico do fluido.

Description

SISTEMA DE MEDIÇÃO DE FLUIDO, E, MÉTODO PARA TRANSMITIR UMA CARACTERÍSTICA DE FLUIDO ENTRE UM SISTEMA DE SENSOR E UM SISTEMA DE PROCESSAMENTO REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS [001] Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente

US 15/924806, depositado em 19 de março de 2018, cujos conteúdos são aqui incorporados por referência na sua totalidade.

FUNDAMENTOS

1. Campo [002] A presente divulgação refere-se a sensores de fluido remotos, e mais particularmente a interfaces entre sensores de fluido remotos, como um sensor dielétrico de combustível dentro de um sistema integrado de compensação de densidade, e um sistema de processamento, como um sistema de caracterização de fluido.

2. Descrição da Técnica Relacionada [003] As aeronaves usam uma variedade de dispositivos de sensoriamento para medir a altura do combustível nos tanques e as características do fluido do combustível, como densidade, temperatura e dielétrico de combustível. Um sistema de processamento recebe os dados característicos do fluido e os dados do nível do fluido. Os dados característicos desse fluido são usados para compensar as medições do nível de fluido para determinar a massa do combustível. Os sensores de nível de combustível de aviação usam um dispositivo de detecção capacitivo que produz um sinal representativo do nível de combustível como resultado do valor dielétrico do combustível imergindo no sensor. Como a densidade e/ou o valor dielétrico do combustível podem variar com a temperatura, o tipo de combustível e outros parâmetros, a densidade do combustível e o valor dielétrico também são medidos utilizando-se detectores dielétricos e de densidade separados.

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 10/53 / 34 [004] Essas medições de valores de caracterização são usadas para compensar medições de nível de combustível feitas pelos sensores de nível dielétrico de combustível que estão localizados em vários pontos nos tanques de combustível. Portanto, um par de detectores é tipicamente usado para proporcionar a caracterização de combustível em um tanque, um medindo a densidade do combustível e outro medindo o valor dielétrico do combustível. Os cabos de energia e sinal normalmente conectam cada detector a um sistema de processamento central, por exemplo, um computador de aviônica, onde a massa de combustível é calculada aplicando a densidade e os valores dielétricos às entradas dos vários detectores de nível de combustível. Os cabos de sinal que conectam cada detector de densidade e dielétrico são tipicamente blindados para reduzir a interferência eletromagnética que poderia degradar os sinais. Uma aeronave normalmente tem um tanque de combustível em cada asa, e um ou mais tanques de combustível localizados na fuselagem. Para redundância, cada tanque de combustível pode ter múltiplos pares de detectores dielétricos e de densidade de combustível. Consequentemente, vários cabos são encaminhados através de tanques de combustível para proporcionar medições precisas de nível de combustível nos vários tanques de combustível em uma aeronave, contribuindo assim para o peso da aeronave. Além disso, estes cabos contribuem para o custo de uma aeronave durante a construção, e também durante a manutenção, quando os cabos podem exigir remoção e substituição. Os cabos de alimentação e sinal normalmente conectam cada dispositivo de detecção ao sistema de processamento, onde a massa de combustível é calculada aplicando a densidade e os valores dielétricos às entradas dos vários sensores de nível de combustível.

[005] Tais métodos e sistemas convencionais geralmente são considerados satisfatórios para sua finalidade pretendida. No entanto, ainda existe uma necessidade na técnica de interfaces melhoradas entre o sistema de processamento e vários dispositivos de detecção. A presente divulgação

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 11/53 / 34 proporciona uma solução para esta necessidade.

SUMÁRIO [006] Um sistema de medição de fluido inclui um processador de sinal e um sistema de processamento. O processador de sinal é configurado e adaptado para produzir uma palavra serial que é indicativa de uma característica de fluido que é configurada para ser comunicada externamente ao processador de sinal. O sistema de processamento é operativamente conectado ao processador de sinal para ler a palavra serial e decodificar a palavra serial.

[007] De acordo com algumas modalidades, a palavra serial é representativa de pelo menos uma de uma densidade ou uma capacitância de um fluido. A palavra serial pode incluir uma pluralidade de bits. Cada bit pode ser um agrupamento de bits de 1 MHz. Cada agrupamento de bits de 1 MHz pode incluir uma pluralidade de pulsos de 1 MHz, por exemplo, variando de 4-8 pulsos. A pluralidade de bits pode incluir um bit inicial, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade.

[008] O sistema pode incluir uma interface de energia entre o processador de sinal e o sistema de processamento. O sistema de processamento pode incluir uma fonte de energia intrinsecamente segura e um limitador de corrente. O limitador de corrente pode estar entre a fonte de energia intrinsecamente segura e interface de energia. O sistema de processamento pode incluir uma velocidade do condicionador de sinal de som para ler e decodificar a palavra serial. O sistema pode incluir um par de fios de dois condutores entre o processador de sinal e a velocidade do condicionador de sinal sonoro.

[009] De acordo com outro aspecto, um método para transmitir uma característica fluida entre um sistema de sensor e um sistema de processamento inclui produzir uma palavra serial que é indicativa de um valor de característica de fluido com um processador de sinal. O método inclui

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 12/53 / 34 transmitir a palavra serial externamente ao processador de sinal. O método inclui ler e decodificar a palavra serial com um sistema de processamento para determinar o valor de característica de fluido.

[0010] De acordo com algumas modalidades, produzir a palavra serial inclui gerar uma pluralidade de bits com o processador de sinal. A pluralidade de bits pode incluir um bit inicial, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade. Cada bit pode ser um agrupamento de bits de 1 MHz, e/ou cada agrupamento de bits pode incluir uma pluralidade de pulsos de 1 MHz, por exemplo, variando de 4-8 pulsos. O método pode incluir limitar a corrente para 50 mA ou menos com um limitador de corrente entre uma fonte de energia intrinsecamente segura e uma interface de energia. A leitura e a decodificação da palavra serial podem ser feitas por uma velocidade de condicionador de sinal sonoro do sistema de processamento. O método pode desativar uma velocidade da função de transmissão de som da velocidade do condicionador de sinal sonoro. A transmissão da palavra serial externamente pode incluir a transmissão sem fio da palavra serial do sinal processador para o sistema de processamento.

[0011] Estas e outras características dos sistemas e métodos da divulgação em questão se tornarão mais prontamente evidentes para aqueles versados na técnica a partir da seguinte descrição detalhada das modalidades preferidas tomada em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] De modo que os versados na técnica, aos quais a divulgação da matéria pertença, compreenderão prontamente como fazer e usar os dispositivos e métodos da divulgação da matéria sem experimentação indevida, modalidades da mesma serão descritas em detalhes abaixo com referência a certas figuras, em que:

A Fig. 1A é uma vista em perspectiva de uma aeronave mostrando o densitômetro-compensador.

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A Fig. 1B é uma vista em perspectiva do densitômetrocompensador integrado;

A Fig. 2 é um diagrama de blocos da configuração de densitômetro-compensador integrada;

A Fig. 3 é um diagrama de blocos do densitômetrocompensador integrado;

A Fig. 4 é um diagrama de blocos de outra modalidade de um sistema de medição de fluido construído de acordo com a presente divulgação, mostrando um sistema de sensores, por exemplo, um densitômetro-compensador integrado, um sistema de processamento e uma interface entre eles;

A Fig. 5 é um diagrama de blocos do conjunto de interface da Fig. 4, mostrando a transmissão de palavra serial entre o sistema de sensores e o sistema de processamento; e

A Fig. 6 é um fluxograma representando esquematicamente uma modalidade de um método para transmitir uma característica de fluido entre o sistema de sensor e o sistema de processamento de acordo com a presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES [0013] Referência será feita agora aos desenhos em que numerais de referência semelhantes identificam características ou aspectos estruturais semelhantes da divulgação em questão. Para fins de explicação e ilustração, e não limitação, uma visão parcial de uma modalidade exemplificativa de um sistema de medição de fluido que tem um sistema de sensor e um sistema de processamento construído de acordo com a divulgação mostrado na Fig. 4 e designado geralmente pelo caractere de referência 100. Outras modalidades de sistemas de medição de fluido e para transmitir dados entre um sistema de sensor e um sistema de processamento de acordo com a divulgação, ou os seus aspectos, são proporcionados nas Figs. 1A-3 e 5-6, como será descrito.

