BR112020001463A2 - medidor de fluxo de fluido, e, uso de um medidor de fluxo de fluido. - Google Patents

Abstract

Trata-se de um medidor de fluxo de fluido (100) que inclui engrenagens entrelaçadas (108, 110) que giram de forma síncrona. O medidor de fluxo de fluido (100) tem uma faixa de operação nominal (500) entre uma taxa de fluxo volumétrico máxima e uma taxa de fluxo volumétrico mínima. O medidor de fluxo tem um sensor de fluxo para produzir uma saída pulsada e um controlador operativamente acoplado a uma mídia de armazenamento de dados (150). O controlador pode receber um sinal de detecção do sensor de fluxo para gerar pulsos de entrada e determinar uma frequência de pulso de entrada. O controlador pode determinar se o medidor de fluxo de fluido está operando fora da faixa de operação nominal (500) e aplicar uma função de correção para gerar pulsos de saída linearizados. O controlador pode gerar a função de correção com base na frequência de pulso de entrada e em uma frequência de pulso predeterminada; ou com base no intervalo de tempo entre pulsos de entrada e um intervalo predeterminado entre pulsos de entrada; ou com base em uma calibração genérica do medidor de fluxo de fluido, armazenado na mídia de armazenamento de dados.

Description

1 / 28 MEDIDOR DE FLUXO DE FLUIDO, E, USO DE UM MEDIDOR DE

FLUXO DE FLUIDO ASSUNTOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade do Pedido de Patente nº US 15/658.435, depositado em 25 de julho de 2017, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] Os sistemas de medição de fluido de deslocamento positivo podem ser usados para medir uma taxa de fluxo ou volume de um fluido ou gás. Por exemplo, os sistemas de distribuição podem usar retroalimentação de um medidor de fluido de deslocamento positivo para controlar o volume de fluido distribuído. Tais sistemas de controle são frequentemente usados em vez de controles de tempo ativado para distribuir corretamente quantidades precisas de fluido ou gás e são comumente usados em uma variedade de configurações, incluindo, porém sem limitação, as indústrias industrial, de saúde, farmacêutica e de alimentos e bebidas. Por exemplo, um medidor de fluido de deslocamento positivo pode ser usado no processo de fabricação de um fármaco que exige uma medição precisa de dois materiais a serem misturados em um único lote. O medidor de fluido de deslocamento positivo pode ser instalado nas linhas de suprimento dos respectivos materiais a retroalimentação dos medidores pode ser usada para distribuir a quantidade apropriada de cada material em um tanque de mistura a ser misturado. Essa aplicação de um medidor de deslocamento positivo, como muitos outros, pode exigir que o medidor de deslocamento positivo tenha uma precisão de medição (por exemplo, +/− 0,5%) para cumprir com o controle de qualidade ou regulamentos, por exemplo. Por conseguinte, um medidor de deslocamento positivo que mede corretamente um volume de fluido ou gás pode ajudar a facilitar a realização da função pretendida de um sistema ou processo de distribuição de fluido.

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[003] Um medidor de fluxo de fluido exemplificativo é descrito no pedido cedido à mesma cessionária, US 9.383.235, cedido à Ecolab Inc., St. Paul, MN, cuja revelação é incorporada ao presente documento a título de referência. Os fabricantes normalmente fornecem uma calibração de fábrica que correlaciona o volume de uma bolsa de fluido a uma contagem rotacional correspondente à rotação de um ou mais componentes (por exemplo, engrenagens ovais) no medidor de fluxo para vários volumes de fluxos. Assim, contando o número de pulsos produzidos pelo medidor de fluxo de fluido, a taxa de fluxo de volume pode ser determinada com base na calibração de fábrica.

[004] Essa calibração de fábrica pode não ser precisa fora de uma faixa de fluxo. Por exemplo, em taxas de fluxo baixas próximas ao fluxo mínimo, o medidor de fluxo pode não produzir pulsos de entrada, mas ainda pode ter fluxo através de vários componentes mecânicos do medidor de fluxo. Problemas semelhantes podem ocorrer na operação perto do fluxo máximo. Consequentemente, os fabricantes especificam uma faixa na qual a calibração do medidor de fluxo é confiável. No entanto, isso pode ser restritivo a um usuário final que pretenda usar medidores de fluxo para medir o fluxo em uma ampla faixa.

SUMÁRIO

[005] Em um aspecto, esta revelação inclui um medidor de fluxo de fluido que compreende uma primeira engrenagem que se entrelaça com uma segunda engrenagem e, portanto, tendo rotação síncrona em resposta ao fluxo de um fluido através do mesmo. O medidor de fluxo de fluido tem uma faixa de operação nominal entre uma taxa de fluxo volumétrico máxima e uma taxa de fluxo volumétrico mínima. O medidor pode ter um sensor de fluxo para gerar um sinal de detecção em resposta à passagem de fluido através da câmara de fluxo e/ou rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem. O medidor também pode ter um controlador acoplado

3 / 28 operacionalmente a uma mídia de armazenamento de dados. O controlador pode receber sinal de detecção do sensor de fluxo para gerar pulsos de entrada e determinar uma frequência de pulso de pulsos de entrada, por meio de que a frequência de pulso corresponde a um número de pulsos por segundo. O controlador pode ainda determinar um desvio da frequência de pulso dos pulsos de entrada de uma frequência de pulso predeterminada. O controlador pode gerar uma função de correção com base no desvio. O controlador pode determinar se o medidor de fluxo de fluido está operando fora da faixa de operação nominal com base no desvio e/ou na função de correção e aplicar a função de correção aos pulsos de entrada quando o controlador determinar que o medidor de fluxo de fluido está operando fora da faixa de operação nominal.

[006] Em outro aspecto, o controlador pode recuperar a calibração genérica do medidor de fluxo de fluido. O controlador pode determinar ainda um intervalo de tempo predeterminado entre pulsos de entrada com base na calibração genérica. Além disso, o controlador pode receber sinal de detecção do sensor de fluxo para gerar pulsos de entrada reais. O controlador pode determinar um intervalo de tempo real entre os pulsos de entrada durante o uso e determinar um desvio entre o intervalo de tempo predeterminado e o intervalo de tempo real entre os pulsos de entrada. O controlador pode corrigir os pulsos de entrada em uma quantidade correspondente ao desvio para gerar um pulso de saída.

[007] Em outro aspecto, o controlador pode ser acoplado a um gerador de pulsos de saída. O controlador pode gerar uma função de correção com base em um intervalo de tempo predeterminado entre os pulsos de entrada e o intervalo de tempo real entre os pulsos de entrada. O controlador pode incrementar um contador de volume em uma quantidade igual a um volume por pulso de entrada no momento correspondente ao intervalo de tempo do pulso de entrada corrigido pela função de correção. O controlador

4 / 28 pode fazer a transição do gerador de pulsos de saída de um estado em que o gerador de pulsos de saída não gera pulsos de saída para um estado em que o gerador de pulsos de saída começa a gerar um pulso de saída quando o contador de volume excede um primeiro volume de referência. O controlador pode fazer a transição do gerador de pulsos de saída de um estado em que o gerador de pulsos de saída gera o pulso de saída de volta para um estado em que o gerador de pulsos de saída para de gerar o pulso de saída.

