KR20010063248A - Level indicator using supersonic - Google Patents

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김재근
이정한
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이구택
포항종합제철 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An ultrasonic level meter for preventing erroneous sensing is provided to carry out precise measurement of a liquid level by completely cutting off the erroneous sensing factors such as frosting of a transmitting/receiving element, an excessive wave height of a liquid surface, the generation of foams and the like, thereby preventing various accidents in advance and improving the workability. CONSTITUTION: An ultrasonic level meter for preventing erroneous sensing includes a sealed cylindrical tube(102) immersed and fixed in a liquid at a lower part of a transmitting/receiving element(100), a detection plate(105) mounted in the cylindrical tube movably in the vertical direction, and a float(120) mounted outside the cylindrical tube to move the detection plate vertically according to a liquid level(L), so that the vertical movement of the detection plate is detected by the transmitting/receiving element for realizing the liquid level.

Description

오감지 방지 초음파 레벨계{LEVEL INDICATOR USING SUPERSONIC}Misdetection ultrasonic level meter {LEVEL INDICATOR USING SUPERSONIC}

본 발명은 각종 액체의 액면을 측정하는 초음파 레벨계에 관한 것으로, 보다 상세히는 흄에 의한 송수신 소자의 이슬 맺힘 현상과, 액면의 과도한 파고에 의한 장애및, 거품 발생등의 오감지 요인을 원천적으로 차단하여 정확한 계측이 이루어지도록 함으로서 각종 설비사고를 미연에 막을 수 있고, 작업생산성의 향상을 이룰 수 있도록 개선된 오감지 방지 초음파 레벨계에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic level meter for measuring the liquid level of various liquids, and more particularly, to fundamentally block the detection of dew condensation of the transmitting / receiving elements due to fumes, obstacles caused by excessive digging of the liquid level, and erroneous detection factors such as foaming. It is possible to prevent various equipment accidents in advance by making accurate measurement is made, and relates to an improved anti-detection ultrasonic level meter to achieve improved work productivity.

일반적으로 종래의 피엘씨(PLC) 시스템하에서는 액면레벨 제어에 있어서 단순히 액면의 하이(HIGH), 로우(LOW) 신호에 의해 펌프나 밸브, 그 밖의 다른 동작이 이루어지는 물리적인 장치에 의해 레벨을 감지하였다.In general, in the conventional PLC system, in the liquid level control, the level is sensed by a physical device in which a pump, a valve, or other operation is performed simply by a high or low signal of the liquid level. .

그러나, 최근 이로부터 한 단계 발전한 디씨에스(DCS)시스템, 즉 분산처리 시스템하에서는 정확한 디지털 수치제어를 요구하기 때문에 초음파 레벨계와 같은 종류의 센서들이 일반적으로 많이 사용되어진다.However, sensors such as ultrasonic level meters are generally used in DCS (DCS) systems, that is, advanced processing, which require accurate digital numerical control.

그러나 초음파 레벨계들은 액체 성상에 따라 액체온도와 상온과의 차이가 심할 경우, 도 1a)에 도시된 바와 같이 흄(FUME)(105)이 발생하여 초음파 송수신소자(100)에 이슬이 맺혀 오감지를 일으키고, 또한 도 1b)에 도시된 바와 같이 보충수(106)의 대량 유입으로 액면의 파고가 발생하면 오감지 된다. 그리고 각종 약품 사용시 도 1c)에 도시된 바와 같이 거품(107)이 다량 발생되어 오감지된다.However, when the ultrasonic level meters are different from the liquid temperature and the room temperature according to the liquid properties, as shown in FIG. 1A, a fume (FUME) 105 is generated and dew forms on the ultrasonic transmitting and receiving device 100, causing false detection. In addition, as illustrated in FIG. 1B), when a crest of the liquid surface occurs due to a large inflow of the replenishing water 106, it is erroneously detected. And when using a variety of drugs, as shown in Figure 1c) a large amount of foam 107 is generated is erroneously detected.