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Os sistemas e métodos aqui descritos podem ser usados em sistemas de sensor de combustível de aviação para incorporar sistemas integrados de densitômetro e medição dielétrica com um processador de medição de combustível existente tendo uma velocidade de processador de som para determinar a massa de combustível com maior precisão e modificações de hardware mínimas. Isso permite uma instalação mais fácil, custo reduzido e tempo de inatividade mínimo.

[0014] A Fig. 1A é uma vista em perspectiva que ilustra uma porção dos tanques de armazenamento de combustível a bordo de uma aeronave. Na Fig. 1A são mostrados a aeronave 10, fuselagem 12, asas 14, motores 18, tanque de combustível de asas 20, tanque de combustível central 22, computador de aviônica 28 e compensadores de densitômetro integrados 30. A aeronave 10 é um exemplo de uma aeronave na qual compensadores de densitômetro integrados 30 podem ser empregados para medição de densidade de combustível e de valor dielétrico. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, a aeronave 10 tem fuselagem 12, duas asas 14 e quatro motores

18. A fuselagem 12 inclui a área de carga útil da aeronave 10, tipicamente constituída por passageiros e/ou carregamento. O computador de aviônica 28 é um componente do sistema geral de instrumentação e controle de aeronaves

10. Por uma questão de simplicidade na ilustração, apenas um computador de aviônica 28 é representado e os fios de interligação, cabos, sistemas de instrumentação e semelhantes não são mostrados. Como usado nesta divulgação, o computador de aviônica 28 também pode ser chamado de dispositivo de computação remota. Além disso, para simplificar em ilustração, os vários sensores de nível de combustível que estão localizados nos tanques de combustível de asa 20 e no tanque de combustível central 22 não são mostrados. O pessoal de operação, instrumentação e sistemas de controle também estão contidos na fuselagem 12. Aqueles que são versados na técnica de instrumentação de aeronaves são familiarizados com os vários sistemas de

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 15/53 / 34 aviônica que podem estar localizados a bordo de aeronaves 10. As asas 14 proporcionam sustentação aerodinâmica para o avião 10, ao mesmo tempo que mantêm os motores 18. Os motores 18 consomem combustível para criar empuxo para o avião 10. Os tanques de combustível de asa 20 e o tanque de combustível central 22 seguram o combustível, que é consumido pelos motores 18.

[0015] O tanque de combustível de asa 20 e o tanque de combustível central 22 são exemplos de uma pluralidade de tanques de combustível que podem estar localizados em aeronaves 10. Aqueles que são versados na técnica da construção de aeronaves estão familiarizados com os locais de vários tanques de combustível que podem estar localizados nos mesmos. Por simplicidade na ilustração, um densitômetro-compensador integrado 30 é mostrado no tanque de combustível de asa esquerdo 20 e um densitômetrocompensador integrado 30 é mostrado no tanque de combustível central 22. Numa modalidade típica, cada tanque de combustível de asa 20 pode ter um ou mais compensadores de densitômetro integrados 30. Além disso, a aeronave 10 pode conter um ou mais tanques centrais de combustível 22, com cada tanque central de combustível 22 tendo um densitômetro-compensador integrado 30.

[0016] Antes de voar, vários tanques de combustível dentro da aeronave 10 podem ser preenchidos com combustível que deve ser consumido pelos motores 18 durante o voo. Antes e durante o voo, os membros da tripulação e/ou sistemas a bordo da aeronave 10 podem obter conhecimento do inventário de combustível que existe em cada um dos vários tanques de combustível para calcular a distribuição de massa e massa do combustível armazenado em toda a aeronave 10. Obter um conhecimento preciso da massa e da distribuição de massa do combustível dentro da aeronave 10 ajuda os membros da tripulação a determinar os parâmetros de decolagem e aterrissagem, calcular o alcance do voo e ajustar a planagem e o equilíbrio,

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 16/53 / 34 por exemplo. Em algumas modalidades, a aeronave 10 pode ser reabastecida durante o voo. A densidade do combustível e o valor dielétrico podem mudar com as condições de voo e/ou com cada reabastecimento. Os membros da tripulação e/ou sistemas a bordo da aeronave 10 podem obter conhecimento do inventário de combustível em cada um dos vários tanques de combustível durante a operação de reabastecimento e após a conclusão da operação de reabastecimento. Consequentemente, os sistemas a bordo da aeronave 10 exigem sensoriamento dentro do tanque da densidade de combustível e do valor dielétrico para realizar os cálculos de massa de combustível adequados a partir dos vários sensores de nível de tanque de combustível (não mostrados). [0017] A Fig. 1B é uma vista em perspectiva do densitômetrocompensador integrado 30 mostrado na Fig. 1A. Na Fig. 1B são mostrados o densitômetro-compensador integrado 30, chassi 34, portas de ventilação 35 e cabo de interface 36. A maioria dos componentes do densitômetrocompensador integrado 30 está localizada no interior do chassi 34, e será descrita nas Figs. 2 e 3. A medição da densidade do combustível, a medição do valor dielétrico e o processamento do sinal ocorrem no densitômetrocompensador integrado a bordo 30, exigindo apenas uma conexão de energia externa e um link de comunicação com o computador de aviônica 28. Em conformidade, o cabo de interface 36 transporta energia do computador de aviônica 28 para o densitômetro-compensador integrado 30, bem como um sinal que representa a densidade do combustível e o valor dielétrico do densitômetro-compensador integrado 30 ao computador de aviônica 28. A energia e o sinal transportados pelo cabo de interface 36 serão descritos em mais detalhes na Fig. 3.

[0018] Com referência contínua à Fig. 1B, o chassi 34 é uma estrutura em forma de caixa que inclui os outros componentes primários do densitômetro-compensador integrado 30. Diversas modalidades estão disponíveis para o projeto do chassi 34, incluindo uma estrutura sólida, uma

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 17/53 / 34 estrutura tipo gaiola ou estrutura tipo malha. Se for utilizada uma estrutura sólida, as portas de ventilação 35 podem ser incluídas no chassi 34 para permitir que o ar escape quando o chassi 34 é coberto por combustível. As portas de ventilação 35 também podem ser usadas para permitir a circulação de combustível através do chassi 34, de modo que a densidade e o valor dielétrico do combustível sendo medido pelo densitômetro-compensador integrado 30sejam representativos do combustível circundante.

[0019] Numa modalidade, o chassi 34 é um invólucro eletricamente condutivo, protegendo desse modo os componentes interiores do densitômetro-compensador integrado 30 contra interferência eletromagnética (EMI). Exemplos não limitativos dos materiais a partir dos quais o chassi 34 pode ser construído incluem aço, alumínio, ligas de alumínio, latão e outros metais. Numa modalidade alternativa, o chassi 34 pode ser construído de um material que não proporcione blindagem de EMI aos componentes internos. Por exemplo, nestas modalidades alternativas, o chassi 34 pode ser construído de plástico, fibra de vidro ou um material compósito. Nesta modalidade alternativa, pode ser necessário proporcionar blindagem de EMI em torno dos componentes internos do densitômetro-compensador integrado 30. Em outras modalidades, a blindagem de EMI pode não ser necessária no densitômetrocompensador integrado 30.