[008] Os detalhes de um ou mais exemplos são apresentados nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outros recursos, objetivos e vantagens se tornarão evidentes a partir da descrição e desenhos e das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é um esquema de um medidor de fluxo de fluido de acordo com uma modalidade; a Figura 2 é uma vista lateral em corte transversal do medidor de fluxo de fluido feito ao longo do plano seccional A-A ilustrado na Figura 1; a Figura 3A é uma vista em corte plana ilustrando o fluxo de fluido através do medidor de fluxo de fluido em uma primeira posição de rotação das engrenagens ovais; a Figura 3B é uma vista em corte planta que ilustra o fluxo de fluido através do medidor de fluxo de fluido em uma segunda posição de rotação das engrenagens ovais; a Figura 4A é outra vista em corte plana que ilustra o medidor de fluxo de fluido com sensores sem contato; a Figura 4B é um esquema que ilustra sinais de detecção gerados pelos sensores sem contato mostrados na Figura 4A; a Figura 4C é um esquema que ilustra um método de geração de pulso de acordo com uma modalidade;

5 / 28 a Figura 4D é um esquema que ilustra uma sequência de estados rotacionais válidos das engrenagens ovais do medidor de fluxo de fluido de acordo com uma modalidade ilustrativa não limitativa; a Figura 5 é um exemplo não limitativo de uma calibração genérica que ilustra a relação entre volume por pulso e taxa de fluxo volumétrico; a Figura 6 é um algoritmo exemplificativo para corrigir não linearidades genéricas de acordo com uma modalidade ilustrativa não limitativa; a Figura 7 é um gráfico exemplificativo não limitativo que ilustra a relação entre o tempo entre os pulsos de entrada e a taxa de fluxo volumétrico; a Figura 8 é um gráfico exemplificativo não limitativo que ilustra a relação entre a frequência de pulso de entrada e a taxa de fluxo volumétrico; a Figura 9 é um gráfico exemplificativo não limitativo que ilustra a relação entre volume por pulso e tempo entre pulsos de entrada; e a Figura 10 é um gráfico exemplificativo não limitativo que ilustra uma função para corrigir pulsos de entrada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[009] A Figura 1 é uma vista em plano superior de um sistema de medição de fluxo de fluido 10 incluindo um medidor de fluxo de fluido 100. O sistema 10 inclui uma bomba de fluido 12, uma primeira linha de fluido 14, uma segunda linha de fluido 16 e um medidor de fluxo de fluido 100. A primeira linha de fluido 14 pode estar em comunicação com a bomba de fluido 12 configurada para fornecer um fluxo de fluido através do sistema 10. A bomba de fluido 12 pode estar em comunicação de fluido com uma fonte de fluido (não mostrada) e pode ser qualquer bomba adequada para fornecer um fluxo de fluido através do sistema. O fluxo de fluido pode ter uma variedade

6 / 28 de características de fluxo de fluido e pode depender do tipo de bomba selecionada ou da aplicação do sistema 10. Por exemplo, aplicações diferentes podem exigir um alto volume de fluido ou um baixo volume de fluido. Certos exemplos podem exigir fluxo de fluido uniforme fornecido por uma bomba peristáltica ou linhas de fluido mantidas por pressão. Em outros exemplos, uma bomba de fluido 12 pode fornecer fluxo de fluido não uniforme, particularmente onde a aplicação requer um baixo volume de fluido.

[0010] O medidor de fluxo de fluido 100 pode ser configurado para medir o fluxo de fluido através do sistema 10 e pode incluir um alojamento 102 que define uma câmara 106, uma entrada de fluido 104 e uma saída de fluido 105. Na modalidade ilustrada, o medidor de fluxo de fluido 100 é um medidor de deslocamento positivo, tal como um medidor de fluxo de engrenagem oval 108. A entrada de fluido 104 pode estar em comunicação de fluido com a primeira linha de fluido 14 e fornece fluxo de fluido da primeira linha de fluido 14 para a câmara 106. As engrenagens ovais 108 e 110 são instaladas dentro da câmara 106 e são configuradas para girar em conjunto sobre eixos geométricos fixos de rotação 112 e 114, respectivamente, em resposta ao fluxo de fluido através da câmara 106. O fluido sai da câmara 106 por meio da saída de fluido 105 que está em comunicação de fluido com a segunda linha de fluido 16.

[0011] Por conseguinte, o fluido fornecido pela bomba de fluido 12 flui através da linha de fluido 14 e para o medidor de fluxo de fluido 100 através da entrada de fluido 104. O fluido então flui através do medidor de fluxo de fluido 100, em que o volume é medido e sai do medidor de fluxo de fluido 100 através da saída de fluido 105 e para a segunda linha de fluido 16.

[0012] A Figura 2 é uma vista lateral em corte transversal do medidor de fluxo de fluido 100 tomado ao longo da linha A-A mostrada na Figura 1. As engrenagens ovais 108 e 110 instaladas dentro da câmara 106 definidas pelo alojamento 102 podem ser configuradas para girar em torno dos eixos

7 / 28 113 e 115, respectivamente. Nas modalidades ilustradas, o medidor de fluxo de fluido 100 pode incluir sensor de fluxo 140 e controlador 141. O sensor de fluxo 140 pode estar em comunicação (por exemplo, eletricamente por meio da conexão 143, ou sem fio) com o controlador 141. O sensor de fluxo 140 pode ser configurado para captar uma área detectável 146 (não mostrada) fornecida nas superfícies superiores 142 e 144 das engrenagens ovais 108 e 110, respectivamente. Por exemplo, o sensor de fluxo 140 pode ser um sensor magnético configurado para captar uma área detectável 146 que compreende um ímã instalado em ou dentro de pelo menos uma das engrenagens ovais

108. Em outro exemplo, o sensor de fluxo 140 pode ser um sensor óptico configurado para emitir um comprimento de onda em pelo menos uma superfície superior 142 ou 244 das engrenagens ovais 108, incluindo uma área detectável 146 e captar uma refletância do comprimento de onda em pelo menos uma das superfícies superiores 142. As Patentes US 7.523.660, depositada em 19 de dezembro de 2007, e 8.069.719, depositada em 11 de fevereiro de 2009, fornecem exemplos de engrenagens ovais 108 que incorporam sensores sem contato, cuja revelação completa de cada uma das mesmas é incorporada ao presente documento a título de referência. Pode-se observar que o medidor de fluxo de fluido 100 pode incluir qualquer número de sensores sem contato e qualquer número de áreas detectáveis adequadas para uma aplicação específica do medidor. O sensor de fluxo 140 também pode ser configurado para gerar um sinal de detecção com base na detecção, ou falta de detecção, de uma área detectável 146.

[0013] O medidor de fluxo de fluido 100 também pode incluir o controlador 141 configurado para calcular um volume de fluxo de fluido através do medidor com base no sinal de detecção do sensor de fluxo 140. O controlador 141 pode ser configurado para receber um sinal de detecção do sensor de fluxo 140 e gerar pulsos de entrada para corresponder à rotação das engrenagens ovais 108 com base no sinal de detecção. O controlador 141

8 / 28 pode ser um computador programável, como um microprocessador, um controlador lógico programável 141 e similares, e pode incluir (e/ou estar em comunicação com) mídias de armazenamento não transitório (por exemplo, memória ou mídia de armazenamento não transitório 150) para armazenar instruções na forma de algoritmos e/ou dados (por exemplo, dados de calibração). Embora uma conexão elétrica 151 entre o controlador 141 e uma mídia de armazenamento não transitório 150 seja ilustrada, deve ser entendido que as conexões sem fio entre o controlador 141 e a mídia de armazenamento não transitório 150 são contempladas. Além disso, deve ser entendido que, enquanto as conexões elétricas do controlador 141, da mídia de armazenamento não transitório 150 e do medidor de fluxo de fluido 100 são ilustradas como estando fora do alojamento 102 do medidor de fluxo de fluido 100 na Figura 1, na Figura 2, o controlador 141 e a mídia de armazenamento não transitório 150 (juntamente com as conexões associadas) são alojados dentro do alojamento 102 do medidor de fluxo de fluido 100 (como mostrado na Figura 2). Como será discutido mais adiante neste documento, um volume de fluido que passa através do medidor de fluxo de fluido 100 pode ser calculado quando o número de rotações (completas e parcialmente completas) feitas pelas engrenagens ovais 108 for conhecido e um volume de fluido por rotação for conhecido. Por conseguinte, o controlador 141 pode ser capaz de medir um volume de fluido que passa através do medidor com base nos pulsos de entrada gerados pelo controlador 141. Em tais casos, o controlador 141 pode incluir uma mídia de armazenamento não transitório 150 que armazena uma calibração entre os pulsos de entrada gerados e o volume de fluido que passa através do medidor de fluxo de fluido 100.

