ES2299297A1

ES2299297A1 - Method for measuring density of liquid, involves connecting densimeter with section of fluid circulation pipe, where density is determined by measurement of equivalent load of correct weight of fluid

Info

Publication number: ES2299297A1
Application number: ES200501761A
Authority: ES
Inventors: Ramon Ferreiro Garcia; Javier Perez Castelo; Andres Piñon Pazos
Original assignee: Universidade da Coruna
Current assignee: Universidade da Coruna
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2005-07-19
Publication date: 2008-05-16
Anticipated expiration: 2025-07-19
Also published as: ES2299297B1

Abstract

The method involves connecting densimeter with section of fluid circulation pipe, where the density is determined by measurement of equivalent load of correct weight of fluid.

Description

Procedimiento y dispositivo de medida de densidad de líquidos.Procedure and measuring device density of liquids

Object of the invention

El objeto de la invención es la medición de densidad de fluidos líquidos mediante la captura de un valor de carga mecánica obtenido con muestras del producto a verificar. La citada carga procede del peso del producto cuya densidad se determina. La medida de densidad es obtenida mediante un sensor de carga dotado de hardware electrónico programable y el software capaz de transformar la señal eléctrica de la medida de carga en señal digital del estándar Foundation^{TM} Fieldbus. Consiste en un transmisor de densidad del estándar Foundation^{TM} Fieldbus.The object of the invention is the measurement of density of liquid fluids by capturing a value of mechanical load obtained with samples of the product to be verified. The this load comes from the weight of the product whose density is determines. The density measurement is obtained by a sensor load equipped with programmable electronic hardware and software capable of transforming the electrical signal of the load measurement into Digital signal from the Foundation ™ Fieldbus standard. Consists in a density transmitter of the Foundation? standard Fieldbus

Background of the invention

Se efectúa una revisión de los elementos primarios de captura de densidad para líquidos basados en balance de fuerzas.The elements are reviewed Density capture primaries for balance-based liquids of forces

Un depósito de volumen fijo según se muestra en la figura 1 es utilizado para medida de la densidad como resultado de la relación peso/volumen. El fluido líquido circula continuamente por el depósito lleno, el cual es pesado con un sensor de peso. El depósito está conectado al conducto por dos tubos flexibles que no aportan perturbaciones al peso del depósito.A fixed volume deposit as shown in Figure 1 is used for density measurement as a result of the weight / volume ratio. The liquid fluid circulates continuously by the full tank, which is weighed with a sensor of weight. The tank is connected to the duct by two tubes flexible that do not disturb the weight of the deposit.

Con respecto al procesamiento de señal existen diversas arquitecturas que transforman la señal analógica en digital dentro de diversos estándares de comunicación tales como CAN, bus Foundation^{TM} Fieldbus. etc. Algunas patentes relacionadas con el tratamiento de información son para CAN bus US 6122713; US 6845416 y para Foundation^{TM}
Fieldbus son US 5333114; US5485400; US 5825664; US 5909368; US 5796721; US 5850523; US 5854890;
US 5971581; US 5978850; US 6076952; US 6141596.With respect to signal processing there are various architectures that transform the analog signal into digital within various communication standards such as CAN, Foundation ™ Fieldbus bus. etc. Some patents related to information processing are for CAN bus US 6122713; US 6845416 and for Foundation?
Fieldbus are US 5333114; US5485400; US 5825664; US 5909368; US 5796721; US 5850523; US 5854890;
US 5971581; US 5978850; US 6076952; US 6141596.

Para hardware de Foundation^{TM} Fieldbus están entre otras U.S. 5938754.For FoundationTM Fieldbus hardware are among others U.S. 5938754.

Description of the figures

Para iniciar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integral de la misma, un juego de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:To start the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, is accompanied herein descriptive, as an integral part of it, a set of figures in which, with an illustrative and non-limiting nature, represents next:

La figura 1. Densímetro de líquidos con sensor de peso a extensión Figure 1. Liquid density meter with extension weight sensor

1.one.: Sensor de pesoWeight sensor

2.2.: DepósitoDeposit

3.3.: Conexiones flexibles del fluido con el depósitoFlexible fluid connections with the Deposit

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La figura 2. Densímetro de líquidos con célula de carga a compresión Figure 2. Liquid density gauge with compression load cell

1.one.: Sensor de carga mecánicaMechanical load sensor

2.2.: DepósitoDeposit

3.3.: Conexiones flexibles del fluido con el flotadorFlexible fluid connections with the float

4.Four.: Palanca apoyada en pivote y pinzando el sensor de carga ubicado en el extremo de la palancaLever supported on pivot and pinching the load sensor located at the end of the lever

5.5.: Carcasa de apoyo del pivote de palancaPivot support housing lever

6.6.: Tramo de tuberíaStretch of pipe

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip

La figura 3. Densímetro de líquidos con célula de carga a compresión Figure 3. Liquid density gauge with compression load cell

1.one.: Sensor de carga mecánicaMechanical load sensor

2.2.: DepósitoDeposit

4.Four.: Palanca apoyada en el sensor de carga y pinzando el pivote en extremo de la palancaLever resting on the load sensor and pinching the pivot at the end of the lever

5.5.: Carcasa de apoyo del sensor de cargaSensor housing load

6.6.: Tramo de tuberíaStretch of pipe

7.7.: Hardware y software de tratamiento de señal, digitalización y normalización.Hardware and software processing signal, digitization and normalization.