[0020] A Fig. 2 é um diagrama de blocos da configuração de interface do densitômetro-compensador integrado. São mostrados na Fig. 2 o computador de aviônica 28, densitômetro-compensador integrado 30, compensador 32, densitômetro 40, processador de sinal 42 e cabo de interface 36. Como descrito na Fig. 1A, o computador de aviônica 28 é um componente no sistema global de instrumentação e controle da aeronave 10 e também pode ser descrito como um dispositivo de computação remota. O compensador 32 produz um sinal que é representativo do valor dielétrico do densitômetro-compensador integrado de imersão de combustível 30. Em

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 18/53 / 34 algumas modalidades, o compensador 32 pode ser descrito como um compensador de placa CA, porque o compensador 32 detecta o valor dielétrico do combustível aplicando um sinal de medição elétrico CA às placas capacitivas elétricas dentro do compensador 32, desse modo detectando o valor capacitivo elétrico do compensador 32. O princípio de funcionamento do compensador 32 é baseado no valor capacitivo elétrico medido que muda em resposta à mudança no valor dielétrico elétrico do combustível.

[0021] O densitômetro 40 proporciona um sinal que representa a densidade do combustível a ser medida pelo densitômetro-compensador integrado 30, proporcionando desse modo uma compensação de densidade para proporcionar uma indicação precisa da massa de combustível a ser medida nos tanques de combustível de asa 20 e no tanque de combustível central 22. Como utilizado nesta divulgação, os termos “densidade” e “densidade de massa” são equivalentes. Compensar a densidade e o valor dielétrico do combustível é benéfico ao proporcionar uma indicação precisa da massa do combustível. Como a aeronave 10 pode operar em uma ampla faixa de temperaturas, a densidade de massa do combustível pode variar, exigindo, portanto, compensação de densidade. O valor dielétrico elétrico do combustível também pode variar com a temperatura do combustível, a densidade do combustível e a formulação do combustível, tornando assim benéfico proporcionar compensação do valor dielétrico do combustível. Em algumas modalidades, o densitômetro 40 pode ser descrito como uma bobina de densitômetro porque o densitômetro 40 detecta a densidade do combustível utilizando uma bobina de vibração. O princípio de funcionamento do densitômetro 40 baseia-se na utilização de uma bobina mecânica vibratória que é imersa no combustível. O densitômetro 40 inclui um oscilador que aciona a bobina mecânica em uma frequência de ressonância mecânica. Como a densidade do combustível que envolve a bobina mecânica do densitômetro

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 19/53 / 34 varia, a frequência de ressonância da bobina mecânica varia e o densitômetro 40 produz um sinal eléctrico que é representativo da densidade do combustível.

[0022] Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o computador de aviônica 28 é conectado ao densitômetro-compensador integrado 30 pelo cabo de interface 36, com o cabo de interface 36 proporcionando energia ao densitômetro-compensador integrado 30 e também transmitindo dados entre o computador de aviônica 28 e o densitômetro-compensador integrado 30. O processador de sinal 42 recebe o sinal de capacitância elétrica que produzido pelo compensador 32 e o sinal de densidade de combustível que é produzido pelo densitômetro 40. O processador de sinal 42 produz um sinal digital representativo da densidade e o valor dielétrico do combustível sendo medido pelo densitômetro-compensador integrado 30. O sinal digital é transmitido para o computador de aviônica 28 pelo cabo de interface 36. Em algumas modalidades, o cabo de interface 36 pode transmitir sinais digitais em ambas as direções entre o computador de aviônica 28 e o densitômetro-compensador integrado 30.

[0023] Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o cabo de interface 36 transmite energia ao densitômetro-compensador integrado 30. Em algumas modalidades, o cabo de interface 36 transmite energia elétrica ao densitômetro-compensador integrado 30. Em outras modalidades, o cabo de interface 36 transmite energia elétrica ao densitômetro-compensador integrado 30. Em algumas modalidades, a transmissão de energia por cabo de interface 36 para o densitômetro-compensador integrado 30 é contínua ou substancialmente contínua durante a operação do densitômetro-compensador integrado 30. Em outras modalidades, a transmissão de energia pelo cabo de interface 36 ao densitômetro-compensador integrado 30 é intermitente durante a operação do densitômetro-compensador integrado 30. Em ainda outras modalidades, a transmissão de energia pelo cabo de interface 36 para o

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 20/53 / 34 densitômetro-compensador integrado 30 pode ocorrer quando o densitômetrocompensador integrado 30 não está proporcionando dados ao computador de aviônica 28. Por exemplo, em algumas modalidades, o densitômetrocompensador integrado 30 pode incluir um sistema interno de armazenamento de energia elétrica que é carregado quando o densitômetro-compensador integrado 30 não está transmitindo dados para o computador de aviônica 28. O cabo de interface 36 e a fonte de alimentação para o densitômetrocompensador integrado 30 serão discutidos em mais detalhes na Fig. 3.

[0024] A configuração de interface do densitômetro-compensador integrado mostrada na Fig. 2 é representativa da conexão do densitômetrocompensador integrado 30 na aeronave 10. Como observado na Fig. 1A, os tanques de combustível de asa 20 e o tanque de combustível central 22 podem cada um incluir um ou mais compensadores de densitômetro integrados 30. Em algumas modalidades, todos os compensadores de densitômetro integrados 30 na aeronave 10 podem ser conectados a um único computador de aviônica 28. Em outras modalidades, a aeronave 10 pode conter vários computadores de aviônica 28. Nestas outras modalidades, a conexão de compensadores de densitômetro integrados 30 a computadores de aviônica 28 pode ser versátil, com o cabo de interface 36 de um densitômetrocompensador integrado 30 sendo comutável entre computadores de aviônica

28. Em outras modalidades, os compensadores de densitômetro integrados 30 podem ser conectados em cadeia em conjunto, com o cabo de interface 36 de um densitômetro-compensador integrado 30 a ser conectado a outro densitômetro-compensador integrado 30, permitindo assim ao computador de aviônica 28 comunicar com e proporcionar energia para mais de um densitômetro-compensador integrado 30. Ainda em outras modalidades, compensadores de densitômetro integrados 30 podem ser conectados em cadeia juntamente com outros sensores.

[0025] Como descrito em mais detalhes abaixo relacionado com a

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 21/53 / 34 modalidade do sistema 100, o densitômetro-compensador integrado 30 produz uma palavra serial que representa a densidade e o valor dielétrico do combustível medido pelo densitômetro-compensador integrado 30. Por conseguinte, cada densitômetro-compensador integrado individual 30 pode incluir um endereço único, permitindo que dois ou mais compensadores de densitômetro integrados 30 sejam conectados em cadeia ao longo de um único cabo de interface 36. Em outras modalidades, o densitômetro-compensador integrado 30 pode transmitir sem fios a palavra serial (incluindo um endereço exclusivo) para um dispositivo de recepção sem fios (não mostrado), que está conectado ao computador de aviônica 28. Tal como utilizado nesta divulgação, “palavra serial” é utilizado para descrever um fluxo de dados em série digital transmitido pelo densitômetro-compensador integrado 30, com este fluxo de dados incluindo representações digitais da densidade e valor dielétrico do combustível a ser medido pelo densitômetro-compensador integrado 30. Em algumas condições de operação, o densitômetrocompensador integrado 30 pode transmitir uma palavra serial que representa apenas a densidade ou o valor dielétrico do combustível. Sob outras condições operacionais, o densitômetro-compensador integrado 30 pode transmitir uma palavra serial que proporciona dados além da densidade ou do valor dielétrico do combustível. A “palavra serial” também pode incluir um endereço de dispositivo, bits de soma de verificação e quaisquer outros dados, e podem ser de qualquer tamanho de palavra.