[0014] As Figuras 3A e 3B são vistas em corte planas que ilustram o fluxo de fluido através do medidor de fluxo de fluido 100. Como visto no presente documento, as engrenagens ovais 108 e 110 são configuradas para se entrelaçar, reduzindo, assim, as chances de o fluido da entrada de fluido 104

9 / 28 passar entre as engrenagens. Por conseguinte, o fluido flui em torno das engrenagens ovais 108 por meio das bolsas de fluido 116 e 118. A Figura 3A mostra o medidor de fluxo de fluido 100 em uma primeira posição de rotação onde o fluido pode ser introduzido na câmara 106 através da entrada de fluido

104. Como observado acima, a mistura das engrenagens ovais 108 e 110 reduz as chances de o fluido passar entre as engrenagens, forçando, assim, o fluido de entrada em direção à engrenagem oval 108 e impelindo a engrenagem oval 108 a girar no sentido anti-horário. O torque no sentido anti- horário aplicado através da engrenagem oval 108, por sua vez, estimula a rotação no sentido horário da engrenagem oval 110.

[0015] A Figura 3B mostra o medidor de fluxo de fluido 100 em uma posição rotacional radialmente avançada em relação à posição rotacional mostrada na Figura 3A, em que a engrenagem oval 108 girou 90 graus no sentido anti-horário e a engrenagem oval 110 girou 90 graus no sentido horário. Nessa posição rotacional do medidor de fluxo de fluido 100, a rotação da engrenagem oval 108 formou uma bolsa de fluido 118 definida pela superfície da engrenagem oval 108 e uma parede da câmara 106. Simultaneamente, o fluido da entrada de fluido 104 é forçado em direção a um vértice 111 da engrenagem oval 110, impelindo, assim, a engrenagem oval 110 a girar no sentido horário. Isso, por sua vez, impele a engrenagem oval 108 a continuar a rotação no sentido anti-horário para liberar o fluido na bolsa de fluido 118. Pode-se observar que uma bolsa de fluido semelhante 116 pode ser formada entre a engrenagem oval 110 e uma parede de câmara 106, como mostrado na Figura 3A.

[0016] Os medidores de fluxo de fluido de acordo com as presentes modalidades podem ser configurados para aumentar a resolução da medição, permitindo, assim, uma medição mais precisa do fluxo de fluido através do medidor. Essas configurações podem ser úteis em aplicações de baixo fluxo de fluido. Em um exemplo, o medidor de fluxo de fluido 100 pode ser

10 / 28 configurado para medir meias rotações das engrenagens ovais 108 que correspondem a um volume igual ao volume de duas bolsas de fluido 116. Em outro exemplo, o medidor de fluxo de fluido 100 pode ser configurado para medir quartas rotações das engrenagens ovais 108 que correspondem a um volume igual a uma bolsa de fluido 116. A resolução da medição do medidor de fluxo de fluido 100 também pode depender do volume das bolsas de fluido 116 do medidor. De modo geral, bolsas de fluido 116 com um volume menor podem aumentar a resolução de medição de uma engrenagem oval 108 conforme volumes menores de fluido são distribuídos por rotação das engrenagens ovais 108. Por outro lado, bolsas de fluido maiores 116 podem diminuir a resolução à medida que grandes volumes de fluido são distribuídos por rotação. Pode ser observado que aplicações diferentes podem exigir uma resolução de medição diferente, e exemplos do presente pedido podem ser configurados para ter uma ampla gama de resoluções.

[0017] A Figura 4A é uma vista em corte plana do medidor de fluxo de fluido 100 incluindo um sensor de fluxo 140 e uma área detectável 146. O sensor de fluxo 140 pode ser configurado para captar a área detectável 146 fornecida em uma superfície da engrenagem oval 110 e gerar um sinal de detecção. O sensor de fluxo 140 pode ser montado em um alojamento (102, não mostrado na Figura 4A) do medidor de fluxo de fluido 100 posicionado acima das superfícies superiores 142, 144 das engrenagens ovais 108 e 110. Como indicado na Figura 4A, a engrenagem oval 108 e 110 são configuradas para girar no sentido anti-horário e horário, respectivamente, em resposta ao fluxo de fluido através da câmara 106. A rotação da engrenagem oval 110 faz com que a área detectável 146 passe através de uma região de captação do sensor de fluxo 140 que pode estar localizado abaixo do sensor. Ao captar a área detectável 146, o sensor de fluxo 140 pode gerar um sinal de detecção. Assim, um sinal de detecção do sensor de fluxo 140 pode ser indicativo de uma posição rotacional das engrenagens ovais 108 e 110 em que a área

11 / 28 detectável 146 está abaixo do sensor de fluxo 140. Nesse exemplo, o sensor de fluxo 140 pode ser configurado para gerar um sinal "positivo" (por exemplo, "1" ou "alto") quando o sensor captar a área detectável 146, e um sinal "negativo" (por exemplo, "0" ou "baixo”) quando o sensor não captar a área detectável 146. Pode ser observado que o sinal de detecção gerado por um sensor de fluxo 140 pode ter qualquer forma em qualquer formato adequado para indicar uma captação de uma área detectável 146. Em certos exemplos, um sensor de fluxo 140 pode ser configurado para não gerar um sinal de detecção quando uma área detectável 146 não for captada. Nesse exemplo, a falta de um sinal ainda pode ser indicativa de uma posição de rotação em que a área detectável 146 não está dentro de uma região de captação do sensor. Como descrito anteriormente, o medidor de fluxo de fluido 100 pode incluir um controlador 141 configurado para gerar uma saída pulsada com base no sinal de detecção fornecido pelo sensor de fluxo 140. Nesse exemplo, o medidor de fluxo de fluido 100 é configurado de modo que a rotação das engrenagens ovais 108 e 110 possa fazer com que o sensor de fluxo 140 capte a área detectável 146. Assim, o controlador 141 pode ser configurado para gerar um pulso em resposta à área detectável 146 sendo captada pelo sensor de fluxo 140, como será descrito mais adiante.

[0018] A Figura 4B é um gráfico 190 de um sinal de detecção do sensor de fluxo 140 do medidor de fluxo de fluido 100 ao longo do tempo, de acordo com um exemplo. Mais especificamente, o gráfico 190 mostra o sinal de detecção do sensor de fluxo 140 que capta a área detectável 146 à medida que as engrenagens ovais 108 e 110 giram em uma direção para frente em resposta ao fluxo de fluido através do medidor. O gráfico 190 inclui os pontos de tempo 191 a, 491 b, 492 a e 492 b. Inicialmente, o sinal de detecção do sensor de fluxo 140 é baixo, indicando que as engrenagens ovais 108 e 110 estão em uma posição rotacional em que a área detectável 146 não está dentro de uma região de captação do sensor. O sinal de detecção é alto entre os

12 / 28 pontos de tempo 191 a e 192 a, e também 191 b e 192 b, e é indicativo de posições de rotação das engrenagens ovais 108 em que a área detectável 146 é captada pelo sensor de fluxo 140. O sinal de detecção torna-se baixo novamente entre os pontos de tempo 192 a e 191 b, e também após o ponto de tempo 192 b, e é indicativo de posições de rotação das engrenagens ovais 108 em que a área detectável 146 não é captada pelo sensor. Posições rotacionais adicionais ou poucas posições rotacionais adicionais e/ou áreas detectáveis são contempladas dentro do escopo da presente revelação (e como será descrito mais adiante).