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La figura 4. Diagrama de bloques del transmisor de densidad basado en el estándar Foundation^{TM} Fieldbus Figure 4. Block diagram of the density transmitter based on the Foundation ™ Fieldbus standard

8.8.: Sensor de densidad completo con los elementos designados desde 1 hasta 7 en las figuras 1, 2 y 3.Density sensor complete with elements designated from 1 to 7 in figures 1, 2 and 3.

9.9.: Acondicionador de señal y conversor A/DSignal conditioner and converter A / D

10.10.: Microprocesador dotado de algoritmos para realizar las siguientes tareas:Microprocessor equipped with algorithms to perform the following tasks:

: Algoritmos de la AplicaciónAlgorithms of the Application

: Interfase local de entradas/salidas analógico-digitalesLocal interface of analog-digital inputs / outputs

: Comunicaciones serie y paraleloCommunications series and parallel

11.eleven.: Bus serie para comunicación vía serie con la Round CardBus serial for serial communication with the Round Card

12.12.: Round Card (Foundation Fieldbus Interface U.S. Patent No(s).: 5,938,754)Round Card (Foundation Fieldbus U.S. Interface Patent No (s): 5,938,754)

13.13.: Bus de campo (Foundation Fieldbus)Bus Field (Foundation Fieldbus)

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Description of the invention

Consiste en un transmisor de densidad del estándar Foundation^{TM} Fieldbus, constituido por un elemento primario mostrado en la figura 2 y un transmisor de señal mostrado en la figura 4.It consists of a density transmitter of the Foundation TM Fieldbus standard, consisting of one element primary shown in figure 2 and a signal transmitter shown in figure 4.

El elemento primario de captación de densidad, según la figura 2 consiste en un depósito (2) por dentro del cual circula el líquido cuya densidad se debe determinar. El depósito está conectado al tramo de circulación del fluido mediante dos tomas flexibles (3) con objeto de evitar influencia o perturbaciones de la carga debida a tensiones mecánicas de los tramos de comunicación sobre el depósito (2) que contiene el fluido. El depósito está articulado de modo rígido a una palanca (4) cuyo punto de apoyo es un pivote articulado a la carcasa (5). El objeto de la palanca (4) es amplificar la carga mecánica sobre la célula de carga. El extremo de la palanca pinza el sensor de carga mecánica (1) o célula de carga. El peso total que comprende el peso del depósito más el peso del fluido en su interior incluyendo el peso de la palanca es transmitido por medio de la palanca al sensor de carga (1) a través de un punto de apoyo. Las características del sensor de carga se adecuan al rango de medida de carga dependiendo de las dimensiones ajustables de la palanca con respecto al punto de apoyo.The primary element of density acquisition, according to figure 2 consists of a tank (2) inside which the liquid whose density must be determined circulates. The deposit it is connected to the fluid circulation section by two sockets flexible (3) in order to avoid influence or disturbances of the load due to mechanical stresses of the communication sections on the reservoir (2) that contains the fluid. The deposit is rigidly articulated to a lever (4) whose fulcrum is a pivot articulated to the housing (5). The object of the lever (4) is to amplify the mechanical load on the load cell. He lever end clamps the mechanical load sensor (1) or load cell. The total weight comprising the weight of the deposit plus the weight of the fluid inside including the weight of the lever is transmitted by means of the lever to the load sensor (1) through a foothold. Sensor characteristics of load adapt to the range of measurement of load depending on the adjustable dimensions of the lever with respect to the point of support for.

El elemento primario del transmisor de densidad descrito en la figura 2 es denotado por (8) en la figura 4. La señal analógica generada por el elemento primario (8) es capturada por el hardware de acondicionamiento de señal y conversor A/D (9), que convierte la medida física de formato analógico a la misma medida en formato digital. Esta señal digital es seguidamente procesada por el microcontrolador (10) para transformarla en un valor numérico que representa la densidad expresada en las unidades de ingeniería correspondientes. Esta información es transmitida vía bus serie (11) al dispositivo denominado Round Card (12) que se encarga de establecer la comunicación con el bus de campo bajo el protocolo Foundation^{TM} Fieldbus.The primary element of the density transmitter described in figure 2 is denoted by (8) in figure 4. The analog signal generated by the primary element (8) is captured by the signal conditioning hardware and A / D converter (9), which converts the physical measure of analog format to it measured in digital format. This digital signal is then processed by the microcontroller (10) to transform it into a numerical value representing the density expressed in the units corresponding engineering. This information is transmitted via serial bus (11) to the device called Round Card (12) that responsible for establishing communication with the fieldbus under the Foundation ™ Fieldbus protocol.