따라서, 이러한 오감지 신호로 인한 각종 설비사고를 초래하고, 오동작에 의한 작업생산성이 저하되는 등 여러 가지 문제점을 갖는 것이었다.Therefore, various kinds of equipment accidents are caused due to such a false detection signal, and work productivity is lowered due to malfunctions.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서 그 목적은, 흄에 의한 송수신 소자의 이슬 맺힘 현상과, 액면의 과도한 파고에 의한 장애및, 거품 발생등의 오감지 요인을 원천적으로 차단하여 정확한 계측이 이루어지도록 함으로서 각종 설비사고를 미연에 막을 수 있고, 작업생산성의 향상을 이룰 수 있도록 개선된 오감지 방지 초음파 레벨계를 게공함에 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to accurately detect the source of the dew condensation of the transmission and reception element by the fume, the failure caused by excessive digging of the liquid level, and the erroneous detection factors such as foam generation By making the measurement can be prevented various equipment accidents in advance, and to improve the productivity of work to prevent the mis-detection ultrasonic level meter to provide.

도 1은 종래 초음파 레벨계의 오감지 발생 상황을 도시한 상황도;1 is a situation diagram showing a situation of false detection of a conventional ultrasonic level meter;

도 2는 본 발명에 따른 오감지 방지 초음파 레벨계를 도시한 사시도;Figure 2 is a perspective view showing a mis-detection ultrasonic level meter according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 오감지 방지 초음파 레벨계의 레벨 검출판 부분의 상세도;3 is a detailed view of the level detection plate portion of the anti-detection ultrasonic level meter according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 오감지 방지 초음파 레벨계에 연결된 시스템 구성도이다.4 is a system configuration diagram connected to the anti-detection ultrasonic level meter according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 *Explanation of symbols used in the main part of the drawing

100 : 송수신 소자 102 : 원통관100: transmitting and receiving element 102: cylindrical tube

105 : 영구자석 검출판 105a : 가이드 구멍105: permanent magnet detection plate 105a: guide hole

108 : 가이드바 110 : 온도계108: guide bar 110: thermometer

120 : 플로우트 127 : N극 원형자석120: float 127: N-pole circular magnet

128 : S극 원형자석 129 : N극 원형자석128: S-pole circular magnet 129: N-pole circular magnet

130 : 수조 140 : 원통관 고정볼트130: tank 140: cylinder tube fixing bolt

150 : 신호증폭기 160 : 온도 보정기150: signal amplifier 160: temperature compensator

170 : 신호 변환기 180 : 제어장치170: signal converter 180: controller

L : 액면L: face value

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

각종 액체의 액면을 측정하는 초음파 레벨계에 있어서, 송수신 소자의 하부측에서 액체내에 잠겨 고정되는 밀폐형 원통관을 갖추고, 상기 원통관내에는 상하로 이동가능한 검출판이 장착되며, 상기 원통관의 외측에는 상기 검출판을 액체의 레벨에 따라서 상하로 이동시키는 플로우트가 마련됨으로서 상기 송수신 소자가 검출판의 상하이동을 검출하여 액체의 레벨을 검출하도록 구성됨을 특징으로 하는 오감지 방지 초음파 레벨계를 마련함에 의한다.An ultrasonic level meter for measuring the liquid level of various liquids, comprising: a sealed cylindrical tube which is locked in a liquid at a lower side of a transceiving element and fixed to the liquid; a detection plate movable up and down is mounted in the cylindrical tube; By providing a float for moving the publication up and down in accordance with the level of the liquid, the transceiving element is configured to detect the shake-up of the detection plate to detect the level of the liquid.

그리고, 본 발명은, 상기 검출판은 박막의 N극 영구자석으로 이루어지고, 상기 플로우트는 원통관을 내부에 위치시키고 있는 환 고리형상을 갖추며, 그 내측에는 N극 영구자석, S극 영구자석, N극 영구자석등이 상하로 중첩된 구조를 갖추어 상기 플러우트는 자력에 의해서 검출판을 연동시킴을 특징으로 하는 오감지 방지초음파 레벨계를 마련함에 의한다.In addition, the present invention, the detection plate is made of a thin-pole N-pole permanent magnet, the float has a ring-shaped ring having a cylindrical tube inside, N-pole permanent magnet, S-pole permanent magnet, The N-pole permanent magnet has a structure in which the upper and lower parts are superimposed, thereby providing the false detection ultrasonic level meter, characterized in that the detection plate is interlocked by magnetic force.