[0019] Nesse exemplo, as posições de rotação das engrenagens ovais 108 em uma rotação completa do medidor de fluxo de fluido 100 podem ser categorizadas nos estados de rotação A e B. O estado de rotação A compreende todas as posições de rotação em que a área detectável 146 não é captada pelo sensor de fluxo 140 e é mostrada no gráfico 190 antes do ponto de tempo 191 a, entre os pontos de tempo 192 a e 191 b, e também após o ponto de tempo 192 b. O estado de rotação B compreende todas as posições de rotação em que a área detectável 146 é captada pelo sensor de fluxo 140 e é mostrada no gráfico 190 entre os pontos de tempo 191 a e 192 a, bem como 191 b e 192 b. Quando o sensor de fluxo 140 capta os estados de rotação A e B, o mesmo gera um sinal de detecção negativo e positivo, respectivamente. Em tais exemplos, o medidor de fluxo de fluido 100 pode incluir um controlador 141 configurado para calcular um volume de fluxo de fluido através do medidor com base nos sinais de detecção fornecidos pelo sensor de fluxo 140. À medida que as engrenagens ovais 108 e 110 giram em uma direção para frente em resposta ao fluxo de fluido através do medidor, as engrenagens finalmente alcançam uma posição rotacional em que a área detectável 146 está dentro de uma região de captação do sensor de fluxo 140. Por conseguinte, o sensor de fluxo 140 pode captar o estado de rotação B. Pode ser observado que, conforme as engrenagens ovais 108 continuam a

13 / 28 girar no medidor de fluxo de fluido 100, o sensor de fluxo 140 capta uma sequência de estados de rotação que compreende os estados de rotação A e B, em ordem. Como observado acima, o sensor de fluxo 140 pode ser configurado para gerar um sinal de detecção negativo e um sinal de detecção positivo quando os estados de rotação A e B são captados, respectivamente, e fornecem os sinais ao controlador 141.

[0020] Simultaneamente, o controlador 141 do medidor de fluxo de fluido 100 está configurado para receber o sinal de detecção do sensor de fluxo 140 e produzir uma saída pulsada. Ao receber um sinal de detecção indicativo de um estado de rotação e de uma posição rotacional das engrenagens ovais 108 e 110, o controlador 141 determina se o sinal de detecção é positivo. Se o sinal de detecção for positivo, o controlador 141 pode gerar um ou mais pulsos de entrada. Se o sinal de detecção for negativo, o controlador 141 pode não gerar pulsos de entrada. Voltando à Figura 4B, pode ser observado que os pulsos de entrada podem ser gerados pelo controlador 141 nos pontos de tempo 191 a e 191 b quando o sinal de detecção passa de baixo para alto. Alternativamente, o controlador 141 pode ser configurado para gerar pulsos de entrada quando o sinal de detecção passa de alto a baixo (por exemplo, nos pontos de tempo 192 a e 192 b) modificando-se a etapa 187 para verificar se o sinal de detecção é negativo.

[0021] Modalidades descritas nas Figuras 1 a 4B podem usar algoritmos que produzem uma saída pulsada em resposta à rotação do medidor de fluxo de engrenagem oval 108. Por exemplo, nas modalidades descritas nas Figuras 1 a 4B, o controlador 141 pode ser programado com instruções que fazem com que o controlador 141 gere um pulso. Em tais casos, a precisão e a resolução do medidor de fluxo podem ser melhoradas gerando pulsos de entrada que correspondem à transição individual das engrenagens de um estado rotacional válido para outro estado rotacional válido. A Figura 4C é um fluxograma que corresponde a um desses

14 / 28 algoritmos 400.

[0022] No exemplo ilustrado na Figura 4C, o medidor de engrenagem oval 108 pode ter oito estados de rotação para cada rotação completa das engrenagens ovais 108. Por exemplo, os oito estados de rotação podem ser referidos como estados A, B, C, D, E, F, G e H. A Figura 4D ilustra um gráfico que mostra estados válidos na sequência. Em tais casos, o controlador 141 da engrenagem oval 108 pode ser programado de acordo com o algoritmo da Figura 4C, em que o controlador 141 é configurado na etapa 402 para determinar se o estado de rotação foi detectado (por exemplo, pelo sensor de fluxo 140) é um estado rotacional válido. O controlador 141 é então configurado para determinar (na etapa 404) se as engrenagens ovais 108 fazem a transição de um estado rotacional válido para outro estado rotacional válido, de acordo com o gráfico 4D. Se, por exemplo, as engrenagens ovais 108 transitam do estado A para o estado B, o controlador 141 é configurado para determinar que a transição é válida e gerar um pulso na etapa 406. Se, por outro lado, o controlador 141 determinar que a transição é inválida (por exemplo, um estado diferente dos estados listados na coluna direita da Figura 4D para cada estado correspondente), então o controlador 141 pode não gerar um pulso (correspondente a uma condição de erro 408). Por conseguinte, nesse exemplo, o controlador 141 será configurado para gerar oito pulsos de entrada para uma rotação completa das engrenagens, correspondendo a oito transições válidas entre estados de rotação. Embora oito estados rotacionais válidos sejam ilustrados, deve-se notar que estados rotacionais adicionais ou menos (correspondentes a menos ou mais transições e pulsos de entrada) são contemplados, respectivamente, dentro do escopo da presente revelação. Tais modalidades facilitam a precisão da medição e eliminam erros na medição devido a não uniformidades do fluxo (como instabilidade ou refluxo).

[0023] Em certas modalidades, o controlador 141 é configurado para gerar pulsos de entrada de duração mais curta do que o tempo para a transição

15 / 28 de um estado válido rotacional para o próximo estado de rotação válido. Em tais casos, se as engrenagens girarem "n" rotações por segundo, com "m" estados de rotação válidos, o tempo gasto pelas engrenagens ovais 108 para fazer a transição de um estado de rotação válido para o próximo estado de rotação válido é dado por:

[0024] Em tais casos, o controlador 141 pode ser configurado para definir pulsos de geração com uma duração de pulso de entrada (Tpulso) menor que o tempo de transição de um estado rotacional válido para o próximo estado rotacional válido:

[0025] Tais modalidades podem facilitar uma contagem precisa de pulsos de entrada reduzindo qualquer sobreposição que possa ocorrer entre a transição de engrenagens para um ou mais estados de rotação e geração de pulsos de entrada. Em operação, cada vez que a engrenagem oval 108 fizer transição de um estado de rotação válido para um outro estado de rotação válido, o controlador 141 gera um pulso de entrada tendo uma duração de pulso de entrada Tpulso. O intervalo de tempo entre pulsos adjacentes pode ser Ts. Em tais casos, uma frequência de pulso de entrada Fs pode ser definida, em que a frequência de pulso de entrada é o inverso do intervalo de tempo dos pulsos de entrada adjacentes:

[0026] No exemplo ilustrado, o medidor de fluxo de fluido 100 tem oito estados rotacionais válidos (como ilustrado na Figura 4D). Se, por exemplo, as engrenagens ovais 108 tiverem 100 rotações por segundo, o tempo de transição de um estado rotacional para o próximo é cerca de 1,25 milissegundo, de acordo com a expressão acima. Por conseguinte, o controlador 141 pode gerar pulsos de entrada com uma duração entre cerca de

16 / 28 0,1 e cerca de 0,5 ms. Mais geralmente, a duração do pulso de entrada (Tpulso) pode estar entre cerca de 5% e cerca de 50% do tempo de transição (Ttransição).

[0027] Com referência novamente à Figura 4C, o controlador 141 pode verificar, na etapa 410, se os pulsos de entrada anteriores foram gerados. Em tais casos, o controlador 141 pode determinar, na etapa 412, o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada adjacentes, Ts, e frequência Fs na etapa 414. Na etapa 418, dados relevantes, como contagem de pulsos de entrada, intervalo de tempo entre pulsos de entrada e/ou a frequência.