[0026] A Fig. 3 é um diagrama de blocos do densitômetrocompensador integrado 30 da Fig. 2. Na Fig. 3 são mostrados o densitômetrocompensador integrado 30, compensador 32, chassi 34, cabo de interface 36, condicionador de sinal compensador 38, densitômetro 40, processador de sinal 42, condicionador de sinal densitômetro 44, microprocessador 46, fonte de alimentação 48 e driver serial 50. O processador de sinal 42 inclui o condicionador de sinal de compensador 38, o condicionador de sinal de

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 22/53 / 34 densitômetro 44, o microprocessador 46, a fonte de alimentação 48 e o driver serial 50. É contemplado que o microprocessador 46 pode incluir dois microprocessadores discretos, cada um correspondendo a um respectivo condicionador de sinal de densitômetro 44 e condicionador de sinal de compensador 38. O compensador 32 tem um valor de capacitância elétrica que varia com o valor dielétrico do combustível. O condicionador de sinal de compensador 38 fornece um sinal elétrico ao compensador 32 para medir o valor da capacitância elétrica do compensador 32. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o condicionador de sinal de compensador 38 produz um sinal CA que tem uma frequência que varia de 6 KHz - 18 KHZ e amplitude que varia de 5 - 10 V pp. Em algumas modalidades o sinal CA produzido pelo condicionador de sinal de compensador 38 pode ser menor em frequência superior a 6 KHz ou maior em frequência superior a 18 KHz. Em outras modalidades, o sinal CA produzido pelo condicionador de sinal de compensador 38 pode ter uma amplitude inferior a 5 V pp ou superior a 10 V pp. Ainda noutras modalidades o condicionador de sinal de compensador 38 pode produzir um sinal não CA que detecta o valor de capacitância eléctrica do compensador 32.

[0027] O densitômetro 40 é uma bobina mecânica vibratória que possui uma frequência de ressonância que varia com a densidade do combustível que está sendo medido pelo densitômetro-compensador integrado 30. O condicionador de sinal de densitômetro 44 inclui um oscilador que aciona o densitômetro 40 e um circuito detector de ressonância que mantém frequência de ressonância do densitômetro 40. Conforme a densidade do densitômetro circundante de combustível 40 varia, a frequência de ressonância do densitômetro 40 varia, e o condicionador de sinal de densitômetro 44 ajusta o ganho de loop para manter uma frequência de ressonância enquanto produz também uma saída de sinal que é representativa da densidade de combustível. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 23/53 / 34 condicionador de sinal de densitômetro 44 pode suportar autorressonância dentro da faixa de frequência de 10 - 20 KHz no densitômetro 40. Em algumas modalidades, a frequência pode ter uma frequência inferior a 10 KHz ou superior em frequência superior a 20 KHz. A resposta de desempenho e frequência do densitômetro 40 é altamente dependente das propriedades mecânicas e físicas do densitômetro particular 40 que é utilizado numa modalidade particular. Como o densitômetro 40 inclui uma bobina de vibração mecânica, variações normais que podem ocorrer nos processos de fabricação podem resultar em cada densitômetro 40 com uma função de resposta de frequência única. Por conseguinte, o densitômetro 40 pode incluir uma rede de resistência (não mostrada) que é estabelecida durante o processo de fabricação do densitômetro 40 que identifica os coeficientes polinomiais da curva de resposta em frequência do densitômetro 40 para o condicionador de sinal do densitômetro 44. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o densitômetro-compensador integrado 30 inclui o microprocessador 46 para processamento de sinal digital. Por conseguinte, o condicionador de sinal de densitômetro 44 pode ser programado com valores de firmware que proporcionam uma representação digital dos coeficientes polinomiais da curva de resposta em frequência do densitômetro 40. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, os valores de firmware programados no condicionador de sinal do densitômetro 44 proporcionam coeficientes polinomiais necessários para representar a curva de resposta de frequência do densitômetro 40 e não é utilizada uma rede de resistências.

[0028] O microprocessador 46 proporciona o processamento de sinal para o densitômetro-compensador integrado 30. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, o microprocessador 46 executa processamento de sinal analógico e digital. O microprocessador 46 inclui um conversor analógico-digital (ADC) que produz uma representação digital do valor de capacitância elétrica produzido pelo condicionador de sinal de compensador 38. O

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 24/53 / 34 microprocessador 46 também inclui um conversor analógico-digital (ADC) que produz uma representação digital do valor de densidade de combustível produzido pelo condicionador de sinal de densitômetro 44. Como descrito anteriormente, o microprocessador 46 também pode incluir firmware que é programado com uma representação digital dos coeficientes polinomiais da curva de resposta de frequência do densitômetro 40, para o densitômetrocompensador integrado 30 para proporcionar uma representação precisa da densidade e do valor dielétrico do combustível a ser medido. O microprocessador 46 também pode incluir firmware e memória volátil e/ou não volátil para armazenar software, instruções de programa, valores de compensação e outros dados que podem ser usados pelo densitômetrocompensador integrado 30. Em algumas modalidades, o microprocessador 46 pode incluir uma placa de circuito contendo vários componentes elétricos, incluindo um microprocessador digital comercialmente disponível, conversores analógico-digitais (ADCs), chips de firmware, chips de memória voláteis e/ou não voláteis. Em outras modalidades, o microprocessador 46 pode incluir um ou mais circuitos integrados específicos da aplicação (ASICs) sem se desviar do escopo da presente divulgação. O microprocessador 46 pode também ser abreviado como processador μ 46. Todos os circuitos que realizam o processamento de sinal para o densitômetro-compensador integrado 30 estão dentro do escopo da presente divulgação.

[0029] A fonte de alimentação 48 fornece energia elétrica ao condicionador de sinal de compensador 38, ao condicionador de sinal do densitômetro 44, ao microprocessador 46 e ao driver serial 50. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, a fonte de alimentação 48 recebe energia do computador de aviônica 28 através do cabo de interface 36. Numa modalidade, a fonte de alimentação 48 pode receber energia eléctrica de computador de aviônica 28, com o cabo de interface 36 incluindo um par de fios de dois condutores. Nesta modalidade, a fonte de alimentação 48

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 25/53 / 34 condiciona a energia eléctrica recebida para distribuição aos componentes dentro do densitômetro-compensador integrado 30 que requerem energia eléctrica. A energia elétrica recebida do computador de aviônica 28 pode ser uma corrente contínua, uma corrente alternada ou uma forma de onda híbrida que transmite energia elétrica. A energia elétrica recebida do computador de aviônica 28 pode ser contínua ou intermitente. A fonte de alimentação 48 também pode incluir um dispositivo de armazenamento de energia elétrica (não ilustrado) que proporciona energia ao densitômetro-compensador integrado 30 durante os períodos em que a energia não está sendo recebida do computador da aviônica 28. O dispositivo de armazenamento elétrico pode incluir, por exemplo, uma bateria eletroquímica recarregável ou um capacitor elétrico.

[0030] Em outra modalidade, a fonte de alimentação 48 pode receber energia óptica do computador de aviônica 28, com o cabo de interface 36 incluindo uma fibra óptica que transmite luz. Nesta modalidade, a fonte de alimentação 48 pode incluir uma célula receptora óptica (não ilustrada) que converte energia óptica em eletricidade. A célula receptora óptica pode incluir uma ou mais células fotovoltaicas, ou outros dispositivos, que convertem energia óptica em energia elétrica. A energia óptica do computador de aviônica 28 pode ser contínua ou intermitente. A fonte de alimentação 48 também pode incluir um dispositivo de armazenamento de energia elétrica (não ilustrado) que fornece energia ao densitômetro-compensador integrado 30 durante os períodos em que a energia não está sendo recebida do computador de aviônica 28. O dispositivo de armazenamento elétrico pode incluir, por exemplo, uma bateria eletroquímica recarregável ou um capacitor elétrico.

[0031] Em ainda outra modalidade, a fonte de alimentação 48 pode incluir um dispositivo de armazenamento elétrico de longa duração (não ilustrado) que é carregado no momento ou depois da sua instalação no

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 26/53 / 34 densitômetro-compensador integrado 30, e que alimenta o densitômetrocompensador integrado 30 durante um período de tempo. Um exemplo não limitativo de um dispositivo de armazenamento elétrico de longa duração é uma bateria de lítio.