또한, 본 발명은 상기 검출판에는 온도계가 부착되어 도선을 통하여 온도신호를 송출하도록 구성됨을 특징으로 하는 오감지 방지 초음파 레벨계를 마련함에 의한다.In addition, the present invention is provided by the detection plate is provided with a thermometer attached to prevent the mis-detection ultrasonic level, characterized in that configured to send a temperature signal through the wire.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 오감지 방지 초음파 레벨계(1)는 도 2에 도시된 바와 같이,The misdetection ultrasonic level meter 1 according to the present invention is shown in FIG.

본 발명은, 각종 액체의 액면(L)을 측정하는 초음파 레벨계로서, 송수신 소자(100)의 하부측에서 액체내에 잠겨 고정되는 밀폐형 원통관(102)을 갖는다.The present invention is an ultrasonic level meter for measuring the liquid level (L) of various liquids, and has a closed cylindrical tube (102) which is locked and fixed in a liquid at the lower side of the transmission / reception element (100).

그리고, 상기 원통관(102)내에는 상하로 이동가능한 검출판(105)이 장착되며, 상기 원통관(102)의 외측에는 상기 검출판(105)을 액체의 레벨(L)에 따라서 상하로 이동시키는 플로우트(120)가 마련됨으로서 상기 송수신 소자(100)가 검출판(105)의 상하이동을 검출하여 액체의 레벨(L)을 검출하는 것이다.In addition, a detection plate 105 that is movable up and down is mounted in the cylindrical tube 102, and the detection plate 105 is moved up and down in accordance with the liquid level L on the outside of the cylindrical tube 102. The float 120 is provided so that the transmission / reception element 100 detects the movement of the detection plate 105 to detect the level L of the liquid.

즉, 본 발명은 송수신 소자(100)의 하부측에서 수조 바닥에 고정되어 밀폐된 원통관(102)과 상기 원통관(102)내부에 위치되어 상하로 위치이동되는 박막의 N극 영구자석 검출판(105)을 갖는다. 그리고, 상기 원통관(102)에는 상하방향으로 평행을 유지하면서 나란하게 가이드 바(108)가 장착되고, 상기 검출판(105)에는 상기 가이드 바(108)이 삽입되어 지는 복수의 가이드 구멍(105a)이 각각 형성된다.That is, the present invention is fixed to the bottom of the tank at the lower side of the transmitting and receiving element 100 is sealed in the cylindrical tube 102 and the N-pole permanent magnet detection plate of the thin film that is moved up and down position in the cylindrical tube 102 Have 105. In addition, the cylindrical pipe 102 has a plurality of guide holes 105a in which guide bars 108 are mounted side by side while maintaining parallelism in the vertical direction, and the guide bars 108 are inserted in the detection plate 105. ) Are formed respectively.

또한, 상기 검출판(105)의 상부면에는 각각 온도계(110)가 부착되어 도선(110a)을 통하여 온도신호를 송출하도록 구성된다.In addition, the upper surface of the detection plate 105, the thermometer 110 is attached to each is configured to send a temperature signal through the conductive wire (110a).

한편, 상기 원통관(102)의 외부에는 유체의 레벨(L)에 따라 부유되어 상,하연동하는 플로우트(120)가 장착되는 바, 상기 플로우트(120)는 원통관(102)을 내부에 위치시키고 있는 환 고리형상을 갖는다. 그리고, 상기 플로우트(120) 내측에 고정되어 원통관(102) 내부의 N극 영구자석 검출판(105)을 움직이는 3겹의 원형 영구자석(127)(128)(129)이 위치되며, 상기 원형 영구자석은 N극 영구자석 (127), S극 영구자석(128), N극 영구자석 (129)등이 상하로 중첩된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 원통관(102)은 수조(130) 바닥에 고정 볼트(140)로서 고정된다.On the other hand, the float 120 is mounted to the outside of the cylindrical tube 102 is floating in accordance with the level (L) of the fluid, the upper and lower interlocking, the float 120 is located inside the cylindrical tube 102 It has a ring cyclic shape. In addition, three layers of circular permanent magnets 127, 128, and 129 that are fixed inside the float 120 and move the N pole permanent magnet detection plate 105 inside the cylindrical tube 102 are positioned. The permanent magnet has a structure in which the N pole permanent magnet 127, the S pole permanent magnet 128, the N pole permanent magnet 129, and the like are superimposed up and down. The cylindrical tube 102 is fixed to the bottom of the water tank 130 as a fixing bolt 140.