[0028] Embora os exemplos abaixo se refiram ao medidor de fluxo de fluido ilustrado 100 das Figuras 1 a 4B, deve-se entender que os exemplos descritos no presente documento se aplicariam a outros tipos de medidores de deslocamento positivo que produzem uma saída pulsada. Em algumas de tais modalidades exemplificativas, o controlador 141 pode gerar pulsos de entrada em resposta à passagem da quantidade de fluido através da câmara de fluxo 106 e/ou o deslocamento de componentes rotativos do medidor de fluxo de fluido 100. Por exemplo, o controlador 141 pode gerar pulsos de entrada em resposta à rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem, conforme detectado pelos sensores sem contato. O controlador 141 também pode ser configurado para determinar a frequência de pulso de entrada Fs para uma ampla gama de condições operacionais conhecidas e taxas de fluxo volumétrico para estabelecer dados de calibração que podem ser armazenados na mídia de armazenamento não transitório 150.

[0029] Em certas modalidades, o medidor de fluxo de fluido 100 pode ser calibrado fornecendo uma quantidade conhecida de fluido através do mesmo e determinando o volume por pulso de entrada (também referido como taxa de pulso, "P", por exemplo, em mililitros/pulso) por uma taxa conhecida de fluxo volumétrico de fluido. Tais métodos podem ser referidos no presente documento como "calibração de fábrica". Por exemplo, consultando agora a Figura 5, é ilustrado um gráfico de calibração

17 / 28 exemplificativo que mostra a relação entre o volume por pulso de entrada "P" e a taxa de fluxo volumétrico "V" para um medidor de fluxo de fluido exemplificativo 100. Nesse exemplo, quando o volume de fluido que passa através do medidor de fluxo de fluido 100 pode não ser suficiente para causar a rotação da engrenagem, os pulsos de entrada podem não ser produzidos. Em algum valor não zero da taxa de fluxo volumétrico, o fluido começa a fluir através do medidor de fluxo de fluido 100, e pulsos de entrada gerados pelo controlador 141 a uma frequência de pulso de entrada diferente de zero Fs.

[0030] Em algumas dessas modalidades, os medidores de fluxo normalmente têm uma faixa de fluxo (por exemplo, entre uma taxa de fluxo volumétrico máxima Vmax e taxa de fluxo volumétrico mínima Vmin) sobre a qual a relação entre fluxo de volume por pulso de entrada e fluxo (ou taxa de fluxo) é linear. Em taxas de fluxo baixas (por exemplo, menos de Vmin), o medidor de fluxo pode não produzir pulsos de entrada como resultado das engrenagens não serem rotacionais, mas ainda podem ter fluido fluindo através de vários componentes mecânicos do medidor de fluxo. Problemas semelhantes podem ocorrer na operação perto do fluxo máximo em que o medidor de fluxo pode não produzir pulsos como resultado de derrapagem, mesmo que um volume diferente de zero de fluido flua através do mesmo. Como resultado, o volume por pulso “P” parte do seu valor na faixa entre a taxa de fluxo volumétrico máxima Vmax e a taxa de fluxo volumétrico mínima Vmin. Por conseguinte, os fabricantes especificam tipicamente uma "faixa de operação nominal" 500 do medidor de fluxo de fluido 100 na qual se acredita que os dados de calibração do medidor de fluxo de fluido 100 sejam confiáveis.

[0031] Em certos exemplos ilustrativos, o comportamento do fluxo acima pode ser genérico para vários medidores de fluxo e, portanto, pode ser referido como uma “calibração genérica”. A Figura 5 representa um exemplo de uma calibração genérica. Na Figura 5, a calibração pode ser expressa como

18 / 28 um volume que passa através da câmara de fluxo 106 por pulso de entrada do medidor de fluxo ("P") plotado contra a taxa de fluxo volumétrico ("V"). Em alguns casos, como ilustrado, o volume por pulso de entrada "P" (referido como "taxa de pulso") pode ter um desvio aceitável. Por exemplo, a taxa de pulso pode ter um desvio de ± 3% em relação à faixa de operação nominal (entre Vmin e Vmax). A calibração genérica pode ser armazenada no dispositivo de armazenamento de dados (por exemplo, na forma de uma tabela de consulta). Durante o uso, cada vez que um pulso de entrada é gerado, o controlador 141 do medidor de fluxo pode recuperar os dados de calibração e fornecer uma saída na forma de volume ou outras quantidades relacionadas (como taxa volumétrica, em mililitros por segundo e similares). Fora da faixa de operação nominal, como visto na Figura 5, o volume por pulso de entrada "P" pode ter valores inaceitáveis de desvio. Com um aumento no volume (por exemplo, quando o volume é maior que o volume na taxa de fluxo volumétrico máxima Vmax), a taxa de pulso pode ter um grande desvio em relação à taxa de pulso na faixa de operação nominal devido à derrapagem. Além disso, o volume por pulso de entrada pode aumentar quando o volume for menor que a taxa de fluxo volumétrico mínima Vmin como resultado de os pulsos de entrada não serem gerados em volumes baixos. Tais efeitos podem ser referidos como "não linearidades" genéricas e podem levar ao uso restrito de medidores de fluxo.

[0032] As características de fluxo descritas acima podem ser genéricas para vários medidores de fluxo e, portanto, podem fazer parte dos dados de calibração “genérica". Por conseguinte, a curva C1 na Figura 5 pode ser referida como uma "curva de calibração genérica". Embora as características de fluxo de cada medidor de fluxo de fluido individual 100 possam se afastar da curva de calibração genérica devido a tolerâncias de fabricação, a magnitude das não linearidades genéricas pode ser maior do que qualquer variação entre os medidores de fluxo devido às tolerâncias de

19 / 28 fabricação. Isso pode levar aos medidores de fluxo serem restritos à operação dentro de sua faixa de operação nominal, o que pode ser inconveniente aos usuários.

[0033] Por conseguinte, em algumas dessas modalidades exemplificativas não limitativas, é fornecido um medidor de fluxo de fluido 100 que pode estender a faixa de operação corrigindo os pulsos de saída para explicar as não linearidades genéricas. A correção pode ser realizada pelo controlador 141 de acordo com os métodos revelados no presente documento. A Figura 6 representa um desses algoritmos ilustrativos 600 que seriam executados pelo controlador 141. O algoritmo pode ser armazenado, por exemplo, em uma memória ou mídia de armazenamento de dados e pode estar na forma de programa ou etapas legíveis e/ou executáveis por máquina.

[0034] Como pode ser visto a partir da Figura 6, na etapa 602, o controlador 141 pode receber o sinal de detecção do sensor de fluxo 140 para gerar pulsos de entrada. Na etapa 604, o controlador 141 pode determinar uma frequência de pulso Fs de pulsos de entrada, em que a frequência de pulso corresponde a um número de pulsos por segundo. Na etapa 604, o controlador 141 pode também determinar um desvio da frequência de pulso Fs de pulsos de entrada a partir de uma frequência de pulsos predeterminada FT. A frequência de pulsos predeterminada FT pode ser recuperada a partir da memória ou de outra mídia de armazenamento de dados. Alternativamente, o controlador 141 pode determinar a frequência de pulsos predeterminada FT com base na calibração genérica, como será descrito abaixo. De um modo vantajoso, o controlador 141 pode, na etapa 608, determinar se o medidor de fluxo de fluido 100 está operando fora da faixa de operação nominal 500 com base no desvio de intervalo de tempo entre pulsos de entrada Ts ou frequência de pulso de entrada Fs a partir de um intervalo de tempo predeterminado TT ou frequência de pulso de entrada predeterminada FT respectivamente. Além disso, o controlador 141 pode determinar se é necessário linearizar a saída na

20 / 28 etapa 610. Na etapa 612, o controlador 141 pode gerar uma função de correção com base no intervalo de tempo entre os pulsos de entrada ou a frequência de pulso de entrada. O controlador 141 pode, na etapa 614, aplicar a função de correção aos pulsos de entrada. Na etapa 616, o controlador 141 gera pulsos de saída com base na função de correção aplicada aos pulsos de entrada. Os pulsos de saída podem ter características de pulso desejadas (por exemplo, taxa de pulso, frequência de pulso de entrada, ciclo de trabalho e similares) e são responsáveis por não linearidades genéricas.