Description of a preferred embodiment

Una realización preferente del elemento primario de captura de densidad se muestra en la figura 3.A preferred embodiment of the primary element Density capture is shown in Figure 3.

Consta de las siguientes partes:It consists of the following parts:

--: Un densímetro modificado respecto de la figura 2, en el que el punto de apoyo de la palanca (4) está formado por el sensor de carga (1), y el extremo libre de la palanca pinza sobre el pivote.A modified densimeter with respect to figure 2, in which the point of Lever support (4) is formed by the load sensor (1), and the free end of the clamp lever on the pivot.

--: Un transmisor de señal (7) que comprende los elementos 8 a 12 de la figura 4, dotado de circuitería electrónica y de los programas de aplicación para procesar la señal y comunicar con el bus de campo bajo el protocolo estándar Foundation^{TM} Fieldbus según se muestra en la figura 4.A signal transmitter (7) comprising elements 8 to 12 of the Figure 4, equipped with electronic circuitry and programs application to process the signal and communicate with the fieldbus under the standard Foundation? Fieldbus protocol as shown in figure 4.

Claims

1. Liquid density measurement procedure, characterized by the steps of:

1º-1st-: Circulación de un fluido líquido por un conducto en el que se halla insertado el dispositivo de medida de densidad propuesto.Circulation of a liquid fluid by a conduit in which the measuring device is inserted of proposed density.

2º-2nd-: Medida del peso del líquido que pasa por el dispositivo de medida de densidad mediante una célula de carga mecánica que forma parte del dispositivo de medida de densidad, proporcionando una señal analógica dentro del rango (0-10) V.Measurement of the weight of the passing liquid by the density measuring device by a cell of mechanical load that is part of the measuring device density, providing an analog signal within the range (0-10) V.

3º-3rd-: Conversión de la magnitud proporcionada por la célula de carga mecánica (señal de rango 0-10V) en señal digital que expresa el valor de la densidad bajo el protocolo RS-232.Magnitude conversion provided by the mechanical load cell (range signal 0-10V) in digital signal that expresses the value of the density under the RS-232 protocol.

4º-4th-: Conversión del valor de la densidad expresada mediante el protocolo RS-232 al protocolo Foundation Fieldbus por medio del dispositivo denominado RoundCard de National Instruments.Density Value Conversion expressed by the RS-232 protocol to the protocol Foundation Fieldbus through the device called RoundCard from National Instruments.

2. Liquid density measuring device, characterized by the following elements:

a)to): Un tramo de tubería o carrete tubular por el que circula el fluido a medir, en tomo al cual se ensamblan los siguientes elementos:A section of pipe or tubular reel through which the fluid flows to measure, in volume to which the following are assembled elements:

--: Dos conexiones o tomas de fluido cuya densidad se debe medir, que conectan el depósito con el tramo de tubería por el que circula el fluido, en donde una es de entrada y otra de salida, ubicadas aguas arriba y aguas abajo del dispositivo de medida.Two connections or fluid outlets whose density must be measured, which connect the tank with the pipe section through which the fluid, where one is inlet and one is outlet, located waters up and downstream of the measuring device.

--: Densímetro formado por las conexiones entre el carrete tubular y el depósito por el que circula el líquido cuya densidad se determina, el cual se halla rígidamente articulado a una palanca que transmite el peso del fluido apoyando o pinzando sobre la célula de carga.Densimeter formed by the connections between the tubular reel and the tank through which the liquid whose density is determined, which is rigidly articulated to a lever that transmits the weight of the fluid supporting or clamping on the load cell.

b)b): Tarjeta electrónica que aloja los medios de procesamiento de señal para transformar la señal analógica dada en voltios procedente de la célula de carga en una señal digital constituida por los elementos siguientes:Electronic card that hosts signal processing means to transform the signal analog given in volts from the load cell in a digital signal consisting of the following elements:

--: Elementos de acondicionamiento de señal que incluyen un filtro de paso bajo y conversor de señal analógica digital (A/D).Signal Conditioning Elements which include a low pass filter and analog signal converter digital (A / D).

--: Microcontrolador programado para procesar los datos de entrada de formato digital permitiendo la configuración del ajuste de rango y magnitud o unidades de la señal, y proporcionar los resultados bajo el protocolo RS-232.Microcontroller programmed for process the digital format input data allowing the setting of range and magnitude adjustment or signal units, and provide the results under the protocol RS-232

--: Convertidor de datos del protocolo RS-232 a Foundation Fieldbus por medio del dispositivo RoundCard de National Instruments ensamblado en la tarjeta.Protocol data converter RS-232 to Foundation Fieldbus through National Instruments RoundCard device assembled in the card.

3. Density measuring device liquids according to claim 2, wherein the density meter proposed adopts the following alternative configuration:

--: Dispositivo de medida de densidad en el que la célula de carga se halla ubicada en el extremo de la palanca que articula el depósito de líquido con la célula de carga mecánica.Density measuring device in the that the load cell is located at the end of the lever that articulates the liquid reservoir with the load cell mechanics.