그리고, 상기와 같은 본 발명의 오감지 방지 초음파 레벨계(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 수신신호 증폭기(150)와 온도 보정기(160) 및 신호 변환기(170)등에 전기적으로 연결되며, 상기 신호변환기(170)는 제어장치(180)에 전기적으로 연결되어 레벨신호를 외부로 출력시킨다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the false detection ultrasonic level meter 1 of the present invention is electrically connected to the reception signal amplifier 150, the temperature corrector 160, the signal converter 170, and the like. The signal converter 170 is electrically connected to the control device 180 to output the level signal to the outside.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation and effects of the present invention will be described.

본 발명은 초음파 레벨계(1)가 유체의 레벨(L)을 측정하게 되면, 유체와 직접 접촉하지 않고 유체 레벨(L)과 검출판(105) 레벨을 동일 선상에 위치하게 하여 초음파 레벨계(1)의 타이밍 펄스를 송수신 소자(100)가 검출판(105)에 초음파를 발신시켜(초음파 발신) 이것이 다시 송수신 소자(100)로 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 레벨수치를 계산한다.(아래 수학식 참조)According to the present invention, when the ultrasonic level meter 1 measures the level L of the fluid, the ultrasonic level meter 1 is positioned on the same line as the fluid level L and the detection plate 105 without directly contacting the fluid. The transmitting / receiving element 100 transmits ultrasonic waves to the detection plate 105 (ultrasound transmission) by measuring the timing pulses of the timing pulses, and calculates the level value by measuring the time when it is reflected back to the transmitting / receiving element 100 again. Reference)

L : 측정거리L: measuring distance

T : 왕복시간T: Round trip time

이를 도 4의 시스템 구성도에 따라 설명하면, 송수신 소자(100)에서 타이밍 펄스를 발신하고 이에 따라 초음파가 발신된 후, 검출판(105)에 부딪혀 반사되어 다시 송수신소자(100)에 도달하면, 이를 검파, 증폭하고, 온도계(110)에서 도선(110a)을 통하여 제공된 신호가 온도보정기(160)에서 온도보상되어 위와 같은 식에 의해 레벨을 계산하여 제어장치(180)에서 출력하게 된다.Referring to the system configuration of FIG. 4, when the transmission / reception element 100 transmits a timing pulse and accordingly ultrasonic waves are transmitted, when it hits the detection plate 105 and is reflected and reaches the transmission / reception element 100 again, This is detected and amplified, and the signal provided through the conducting wire 110a in the thermometer 110 is temperature compensated by the temperature corrector 160 to calculate the level by the above equation and output it from the controller 180.

따라서, 검출판(105)이 유체와 독립적이게 하기 위하여 원통관(102)을 상부만 개방하고 바닥을 밀폐시킨 상태로 장착하고, 유체 레벨(L)에 따라 플로우트(120)가 상,하 유동하면 원통관(102)내부의 N극 박막 검출판(105)도 자력에 의해서 이끌려 상,하 연동하는 것이다.Therefore, in order to make the detection plate 105 independent of the fluid, the cylindrical tube 102 is mounted with only the top open and the bottom sealed, and the float 120 flows up and down according to the fluid level L. The N pole thin film detection plate 105 inside the cylindrical tube 102 is also driven up and down by magnetic force.