[0035] Em certos exemplos, o controlador 141 pode aplicar apenas a função de correção quando o controlador 141 determina que o medidor de fluxo de fluido 100 é operado fora da faixa de operação nominal 500 (visto na Figura 5). Isso pode resultar em o controlador 141 e, por sua vez, o medidor de fluxo serem mais otimizados e/ou usando menos recursos computacionais do que se o controlador 141 corrigisse cada pulso individual dentro da faixa de operação nominal 500 e fora da faixa de operação nominal 500. Alternativamente, se uma precisão mais alta é desejada, o controlador 141 pode corrigir cada pulso individual dentro da faixa de operação nominal 500 e fora da faixa de operação nominal 500.

[0036] O método 600 também pode incluir etapas adicionais, como armazenar a função de correção determinada na mídia de armazenamento de dados. Em tais casos, o controlador 141 pode determinar e correlacionar a função de correção correspondente a diferentes características de fluxo (por exemplo, taxa de pulso P, tempo entre pulsos de entrada: Ts e/ou taxa de fluxo volumétrico V) e armazenar as mesmas nas mídias de armazenamento de dados na forma de uma tabela de consulta, de modo que os usos subsequentes do medidor de fluxo possam envolver simplesmente a recuperação do valor correspondente da função de correção quando uma ou mais características de fluxo são conhecidas. Por exemplo, em um exemplo, o controlador 141 pode gerar pulsos de saída que correspondem a pulsos de entrada, em que cada

21 / 28 pulso de saída é gerado recuperando a função de correção correspondente à frequência de pulso de entrada Fs e aplicando a função de correção a um pulso de entrada correspondente.

[0037] Como mencionado acima, os pulsos de saída podem ter características de pulso desejadas. Em um exemplo, o controlador 141 está configurado para gerar um único pulso de saída correspondente a uma pluralidade de pulsos de entrada (mais de um pulso de entrada por pulso de saída). Por conseguinte, uma frequência de pulso do pulso de saída pode ser menor que uma frequência de pulso dos pulsos de entrada. Em outro exemplo, os pulsos de saída podem ser normalizados conforme descrito no Pedido de Patente nº US 15/658.437, depositado em 25 de julho de 2017, intitulado "Fluid Flow Meter with Normalized Output", cujo conteúdo é incorporado em sua totalidade a título de referência. Como descrito no presente documento, o controlador 141 pode estar em comunicação com um gerador de pulsos de saída (160, melhor visto na Figura 1) que pode gerar o pulso de saída de modo que o volume por pulso de saída seja um número inteiro.

[0038] Em certos exemplos, o controlador 141 pode determinar e controlar o ciclo de trabalho do pulso de saída. Em um exemplo, o controlador 141 pode incrementar um contador de volume cada vez que um pulso de entrada for gerado. Nesse exemplo, o controlador 141 pode determinar se o contador de volume corresponde a um primeiro volume de referência e, se o contador de volume corresponder ao primeiro volume de referência, o gerador de pulsos de saída pode gerar um único pulso de saída até que o contador de volume corresponda a um segundo volume de referência. Nesses exemplos, quando o contador de volume excede o segundo volume de referência, o pulso de saída pode não ser gerado. Assim, a duração do pulso e, por sua vez, o ciclo de trabalho dos pulsos de saída podem ser ajustados pelo controlador 141, de modo a produzir pulsos de saída que são normalizados (por exemplo, um valor de número inteiro de volume por pulso

22 / 28 de saída).

[0039] Como mencionado acima, desvios da faixa de operação nominal 500 podem ocorrer quando a taxa de fluxo volumétrico for baixa, de modo a não resultar em pulsos de entrada. Nesses casos, a frequência de pulso Fs do pulso de entrada (número de pulsos por segundo) pode ser baixa e, em alguns exemplos, pode ser quase zero. Como é aparente, quando a frequência de pulso Fs se aproxima de zero, o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts, que é o inverso da frequência de pulso Fs, pode começar a se aproximar de um valor grande. Ao determinar o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts ou a frequência de pulso Fs, o controlador 141 pode determinar se o medidor de fluxo está operando fora da faixa de operação nominal 500.

[0040] Em um exemplo, o controlador 141 pode gerar uma função de correção com base na frequência de entrada de pulso Fs e/ou intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts. A Figura 7 ilustra uma relação exemplificativa entre intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts e a taxa de fluxo volumétrico V, e a Figura 8 ilustra uma relação exemplificativa entre a frequência Fs e a taxa de fluxo volumétrico V. As Figuras 7 a 8 podem ser determinadas a partir da curva de calibração genérica C1 mostrada na Figura

5. Em um exemplo, a função de correção pode ser gerada com base na relação entre o tempo entre os pulsos Ts e a taxa de fluxo volumétrico (mostrado na Figura 7) e a taxa de pulso P e a taxa de fluxo volumétrico (mostrado na Figura 5). Correlacionando os dados entre as Figuras 5 e 7, a Figura 9, que ilustra a relação entre o intervalo de tempo entre pulsos e a taxa de pulso, pode ser gerada. Nesse exemplo, a função de correção f corresponde ao gráfico ilustrado na Figura 9 e pode ser usada para recuperar uma taxa de pulso correta com base no intervalo de tempo entre os pulsos, que pode ser usada para recuperar a taxa de fluxo volumétrico correta (da Figura 5). Assim, quantidades relacionadas ao fluxo derivadas da calibração genérica podem ser

23 / 28 correlacionadas entre si e usadas para determinar a função de correção, conforme descrito abaixo. Deve-se notar que as Figuras 5 a 9 são exemplos ilustrativos não limitativos, e os valores numéricos e a relação matemática mostrada por essas figuras não devem ser interpretados como limitando o escopo das reivindicações do presente pedido.

[0041] Por exemplo, referindo-se à Figura 9, o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada pode ser Ts, e o volume por pulso de entrada pode ser “P”. O volume por pulso de entrada pode ser conhecido a partir da calibração genérica e, na faixa de operação nominal 500, pode geralmente ter um valor baixo de desvio (por exemplo, variar ± 3% na faixa de operação nominal). Em alguns casos, o volume por pulso de entrada pode estar relacionado ao tempo entre os pulsos Ts, conforme se segue:

[0042] Na expressão acima, "f" pode se referir a uma função matemática. Quando vários pulsos de entrada são gerados, o volume total (por exemplo, sobre pulsos “N”) pode ser representado conforme se segue:

[0043] Com base na relação entre o fluxo por pulso de entrada "P" e o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts, o volume correspondente a vários pulsos de entrada pode ser representado da seguinte forma:

[0044] Assim, o controlador 141 pode ser capaz de determinar o volume com base no intervalo de tempo entre os pulsos de entrada. O controlador 141 pode usar, nesse exemplo, a relação ilustrada entre fluxo por pulsos de entrada P e taxa de fluxo volumétrico V para determinar a função de correção "f", como descrito mais abaixo.