[0032] O driver serial recebe 50 recebe a representação digital da densidade do combustível e do valor dielétrico que é medido pelo densitômetro-compensador integrado 30 e transmite uma palavra de dados serial para o computador de aviônica 28 através do cabo de interface 36. Em uma modalidade, o driver serial 50 produz uma transmissão elétrica de uma palavra de dados serial com o cabo de interface 36 incluindo um par de fios de dois condutores. A palavra de dados serial também pode incluir um identificador para o densitômetro-compensador integrado particular 30 produzindo a comunicação, permitindo assim que múltiplos compensadores de densitômetro integrados 30 se comuniquem com o computador de aviônica 28 através do cabo de interface 36. Um único par de fios de dois condutores pode ser usado para transmitir energia elétrica a partir do computador da aviônica 28 para o densitômetro-compensador integrado 30, e para transmitir a palavra de dados serial do densitômetro-compensador integrado 30 para o computador de aviônica 28. Numa modalidade, a transmissão da palavra de dados serial elétrica pode ocorrer simultaneamente com a transmissão de energia elétrica modulando a transmissão de energia elétrica. Exemplos não limitativos de modulação de energia elétrica que podem ser usados incluem chaveamento por desvio de frequência (FSK), chaveamento por deslocamento de amplitude (ASK) e chaveamento por deslocamento de fase (PSK). Numa outra modalidade, a transmissão de palavra serial pode ocorrer periodicamente, sendo utilizado um protocolo de temporização que permite a transmissão alternada de dados e energia elétrica através do cabo de interface 36. Em ainda outra modalidade, um par de fios de dois condutores pode ser usado para transmitir energia do computador de aviônica 28 ao densitômetro

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 27/53 / 34 compensador integrado 30, e um par de fios de dois condutores diferente pode ser utilizado para transmitir a palavra de dados serial do densitômetrocompensador integrado 30 para o computador de aviônica 28. Na modalidade ilustrada nas Figs. 1A-3, a blindagem elétrica não é necessária no cabo de interface 36 porque o processamento do sinal ocorre dentro do densitômetrocompensador integrado 30, e nem a fonte de alimentação nem a palavra serial requerem transmissão dentro de um cabo blindado.

[0033] Numa outra modalidade, o driver serial 50 produz uma transmissão elétrica de uma palavra de dados serial com o cabo de interface 36 incluindo uma fibra óptica. A palavra de dados serial também pode incluir um código de identificação para o densitômetro-compensador integrado 30, produzindo a comunicação, permitindo assim que múltiplos compensadores de densitômetro integrados 30 comuniquem com o computador de aviônica 28 através do cabo de interface 36. Nesta modalidade, dois ou mais compensadores de densitômetro integrados 30 podem ser conectados em cadeia por meio do cabo de interface 36.

[0034] Em ainda outra modalidade, uma única fibra óptica pode ser usada para transmitir energia do computador da aviônica 28 para o densitômetro-compensador integrado 30, e também para transmitir a palavra de dados serial do densitômetro-compensador integrado 30 para o computador de aviônica 28. Numa modalidade, a transmissão da palavra de dados serial óptica pode ocorrer simultaneamente com a transmissão de energia óptica, modulando a transmissão de energia óptica. Exemplos não limitativos de modulação de energia óptica que podem ser usados incluem chaveamento por desvio de frequência (FSK), chaveamento por deslocamento de amplitude (ASK) e chaveamento por deslocamento de fase (PSK). Numa outra modalidade, um comprimento de onda ótico separado pode ser utilizado para transmitir energia elétrica e dados sobre a mesma fibra óptica. Em ainda outra modalidade, a transmissão da palavra serial pode ocorrer periodicamente, com

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 28/53 / 34 um protocolo de temporização sendo usado que permite a transmissão alternada de dados e energia óptica sobre o cabo de interface 36. Ainda numa outra modalidade, uma fibra óptica pode ser utilizada para transmitir energia óptica do computador de aviônica 28 para o densitômetro-compensador integrado 30, e pode ser utilizada uma fibra óptica diferente para transmitir a palavra de dados em série do densitômetro-compensador integrado 30 para o computador de aviônica 28.

[0035] Embora uma vantagem da presente divulgação seja reduzir o número de condutores no cabo de interface 36, reduzindo assim o peso e o custo associados a esses condutores, ainda se obtém benefício no uso de duas fibras ópticas devido ao peso geralmente leve e ao baixo custo de fibras ópticas em comparação com o uso de vários cabos elétricos blindados.

[0036] Ainda numa outra modalidade, o cabo de interface 36 pode incluir uma fibra óptica e um par elétrico de dois fios. Nesta outra modalidade, a fibra óptica pode ser utilizada para transmitir energia óptica ou a palavra serial, e o par elétrico de dois fios pode ser utilizado para transmitir o outro.

[0037] As várias modalidades descritas acima se referem aos condutores elétricos dentro do cabo de interface 36 como pares de dois fios. Deve ser apreciado que os cabos com mais de dois fios podem executar a mesma função descrita acima e estão, portanto, no escopo da presente divulgação. Por exemplo, dois pares de dois fios podem ser substituídos por um cabo de quatro fios, com resultados equivalentes. Dois pares de dois fios também poderiam ser substituídos por um cabo de três fios, no qual um condutor é comum aos outros dois, alcançando resultados substancialmente semelhantes. Em uma modalidade alternativa, um condutor elétrico de fio único poderia ser usado, com a estrutura de tanque de combustível proporcionando o caminho de retorno elétrico. Embora isto possa não ser uma modalidade preferida em sistemas de aviação, um condutor de fio único pode

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 29/53 / 34 ser usado com outras aplicações do densitômetro-compensador integrado 30. [0038] Em ainda outra modalidade, o densitômetro-compensador integrado 30 pode ser utilizado sem o cabo de interface 36. Nesta modalidade, o driver serial 50 pode transmitir a palavra de dados serial sem fios utilizando qualquer de um número de transmissões de sinais sem fios incluindo, sem limitação, radiofrequência, acústica, e óptica. Nesta modalidade, o densitômetro-compensador integrado 30 pode ser alimentado por um dispositivo interno de armazenamento de energia e/ou por uma fonte de alimentação que recebe energia sem fio.

[0039] O densitômetro-compensador integrado 30 foi descrito nesta divulgação usando o exemplo dos tanques de combustível de asa 20 e os tanques de combustível centrais 22 sendo localizados com o computador de aviônica 28 a bordo da aeronave 10, com esta configuração exemplificativa não sendo limitativa. Por exemplo, o densitômetro-compensador integrado 30 pode ser implantado em qualquer lugar onde se deseja medir a densidade e o valor dielétrico de um fluido, seja a bordo de uma aeronave, outro veículo ou em um ambiente sem veículo, como em um ambiente industrial. Além disso, a instalação do densitômetro-compensador integrado 30 não se limita a tanques fechados, mas a aplicação também pode ser encontrada dentro de tubos e canais, e em contêineres abertos, como reservatórios e fossos. Por fim, qualquer dispositivo de computação pode substituir o computador de aviônica 28, independentemente do tipo de dispositivo de computação ou da proximidade entre ele e o densitômetro-compensador integrado 30. O densitômetro-compensador integrado 30 pode medir a densidade com mais precisão do que os sistemas inferenciais tradicionais, por exemplo, o densitômetro-compensador integrado 30 pode ser uma melhoria de 1% da massa total em relação aos sistemas tradicionais.

[0040] Outra modalidade de um sistema de medição de fluido 100 é mostrada na Fig. 4. O sistema 100 inclui um sistema de sensor 102, que é

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 30/53 / 34 substancialmente o mesmo que o densitômetro-compensador integrado 30 e as suas várias modalidades, descritas acima. O sistema 100 inclui um sistema de processamento 104, que é residente no computador de aviônica 28 e suas modalidades, descritas acima. O sistema de processamento 104 pode incluir muitos elementos semelhantes aos do computador de aviônica 28 e também inclui um limitador de corrente 116, que é descrito em mais detalhes abaixo. Elementos do densitômetro integrado 30 e do computador de aviônica 28 podem ser prontamente incorporados no sistema 100 ilustrado nas Figs. 4-6, e o sistema 100 pode ser facilmente incorporado na aeronave 10 de uma maneira similar à descrita acima em relação ao densitômetro integrado 30 e ao computador de aviônica 28.