이는 플로우트(120) 내측에 원형 N극 영구자석 (127)과 S극 영구자석(128), N극 영구자석 (129)를 차례로 조합하고, 상기 원통관(102) 내부의 박막 N극 영구자석 검출판(105)이 원통관(102)외부의 플로우트(120)의 N극 영구자석(127), S극 영구자석(128), N극 영구자석(129)의 중앙에 위치하게 하면, N-N극 끼리의 반발과, N-S극 끼리의 인력의 원리에 의해 원통관(102) 내부의 검출판(105)과 원통관(102) 외부의 플로우트(120)가 연동되어 오감지 없이 레벨 측정이 가능하다.It combines a circular N-pole permanent magnet 127, S-pole permanent magnet 128, N-pole permanent magnet 129 in the float 120 inside, and the thin film N-pole permanent magnet gum inside the cylindrical tube 102 When the publication 105 is positioned at the center of the N pole permanent magnet 127, the S pole permanent magnet 128, and the N pole permanent magnet 129 of the float 120 outside the cylindrical tube 102, the NN poles Due to the repulsion and the principle of attraction between the NS poles, the detection plate 105 inside the cylinder tube 102 and the float 120 outside the cylinder tube 102 are interlocked to allow level measurement without erroneous detection.

상기와 같은 본 고안에 의하면, 흄에 의한 송수신 소자의 이슬 맺힘 현상과, 액면의 과도한 파고에 의한 장애및, 거품 발생등의 오감지 요인을 원천적으로 차단하여 정확한 계측이 이루어지도록 함으로서 각종 설비사고를 미연에 막을 수 있고, 작업생산성의 향상을 이룰 수 있는 것이다.According to the present invention as described above, it is possible to prevent various equipment accidents by fundamentally blocking false detection factors such as dew condensation of the transmission / reception element due to the fume, obstacles caused by excessive digging of the liquid level, and bubbles such as bubble generation. It can be prevented in advance, and work productivity can be improved.

Claims (3)

각종 액체의 액면을 측정하는 초음파 레벨계에 있어서,In the ultrasonic level meter for measuring the liquid level of various liquids, 송수신 소자(100)의 하부측에서 액체내에 잠겨 고정되는 밀폐형 원통관(102)을 갖추고, 상기 원통관(102)내에는 상하로 이동가능한 검출판(105)이 장착되며, 상기 원통관(102)의 외측에는 상기 검출판(105)을 액체의 레벨(L)에 따라서 상하로 이동시키는 플로우트(120)가 마련됨으로서 상기 송수신 소자(100)가 검출판(105)의 상하이동을 검출하여 액체의 레벨(L)을 검출하도록 구성됨을 특징으로 하는 오감지 방지 초음파 레벨계.On the lower side of the transmitting and receiving element 100 is provided with a closed cylindrical tube 102 which is locked in a liquid, the cylindrical tube 102 is mounted with a detection plate 105 movable up and down, the cylindrical tube 102 A float 120 for moving the detection plate 105 up and down in accordance with the level L of liquid is provided on the outside of the liquid crystal so that the transceiving element 100 detects the movement of the detection plate 105 so that the level of the liquid is increased. (L) is configured to detect the mis-detection ultrasonic level meter. 제 1항에 있어서, 상기 검출판(105)은 박막의 N극 영구자석으로 이루어지고, 상기 플로우트(120)는 원통관(102)을 내부에 위치시키고 있는 환 고리형상을 갖추며, 그 내측에는 N극 영구자석 (127), S극 영구자석(128), N극 영구자석 (129)등이 상하로 중첩된 구조를 갖추어 상기 플러우트(120)는 자력에 의해서 검출판(105)을 연동시킴을 특징으로 하는 오감지 방지 초음파 레벨계.The method of claim 1, wherein the detection plate 105 is made of a thin-pole N-pole permanent magnet, the float 120 has an annular ring shape for positioning the cylindrical tube 102 therein, the inner N The pole permanent magnet 127, the S pole permanent magnet 128, the N pole permanent magnet 129, etc. have a structure in which the top and bottom are superimposed so that the plug 120 interlocks the detection plate 105 by magnetic force. A misdetection ultrasonic level meter characterized by the above-mentioned. 제 1항에 있어서, 상기 검출판(105)에는 온도계(110)가 부착되어 도선(110a)을 통하여 온도신호를 송출하도록 구성됨을 특징으로 하는 오감지 방지 초음파 레벨계.According to claim 1, The detection plate 105 is attached to a thermometer (110) is a mis-detection ultrasonic level meter, characterized in that configured to send a temperature signal through the conductor (110a).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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