[0045] Em certos exemplos, o controlador 141 pode determinar a

24 / 28 função de “f” que correlaciona o intervalo de tempo entre pulsos de entrada Ts e a taxa de fluxo volumétrico V com base na calibração genérica mostrada na Figura 5. Em tais casos, o controlador 141 pode recuperar a calibração genérica do medidor de fluxo (por exemplo, da memória ou da mídia de armazenamento de dados). O controlador 141 pode determinar a função "f" a partir da curva de calibração genérica (por exemplo, vista na Figura 5) conforme se segue: f (Ts) = taxa de pulso (P)/taxa de fluxo volumétrico (V)

[0046] A função de correção “f” correlaciona, portanto, a taxa de pulso P ao tempo entre os pulsos Ts. A correlação entre a taxa de pulso P e o intervalo de tempo entre os pulsos Ts pode ser armazenada (por exemplo, na memória ou na mídia de armazenamento de dados) na forma de uma tabela de consulta. Assim, por exemplo, se o controlador 141 determinar que o tempo entre os pulsos de entrada Ts é menor ou maior do que o tempo entre os pulsos de entrada na faixa nominal, o controlador 141 pode recuperar a função de correção calculada “f” (por exemplo, a partir da tabela de consulta) e determinar a taxa de pulso correspondente ao tempo entre os pulsos de entrada Ts. O valor resultante da taxa de pulso pode, então, ser usado para recuperar a taxa de fluxo volumétrico “V” a partir da forma de tabela de consulta. Em uso, quando o controlador 141 recebe um sinal de detecção do sensor de fluxo 140 para gerar pulsos de entrada reais, o controlador 141 pode determinar se o medidor de fluxo está operando fora da faixa de operação nominal 500 comparando um intervalo de tempo real entre os pulsos de entrada, Ts, ao intervalo de tempo entre pulsos de entrada na faixa de operação nominal. Se o controlador 141 determinar que o medidor de fluxo estiver operando fora de sua faixa de operação nominal 500, o controlador 141 pode recuperar a taxa de pulso correta com base na função "f". Os pulsos de entrada corrigidos podem ser usados para gerar um pulso de saída, como será descrito abaixo. A relação exemplificativa entre o intervalo de tempo

25 / 28 entre os pulsos de entrada Ts e a taxa de fluxo volumétrico fornecida na Figura 8 não deve ser entendido como limitante. Diferentes modelos matemáticos podem ser usados para determinar a função de correção.

[0047] A Figura 10 é um exemplo ilustrativo de uma função de etapa usada pelo controlador 141 para gerar pulsos de saída. Um exemplo não limitativo de um pulso de saída gerado pelo controlador 141 é mostrado na Figura 10. Na Figura 10, a função de etapa exemplificativa correspondente à operação nominal é mostrada pelo conjunto das etapas 1002. A função de etapa correspondente à rotação mais lenta da engrenagem (por exemplo, na faixa nominal) é mostrada pelo conjunto das etapas 1004, enquanto a função de etapa correspondente à rotação mais lenta da engrenagem (por exemplo, na faixa nominal) é mostrada pelo conjunto de etapas 1006.

[0048] Uma função de etapa como a que está ilustrada na Figura 10 pode incluir etapas correspondentes aos pulsos de entrada. Por exemplo, na faixa de operação nominal 500, mostrada pelo conjunto das etapas 1002, se uma rotação completa da engrenagem corresponder a seis pulsos de entrada, a função de etapa poderá ter seis etapas. A função de etapa ajusta as características do pulso de saída (por exemplo, frequência do pulso, ciclo de trabalho, etc.) com base nos volumes de referência, como será descrito mais adiante. Opcionalmente, o pulso de saída gerado de acordo com o exemplo não limitativo da Figura 10 pode ser "normalizado", de modo que o volume por pulso de saída seja um valor de número inteiro, conforme descrito no Pedido de Patente nº US 15/658.437, depositado em 25 de julho de 2017, intitulado "Fluid Flow Meter with Normalized Output".

[0049] Referindo-se à Figura 10, cada “etapa” da função de etapa representa um volume incremental de fluido que flui através do medidor de fluxo de fluido 100, e cada etapa se estende ao longo de um intervalo de tempo (∆T1, ∆T2, ∆T3, etc.). Em situações em que nenhuma correção é desejada ou em que não existem não linearidades, tal como na faixa de

26 / 28 operação nominal 500, o intervalo de tempo ∆T1 pode ser, de modo geral, igual ao intervalo de tempo entre os pulsos de entrada, TS1. Em condições de fluxo, em que as engrenagens giram muito mais lento do que na faixa de fluxo nominal, o intervalo de tempo de etapas ∆T2 pode ser ajustado para ser inferior ao intervalo de tempo de etapas ∆T1 na faixa de fluxo nominal. Em condições de fluxo, em que as engrenagens giram muito mais rápido do que na faixa de fluxo nominal, o intervalo de tempo de etapas ∆T3 pode ser ajustado para ser maior do que o intervalo de tempo de etapas ∆T1 na faixa de fluxo nominal.

[0050] Uma vez que o volume atinge o primeiro volume de referência V1 (por exemplo, no tempo T1), o controlador 141 inicia a geração de um pulso de saída. O controlador 141 pode incrementar um contador de volume em uma quantidade correspondente ao volume por pulso de entrada (por exemplo, taxa de pulso "P"), cada vez que um pulso de entrada é gerado. Durante esse tempo, o fluido continua a fluir através do medidor de fluxo, e o controlador 141 continua a incrementar o contador de volume em uma quantidade correspondente ao volume por pulso. Quando o volume atinge um segundo volume de referência V2 (por exemplo, no tempo T2), o pulso de saída é interrompido, e o contador de volume é apagado.

[0051] Além disso, o controlador 141 pode ajustar a função de etapa de modo que, se o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts3 for menor (por exemplo, comparado a um intervalo de tempo predeterminado na faixa de operação nominal 500), o controlador 141 atrasa o incremento do contador de volume. O atraso pode ser uma quantidade correspondente a um desvio entre o intervalo de tempo predeterminado TT (por exemplo, obtido a partir da calibração genérica) e o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts3 durante o uso. Alternativamente, o atraso pode corresponder à função de correção “f” armazenada na forma de uma tabela de consulta e simplesmente aplicada (por exemplo, adicionada ao intervalo de tempo entre os pulsos de

27 / 28 entrada Ts), conforme descrito acima. Assim, as “etapas” da função de etapa se estendem por um intervalo de tempo maior ∆T3 quando o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts3 é menor que o intervalo de tempo predeterminado TT (por exemplo, rotação mais rápida da engrenagem). Uma vez que o contador de volume atinge um primeiro volume de referência V1, o controlador 141 pode iniciar a geração de um pulso de saída.

[0052] Da mesma forma, o controlador 141 pode ajustar a duração da função de etapa em situações em que o intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts2 é maior (por exemplo, rotação mais lenta da engrenagem em baixas taxas de fluxo), de modo a fornecer etapas que se estendem por uma duração mais curta ∆T2. Por conseguinte, o controlador 141 pode produzir mais etapas por pulso de saída, como visto no conjunto das etapas 1004, para contabilizar menos pulsos. A duração dos passos também pode ser determinada com base no desvio do intervalo de tempo entre os pulsos de entrada Ts e o intervalo de tempo predeterminado TT (por exemplo, determinável a partir da calibração genérica). De modo observável, as etapas duram uma duração mais curta do que na faixa de fluxo nominal (por exemplo, ∆T2 < ∆T1). Vantajosamente, essas modalidades resultam em pulsos de saída uniformes em uma ampla faixa de rotações de engrenagem. Como visto na Figura 10, os pulsos de saída correspondentes aos três conjuntos de funções de etapa têm características semelhantes.

[0053] Embora sejam ilustradas funções de correção exemplificativas para corrigir não linearidades, tais exemplos não devem ser interpretados como limitativos. Além disso, embora os exemplos descritos acima ilustrem a aplicação da função de correção quando o medidor de fluxo está operando fora da faixa de operação nominal 500, os pulsos de entrada também podem ser corrigidos quando o medidor de fluxo estiver operando dentro da faixa de operação nominal 500.

[0054] Vantajosamente, os medidores de fluxo de fluido de acordo

28 / 28 com as modalidades reveladas podem permitir que a saída do medidor de engrenagem oval seja corrigida para levar em conta as não linearidades genéricas cuja magnitude pode ser maior que as incertezas de medição devido à variabilidade na fabricação (por exemplo, tolerâncias) de medidores individuais. Outra vantagem adicional das modalidades da presente revelação é a capacidade de operar o medidor de engrenagem oval na faixa fora da faixa nominal.