[0041] Como mostrado na Fig. 4, o sistema de medição de fluido 100 inclui uma interface de energia 112 entre o processador de sinal 42 e o sistema de processamento 104. O sistema de processamento 104 inclui uma fonte de energia intrinsecamente segura (IS) 114 e um limitador de corrente 116. A fonte de energia IS 114 é um trilho de alimentação de +5V e o limitador de corrente 116 opera a 25 mA e 50 qJ sob condições normais de operação, a 50 mA e 200 qJ sob condições de falha e/ou de tanque curto e/ou 125 mA e 200 qJ sob condições de iluminação. O limitador de corrente 116 está posicionado entre a fonte de energia IS 114 e a interface de energia 112. O sistema de processamento inclui um pino conector de Entrada/Saída (E/S) para conectar com os condutores de energia e aterramento da interface 112. O sistema de processamento 104 inclui uma velocidade do condicionador de sinal de som 118 para ler e decodificar a palavra serial. O sistema 100 inclui interface de dados 120, por exemplo, um par de fios de dois condutores 120, entre o processador de sinal 42 e a velocidade do condicionador de sinal sonoro 118. A interface de energia 112 e a interface de dados 120 são aproveitadas em conjunto como um único cabo, por exemplo, semelhante ao cabo de interface 36 e/ou às outras várias modalidades descritas acima.

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 31/53 / 34 [0042] Com referência agora às Figs. 4-5, o sistema de sensor 102 inclui um processador de sinal 42, tal como o processador de sinal 42 das Figs. 1A-3, descrito acima. O sistema de sensor 102 produz uma palavra serial que representa a densidade e o valor dielétrico do combustível a ser medido pelo sistema de sensor 102 através do compensador de CA 32 e do densitômetro de bobina 40. O processador de sinal 42 inclui compensador de um condicionador de sinal 38, um condicionador de sinal de densitômetro 44, um microprocessador 46, uma fonte de alimentação 48 e um driver serial 50. Em conjunto com o condicionador de sinal de densitômetro 44, o microprocessador 46 configurado e adaptado para produzir uma palavra serial 106a que é indicativa de uma densidade e, em conjunto com o compensador, um condicionador de sinal 38 é configurado e adaptado para produzir uma palavra serial 106b que é indicativa de uma capacitância do fluido. Juntos, a palavra serial 106a indicativa de densidade e a palavra serial 106b indicam que a capacitância constitui um par. Cada par de palavras 106a/106b é separado por aproximadamente 600 microssegundos, em algumas modalidades. Cada palavra num dado par, em algumas modalidades, é separada por 100 microssegundos. Por exemplo, a segunda palavra, por exemplo, 106b, no par é separada da primeira palavra, por exemplo, 106a por aproximadamente 100 microssegundos. Cada palavra serial 106a/106b inclui uma pluralidade de bits 108. Cada bit 108 é um agrupamento 108a de bit 108 de 1 MHz que tem quatro pulsos 110a-110d de 1 MHz. Embora mostrados como tendo quatro pulsos, os versados na técnica apreciarão prontamente que cada agrupamento de bits pode incluir uma pluralidade de pulsos de 1 MHz. Por exemplo, quatro a oito pulsos. A pluralidade de bits 108 inclui um bit inicial 108a, uma pluralidade de bits de dados 108b-o e um bit de paridade 108p. O sistema de processamento 104 está operativamente conectado ao processador de sinal 42 para ler as palavras seriais 106a/106b e decodificar as palavras seriais 106a/106b. O sistema de processamento 104 pode incluir

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 32/53 / 34 software que substitui o valor de densidade inferido tradicionalmente proporcionado por uma velocidade do condicionador de sinal de som 118 com uma medição de densidade do densitômetro 40.

[0043] Em conformidade, cada sistema de sensor individual 102, por exemplo, cada densitômetro-compensador integrado, pode incluir um endereço único, permitindo que dois ou mais compensadores de densitômetro integrados 102 sejam conectados em cadeia ao longo de uma única interface de dados 120, como descrito acima. Em outras modalidades, o densitômetrocompensador integrado 102 pode transmitir sem fios as palavras seriais 106a/106b (incluindo um endereço único) para um dispositivo de recepção sem fios (não mostrado), que está ligado ao sistema de processamento 104. Tal como utilizado nesta divulgação, “palavra serial” é utilizada para descrever um fluxo de dados em série digital transmitido por densitômetrocompensador integrado 102, com este fluxo de dados incluindo representações digitais da densidade e valor dielétrico do combustível a ser medido por densitômetro-compensador integrado 102 Sob algumas condições de operação, o densitômetro-compensador integrado 102 pode transmitir uma palavra serial que representa apenas a densidade ou o valor dielétrico do combustível. Sob outras condições operacionais, o densitômetro-compensador integrado 102 pode transmitir uma palavra serial que proporciona dados que não a densidade ou o valor dielétrico do combustível. A “palavra serial” também pode incluir um endereço de dispositivo, bits de soma de verificação e quaisquer outros dados, e pode ser de qualquer tamanho de palavra.

[0044] Como mostrado na Fig. 6, um método 200 para transmitir uma característica de fluido entre um sistema de sensor, por exemplo, sistema de sensor 102, e um sistema de processamento, por exemplo, sistema de processamento 104, inclui a produção de uma palavra serial que é indicativa de um valor característico de fluido com um processador de sinal, por exemplo, processador de sinal 42, como indicado esquematicamente pela

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 33/53 / 34 caixa 202. Antes de produzir a palavra serial, um primeiro sinal pode ser gerado com um primeiro dispositivo, por exemplo, compensador de um condicionador de sinal 38, que é indicativo do valor dielétrico do fluido (medido pelo compensador 32) e um segundo sinal com um segundo dispositivo, por exemplo, condicionador de sinal de densitômetro 44, isto é indicativo da densidade do fluido (medida com densitômetro 40). O processador de sinal então produz um sinal digital na forma de uma palavra serial que é indicativa do valor dielétrico e da densidade do fluido, com base no primeiro sinal e no segundo sinal. O método inclui: desabilitar a velocidade do som (VOS) transmitir função do condicionador de sinal VOS, por exemplo, condicionador de sinal VOS 118, como indicado esquematicamente pela caixa 203, para eliminar a contenção de barramento de sinal no inversor (por exemplo, interface de dados 120) e permitir comunicação entre o condicionador de sinal VOS e o processador de sinal. Nenhuma transmissão do condicionador de sinal VOS para o processador de sinal seria necessária em conjunto com o sistema de sensor. A função de recebimento do VOS ainda está habilitada para receber e ler a palavra serial, descrita mais detalhadamente abaixo. Produzir a palavra serial inclui gerar uma pluralidade de bits com o processador de sinal, conforme indicado esquematicamente pela caixa 204. Cada bit é um agrupamento de bits de 1 MHz, por exemplo, agrupamento de bits 108a-108p. Cada agrupamento de bits inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz, por exemplo, quatro pulsos 110a-110d. A pluralidade de bits inclui um bit inicial, por exemplo, bit inicial 108a, uma pluralidade de bits de dados, por exemplo, bits de dados 108a108o, e um bit de paridade, por exemplo, bit de paridade 108p.