[0055] Vários exemplos foram descritos. Esses exemplos e outros estão dentro do escopo das reivindicações a seguir

Claims (21)

REIVINDICAÇÕES

1. Medidor de fluxo de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende; uma câmara de fluxo; uma primeira engrenagem entrelaçada com uma segunda engrenagem, sendo que a primeira engrenagem e a segunda engrenagem são posicionadas dentro da câmara de fluxo, em que o entrelace da primeira engrenagem e da segunda engrenagem permite rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem em resposta ao fluxo de um fluido através da câmara de fluxo sendo que o medidor de fluxo de fluido tem uma faixa de operação nominal de volumes que compreende uma taxa de fluxo volumétrico máxima e uma taxa de fluxo volumétrico mínima; e um sensor de fluxo configurado para gerar um sinal de detecção em resposta à passagem de fluido através da câmara de fluxo e/ou rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem; e um controlador operacionalmente acoplado a uma mídia de armazenamento de dados, sendo que o controlador é configurado para: receber sinal de detecção do sensor de fluxo para gerar pulsos de entrada, sendo que um volume por pulso de entrada é, de modo geral, constante na faixa de operação nominal, determinar uma frequência de pulso de entrada, em que a frequência de pulso de entrada corresponde a um número de pulsos por segundo, determinar se o medidor de fluxo de fluido está operando fora da faixa de operação nominal com base na frequência de pulso de entrada, gerar uma função de correção com base na frequência do pulso de entrada, e aplicar a função de correção a pulsos de entrada quando o controlador determinar que o medidor de fluxo de fluido é operado fora da faixa de operação nominal.

2. Medidor de fluxo de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para armazenar a função de correção determinada na mídia de armazenamento de dados.

3. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para armazenar a função de correção na mídia de armazenamento de dados na forma de uma tabela de consulta.

4. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para correlacionar a função de correção com uma determinada frequência de pulso dos pulsos de entrada e em que a mídia de armazenamento de dados armazena a função de correção correspondente à dada taxa de pulsos de entrada.

5. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para gerar pulsos de saída correspondentes aos pulsos de entrada, em que cada pulso de saída é gerado ao recuperar a função de correção correspondente ao pulso de entrada, e aplicar a função de correção a um pulso de entrada correspondente.

6. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para gerar um único pulso de saída correspondente a uma pluralidade de pulsos de entrada.

7. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para atrasar a geração de pulsos de saída quando o medidor de fluxo estiver operando fora da faixa de operação nominal.

8. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para atrasar a geração de pulsos de saída em uma quantidade correspondente à função de correção.

9. Medidor de fluxo de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende; uma câmara de fluxo; uma primeira engrenagem entrelaçada com uma segunda engrenagem, sendo que a primeira engrenagem e a segunda engrenagem são posicionadas dentro da câmara de fluxo, em que o entrelace da primeira engrenagem e da segunda engrenagem permite rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem em resposta ao fluxo de um fluido através da câmara de fluxo sendo que o medidor de fluxo de fluido tem uma faixa de operação nominal de volumes que compreende uma taxa de fluxo volumétrico máxima e uma taxa de fluxo volumétrico mínima; e um sensor de fluxo configurado para gerar um sinal de detecção em resposta à passagem de fluido através da câmara de fluxo e/ou rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem; e um controlador acoplado operacionalmente a uma mídia de armazenamento de dados configurado para armazenar calibração genérica do medidor de fluxo de fluido, em que a calibração genérica representa uma relação predeterminada entre uma taxa de fluxo volumétrico de fluido correlacionada ao volume por pulso de entrada sendo que o controlador é configurado para: recuperar a calibração genérica do medidor de fluxo de fluido, determinar uma função de correção com base na calibração genérica, sendo a função de correção uma função do intervalo de tempo entre pulsos de entrada, receber sinal de detecção do sensor de fluxo para gerar pulsos de entrada, e aplicar a função de correção ao intervalo de tempo entre pulsos de entrada, e gerar um pulso de saída.

10. Medidor de fluxo de fluido de acordo com a reivindicação 9, sendo que o medidor de fluxo de fluido é caracterizado pelo fato de que é configurado para determinar o intervalo de tempo predeterminado entre pulsos de entrada com base em uma inclinação da calibração genérica.

11. Medidor de fluxo de fluido de acordo com a reivindicação 9 ou 10, sendo que o medidor de fluxo de fluido é caracterizado pelo fato de que é operável em uma faixa de operação nominal, em que um volume de fluido que flui através do medidor de fluxo de fluido por pulso de entrada real é um valor geralmente constante na faixa de operação nominal.

12. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que a frequência de pulso representa um inverso do intervalo de tempo real entre pulsos de entrada, a frequência de pulso de entrada aumenta monotonicamente em relação à taxa de fluxo volumétrico na faixa de operação nominal.

13. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para corrigir os pulsos de entrada quando o medidor de fluxo de fluido opera fora da faixa de operação nominal.

14. Medidor de fluxo de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende; uma câmara de fluxo; uma primeira engrenagem entrelaçada com uma segunda engrenagem, sendo que a primeira engrenagem e a segunda engrenagem são posicionadas dentro da câmara de fluxo, em que o entrelace da primeira engrenagem e da segunda engrenagem permite rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem em resposta ao fluxo de um fluido através da câmara de fluxo; e um sensor de fluxo configurado para gerar um sinal de detecção em resposta à passagem de fluido através da câmara de fluxo e/ou rotação síncrona da primeira engrenagem e da segunda engrenagem um controlador que tem um gerador de pulsos de saída e é configurado para receber sinal de detecção do sensor de fluxo e gerar pulsos de entrada em resposta ao sinal de detecção, determinar, com base em um intervalo de tempo real entre pulsos de entrada, se o medidor de fluxo de fluido está operando fora de uma faixa de operação nominal, gerar uma função de correção com base em um intervalo de tempo predeterminado entre pulsos de entrada e o intervalo de tempo real entre pulsos de entrada, incrementar um contador de volume em uma quantidade igual a um volume por pulso de entrada em um momento correspondente ao intervalo de tempo do pulso de entrada corrigido pela função de correção, fazer a transição do gerador de pulsos de saída de um estado em que o gerador de pulsos de saída não gera pulsos de saída para um estado em que o gerador de pulsos de saída começa a gerar um pulso de saída quando o contador de volume excede um primeiro volume de referência, e fazer a transição do gerador de pulsos de saída de um estado em que o gerador de pulsos de saída gera o pulso de saída de volta para um estado em que o gerador de pulsos de saída para de gerar o pulso de saída.

15. Medidor de fluxo de fluido de acordo com a reivindicação

14, caracterizado pelo fato de que o gerador de pulsos de saída é configurado para gerar o pulso de saída de modo que o volume por pulso de saída seja um número inteiro.

16. Medidor de fluxo de fluido de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para gerar um único pulso de saída para cada pulso de entrada "N" gerado, por meio de que N é um número inteiro maior que um.

17. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para determinar se o contador de volume corresponde a um primeiro volume de referência e se o contador de volume corresponde ao primeiro volume de referência, sendo que o gerador de pulso de saída é configurado ainda para gerar um único pulso de saída até que o contador de volume corresponda a um segundo volume de referência.

18. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que, quando o contador de volume excede o segundo volume de referência, o controlador é ainda configurado para zerar o contador de volume.

19. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 18, caracterizado pelo fato de que uma frequência de pulso do pulso de saída é menor que uma frequência de pulso dos pulsos de entrada.

20. Medidor de fluxo de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 19, caracterizado pelo fato de que os pulsos de saída correspondentes à faixa de operação nominal e os pulsos de saída gerados quando o medidor de fluxo opera fora da faixa de operação nominal têm características de pulso geralmente iguais, sendo que as características de pulso incluem pelo menos um dentre duração de pulso e ciclo de trabalho.

21. Uso de um medidor de fluxo de fluido como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que é para a medição de fluxo de fluido e linearização.