[0045] Uma vez gerado, o método 200 inclui transmitir a palavra serial externamente ao processador de sinal, conforme indicado esquematicamente pela caixa 206. O método inclui ler e decodificar a palavra serial com a velocidade do condicionador de sinal de som do sistema de

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 34/53 / 34 processamento, como indicado esquematicamente pela caixa 208. O método 200 inclui determinar uma característica de combustível, por exemplo, a densidade, capacitância e, finalmente, a massa de combustível, como indicado esquematicamente pela caixa 210. O método 200 inclui limitar a corrente para 50 mA ou menos e 200 μ.Ι com um limitador de corrente, por exemplo, limitador de corrente 116, conforme indicado esquematicamente pela caixa 201. O método também pode incluir limitar componentes de armazenamento de energia no sistema de sensores para 4qF com base no potencial de 5 V. O método 200 também pode incluir atualizar o software do sistema de processamento de modo que o cálculo da massa de combustível substitua o valor inferido de densidade tradicionalmente proporcionado por uma velocidade do condicionador de sinal de som com a medição de densidade de um densitômetro, por exemplo, densitômetro 40.

[0046] O fluxograma e os diagramas de blocos nas Figuras ilustram a arquitetura, funcionalidade, e operação de possíveis implementações de sistemas, métodos e produtos de programa de computador de acordo com várias modalidades da presente divulgação. A este respeito, cada bloco no fluxograma ou diagramas de bloco pode representar um módulo, segmento ou porção de código, que compreende uma ou mais instruções executáveis para implementar a(s) função(ões) lógica(s) especificada(s).

[0047] Deve também ser notado que, em algumas implementações alternativas, as funções observadas no bloco podem ocorrer fora da ordem observada nas figuras. Por exemplo, dois blocos mostrados em sucessão podem, de fato, ser executados substancialmente simultaneamente ou os blocos podem, às vezes, ser executados na ordem inversa, dependendo da funcionalidade envolvida. Também será observado que cada bloco dos diagramas de blocos e/ou da ilustração de fluxograma e combinações de blocos nos diagramas de blocos e/ou da ilustração de fluxograma podem ser implementados por sistemas baseados em hardware de finalidade especial que

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 35/53 / 34 executam as funções ou os atos especificados ou combinações de hardware de finalidade especial e instruções de computador.

Discussão de Possíveis Modalidades [0048] O que se segue são descrições não exclusivas de possíveis modalidades da presente invenção. Um sistema para determinar o valor dielétrico e uma densidade de um fluido de acordo com uma modalidade exemplificativa desta divulgação, entre outras coisas possíveis, inclui um primeiro dispositivo configurado para produzir um primeiro sinal que é indicativo do valor dielétrico do fluido; um segundo dispositivo configurado para produzir um segundo sinal que é indicativo da densidade do fluido; e um processador de sinal em comunicação operável com o primeiro dispositivo e o segundo dispositivo, o processador de sinal configurado para calcular um sinal digital que é indicativo do valor dielétrico e da densidade do fluido que pode ser comunicada externamente ao processador de sinal.

[0049] O sistema do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes:

Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o primeiro dispositivo é constituído por um compensador configurado para produzir um sinal de capacitância eléctrica que é indicativo do valor dielétrico do fluido e de um condicionador de sinal conectado eletricamente ao compensador, configurado para produzir um sinal elétrico que é indicativo do sinal de capacitância elétrica; o segundo dispositivo é composto por uma bobina de densitômetro configurada para produzir uma resposta mecânica que é indicativa da densidade do fluido e um condicionador de sinal do densitômetro conectado eletromagneticamente ao carretel do densitômetro, configurado para produzir um sinal elétrico que é indicativo da resposta mecânica; e o processador de sinal é composto por um microprocessador configurado para armazenar uma pluralidade de fatores de correção

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 36/53 / 34 representando a resposta mecânica e calcular o sinal digital que é representativo do valor dielétrico e da densidade do fluido, e um driver serial configurado para produzir uma palavra serial que é representativa do sinal digital e modula um sinal de transportador em que o sinal de transportador modulado é representativo da palavra serial.

[0050] Uma outra modalidade do sistema anterior, compreendendo ainda uma fonte de alimentação, a fonte de alimentação configurada para fornecer energia elétrica ao condicionador de sinal de compensador, ao condicionador de sinal de densitômetro, ao microprocessador e ao driver serial.

[0051] Uma outra modalidade do sistema anterior, compreendendo ainda um dispositivo de armazenamento de energia, em que o dispositivo de armazenamento de energia está configurado para armazenar energia elétrica.

[0052] Uma outra modalidade do sistema anterior, compreendendo ainda uma interface de dados, a interface de dados configurada para transmitir a palavra serial.

[0053] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a fonte de alimentação é configurada para: receber energia de entrada elétrica através da interface de energia; converter a entrada de energia elétrica em energia elétrica; e proporcionar a energia elétrica ao condicionador de sinal de compensador, ao condicionador de sinal de densitômetro, ao microprocessador e ao driver serial.

[0054] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a fonte de alimentação é configurada para: receber energia de entrada óptica através da interface de energia; converter a energia de entrada óptica em energia elétrica; e proporcionar a energia elétrica ao condicionador de sinal de compensador, ao condicionador de sinal de densitômetro, ao microprocessador e ao driver serial.

[0055] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a interface

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 37/53 / 34 de dados é composta por um par elétrico de dois fios; o driver serial é configurado para transmitir a palavra serial sobre par elétrico de dois fios; e a fonte de alimentação é configurada para receber energia de entrada elétrica sobre o par elétrico de dois fios.

[0056] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o driver serial é configurado para transmitir a palavra serial sem fios.

[0057] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a interface de dados é composta por uma fibra óptica; o driver serial é configurado para transmitir a palavra serial pela fibra óptica; e a fonte de alimentação é configurada para receber energia de entrada óptica sobre a fibra óptica.

[0058] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o driver serial é configurado para transmitir a palavra serial utilizando codificação digital selecionada do grupo que consiste em: chaveamento de desvio de frequência, chaveamento de deslocamento de amplitude, chaveamento de deslocamento de fase.

[0059] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o driver serial é configurado para transmitir a palavra serial utilizando um primeiro comprimento de onda de luz; e a fonte de alimentação é configurada para receber energia de entrada óptica utilizando um segundo comprimento de onda de luz.

[0060] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o driver serial tem um código de identificação, e a palavra serial compreende ainda o código de identificação.

[0061] Um sistema para medir um valor dielétrico e uma densidade de um fluido em um tanque, o sistema compreendendo: um dispositivo de computação remota; um primeiro dispositivo configurado para produzir um primeiro sinal que é indicativo do valor dielétrico do fluido; um segundo dispositivo configurado para produzir um segundo sinal que é indicativo da densidade do fluido; e um processador de sinal conectado eletricamente ao

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 38/53 / 34 primeiro dispositivo e ao segundo dispositivo, o processador de sinal configurado para produzir um primeiro sinal elétrico representativo do primeiro sinal, produzir um segundo sinal elétrico que é representativo do segundo sinal, calcular um sinal digital que é representativo do valor dielétrico e da densidade do fluido, produzir uma palavra serial que é indicativa do sinal digital e modular um sinal de portador, em que a modulação é representativa da palavra serial; uma fonte de alimentação configurada para receber entrada de energia do dispositivo de computação remoto; e uma interface de dados configurada para: transmitir a palavra serial para o dispositivo de computação remota e transmitir a energia de entrada do dispositivo de computação remoto para a fonte de alimentação.

[0062] O sistema do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais:

Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a interface compreende ainda um par de dois fios; e a fonte de alimentação é configurada para receber entrada de energia elétrica do dispositivo de computação remoto através do par de dois fios; e o processador de sinal está configurado para transmitir a palavra serial para o dispositivo de computação remoto através do par de dois fios.

[0063] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o cabo de interface compreende ainda uma fibra óptica; e a fonte de alimentação é configurada para receber entrada de energia óptica do dispositivo de computação remoto via fibra óptica; e o processador de sinal é configurado para transmitir a palavra serial ao dispositivo de computação remoto através da fibra óptica.

[0064] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o processador de sinal é configurado para transmitir a palavra serial utilizando codificação digital selecionada do grupo que consiste em: chaveamento de

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 39/53 / 34 desvio de frequência, chaveamento de deslocamento de amplitude, chaveamento de deslocamento de fase.

[0065] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o processador de sinal está configurado para transmitir a palavra serial utilizando um primeiro comprimento de onda de luz; e a fonte de alimentação é configurada para receber energia de entrada óptica utilizando um segundo comprimento de onda de luz.

[0066] Um método para determinar um valor dielétrico e uma densidade de um fluido dentro de um tanque compreendendo as etapas de: produzir, através de um primeiro dispositivo disposto no tanque, um primeiro sinal indicando o valor dielétrico do fluido; produzir, através de um segundo dispositivo disposto no tanque, um segundo sinal que indica a densidade do fluido; calcular, num processador de sinal disposto no tanque, um sinal digital que é indicativo do valor dielétrico e da densidade do fluido, com base no primeiro sinal e no segundo sinal; e transmitir o sinal digital externamente do processador de sinal.

[0067] O método do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes:

Uma outra modalidade do método anterior, compreendendo ainda produzir, pelo processador de sinal, uma palavra serial representativa do sinal digital; modular, pelo processador de sinal, um sinal de transportador, em que o sinal de transportador modulado é representativo da palavra serial; e transmitir, por um cabo de interface, o sinal de transportador modulado. [0068] Um sistema de medição de fluido, entre outras coisas possíveis, inclui um processador de sinal e um sistema de processamento. O processador de sinal é configurado e adaptado para produzir uma palavra serial que é indicativa de uma característica de fluido que é configurada para ser comunicada externamente ao processador de sinal. O sistema de

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 40/53 / 34 processamento é operativamente conectado ao processador de sinal para ler a palavra serial e decodificar a palavra serial.

[0069] O sistema do parágrafo anterior pode opcionalmente incluir, adicionalmente e/ou alternativamente, qualquer um ou mais dos seguintes recursos, configurações e/ou componentes adicionais:

Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a palavra serial é representativa de pelo menos um de uma densidade ou uma capacitância de um fluido.

[0070] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a palavra serial inclui uma pluralidade de bits. Cada bit pode ser um agrupamento de bits de 1 MHz.

[0071] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que a pluralidade de bits inclui um bit de início, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade.

[0072] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que cada agrupamento de bits de 1 MHz inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.

[0073] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sistema inclui uma interface de energia entre o processador de sinal e o sistema de processamento.

[0074] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sistema de processamento inclui uma fonte de energia intrinsecamente segura e um limitador de corrente.

[0075] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o limitador de corrente está entre a fonte de energia intrinsecamente segura e a interface de energia.

[0076] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sistema de processamento inclui uma velocidade do condicionador de sinal de som para ler e decodificar a palavra serial.

[0077] Uma outra modalidade do sistema anterior, em que o sistema

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 41/53 / 34 inclui um par condutor entre o processador de sinal e a velocidade do condicionador de sinal sonoro.

[0078] Um método para transmitir uma característica de fluido entre um sistema de sensor e um sistema de processamento inclui produzir uma palavra serial que é indicativa de um valor de característica de fluido com um processador de sinal. O método inclui transmitir a palavra serial externamente ao processador de sinal. O método inclui ler e decodificar a palavra serial com um sistema de processamento para determinar o valor de característica de fluido.

[0079] Uma outra modalidade do método anterior, em que a produção da palavra serial inclui gerar uma pluralidade de bits com o processador de sinal.

[0080] Uma outra modalidade do método anterior, em que a pluralidade de bits inclui um bit de início, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade. Cada bit pode ser um agrupamento de bits de 1 MHz e/ou cada agrupamento de bits pode incluir uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.

[0081] Uma outra modalidade do método anterior, em que o método inclui limitar a corrente para 50 mA ou menos com um limitador de corrente entre uma fonte de energia intrinsecamente segura e uma interface de energia. [0082] Uma outra modalidade do método anterior, em que a leitura e decodificação da palavra serial é feita por uma velocidade do condicionador de sinal sonoro do sistema de processamento.

[0083] Uma outra modalidade do método anterior, em que o método inclui desativar a velocidade da função de transmissão de som transmitir da velocidade do condicionador de sinal sonoro.

[0084] Uma outra modalidade do método anterior, em que a transmissão da palavra serial inclui transmitir a palavra serial sem fios do processador de sinal para o sistema de processamento.

[0085] Os métodos e sistemas da presente divulgação, como descritos

Petição 870190025825, de 18/03/2019, pág. 42/53 / 34 acima e mostrados na desenhos proporcionam um sistema de sensor e um sistema de processamento com propriedades superiores, incluindo instalação mais fácil, custo reduzido e tempo de inatividade mínimo. Embora o aparelho e os métodos da divulgação da invenção tenham sido mostrados e descritos com referência a certas modalidades, os versados na técnica apreciarão prontamente que alterações e/ou as modificações podem ser feitas nos mesmos sem sair do escopo da divulgação da matéria.

Claims (20)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Sistema de medição de fluido, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:

   um processador de sinal configurado e adaptado para produzir uma palavra serial que seja indicativa de característica de fluido que é configurada para ser comunicada externamente ao processador de sinal; e um sistema de processamento operativamente conectado ao processador de sinal para ler a palavra serial e decodificar a palavra serial.
2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palavra serial é representativa de pelo menos uma de uma densidade ou uma capacitância de um fluido.
3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palavra serial inclui uma pluralidade de bits, em que cada bit é um agrupamento de bits de 1 MHz.
4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada agrupamento de bits de 1 MHz inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.
5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a palavra serial inclui uma pluralidade de bits, em que a pluralidade de bits inclui um bit de início, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade.
6. 6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada bit é um agrupamento de bits de 1 MHz.
7. 7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada agrupamento de bits inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.
8. 8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema inclui uma interface de energia entre o processador de sinal e o sistema de processamento.

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9. 9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento inclui uma fonte de alimentação intrinsecamente segura e um limitador de corrente, em que o limitador de corrente está entre a fonte de energia intrinsecamente segura e a interface de energia.
10. 10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de processamento inclui pelo menos um de:

    uma velocidade do condicionador de sinal de som para ler e decodificar a palavra serial, ou uma velocidade do condicionador de sinal de som para ler e decodificar a palavra serial e um par de fios de dois condutores entre o processador de sinal e a velocidade do condicionador de sinal sonoro.
11. 11. Método para transmitir uma característica de fluido entre um sistema de sensor e um sistema de processamento, o método caracterizado pelo fato de que compreende:

    produzir uma palavra serial que é indicativa de um valor característico fluido com um processador de sinal;

    transmitir a palavra serial externamente do processador de sinal; e ler e decodificar a palavra serial com um sistema de processamento para determinar o valor de característica de fluido.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a produção da palavra serial inclui gerar uma pluralidade de bits com o processador de sinal, em que cada bit é um agrupamento de bits de 1 MHz.
13. 13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada agrupamento de bits inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.
14. 14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado

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    3 / 3 pelo fato de que a produção da palavra serial inclui gerar uma pluralidade de bits com o processador de sinal, em que a pluralidade de bits inclui um bit inicial, uma pluralidade de bits de dados e um bit de paridade.
15. 15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada bit é um agrupamento de bits de 1 MHz.
16. 16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que cada agrupamento de bits de 1 MHz inclui uma pluralidade de pulsos de 1 MHz.
17. 17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda limitar a corrente para 50 mA ou menos com um limitador de corrente entre uma fonte de energia intrinsecamente segura e uma interface de energia.
18. 18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a leitura e decodificação da palavra serial é feita por uma velocidade do condicionador de sinal sonoro do sistema de processamento.
19. 19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda desabilitar uma velocidade da função de transmissão de som da velocidade do condicionador de sinal sonoro.
20. 20. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a transmissão da palavra serial externamente inclui transmitir a palavra serial sem fios do processador de sinal para o sistema de processamento.