RU193826U1 - Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением - Google Patents
Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением Download PDFInfo
- Publication number
- RU193826U1 RU193826U1 RU2019116507U RU2019116507U RU193826U1 RU 193826 U1 RU193826 U1 RU 193826U1 RU 2019116507 U RU2019116507 U RU 2019116507U RU 2019116507 U RU2019116507 U RU 2019116507U RU 193826 U1 RU193826 U1 RU 193826U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- comparator
- adc
- level
- wire
- microcontroller
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Abstract
Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением предназначен для преобразования уровня жидких сред в емкостях и резервуарах в выходной сигнал, несущий информацию об измеряемом уровне. Задачей данной полезной модели является повышение стабильности результатов измерений уровнемера без существенного увеличения потребляемой уровнемером мощности. Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением содержит звукопровод из магнитострикционного материала в виде металлической проволоки, поплавок с магнитом, установленный с возможностью перемещения, генератор, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель, компаратор, микроконтроллер, кроме того в него введен аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с небольшой частотой дискретизации, соединенный с выходом усилителя и микроконтроллером.. Таким образом, совместное использование АЦП и компаратора обеспечивает высокую точность определения уровня за счет быстродействия компаратора и фильтрацию ложных срабатываний компаратора за счет анализа цифрового сигнала АЦП. Малое энергопотребление достигается путем применения АЦП с небольшой частотой дискретизации. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники, автоматики и вычислительной техники, а именно к преобразователям уровня жидких сред в емкостях и резервуарах в выходной сигнал, несущий информацию об измеряемом уровне.
Существующие в настоящее время технические средства контроля и измерения уровня жидкостей основаны на различных физических принципах и технических решениях. Одними из наиболее точных и перспективных являются измерители, принцип действия которых основан на магнитострикционном эффекте. Данные измерители содержат звукопровод в виде струны из магнитострикционного материала и поплавок с постоянным магнитом, установленным с возможностью перемещения вдоль звукопровода.
Вдоль звукопровода по всей его длине создается импульс магнитного поля. В звукопроврде в месте расположения поплавка с постоянным магнитом, под действием эффекта магнитострикции создается импульс продольной либо поперечной (крутильной) деформации. Этот импульс распространяется по звукопроводу и с помощью приемного устройства фиксируется и обрабатывается электронным блоком измерителя. Сигнал в звукопроводе распространяется с постоянной скоростью. Это позволяет после обработки сигнала достаточно точно определять расстояние до магнита поплавка, а следовательно, и уровень жидкости, который соответствует положению поплавка.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому уровнемеру является уровнемер поплавковый ДУУ10 (Руководство по эксплуатации «Уровнемеры поплавковые ДУУ10», ЗАО «Альбатрос», 2012), содержащий звукопровод, поплавок с магнитом, генератор, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель, компаратор, микроконтроллер. Под управлением микроконтроллера в проволоке в месте, где расположен поплавок с магнитом, создаются упругие волны, которые затем преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и преобразуются компаратором в электрические импульсы. Полученные импульсы поступают в микроконтроллер, определяющий промежуток времени между формированием упругих волн в проволоке и приемом импульсов с выхода компаратора. По полученному промежутку времени определяется значение измеряемого уровня (положение поплавка с магнитом) и формируется выходной сигнал.
Общими признаками этого устройства с заявляемым техническим решением являются звукопровод в виде стальной проволоки, поплавок с расположенным внутри него магнитом, генератор, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель, компаратор, микроконтроллер.
Недостатком данного технического решения является чувствительность к воздействию различных факторов и помех. Во время работы уровнемера, в силу различных причин, амплитуда и форма полезного сигнала на выходе усилителя может изменяться. Такие изменения могут приводить к ложным срабатываниям компаратора. По этой причине результаты измерений могут быть недостоверными.
Одним из способов устранения данного недостатка является замена компаратора аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и цифровой обработкой получаемых сигналов с помощью микроконтроллера. В этом случае, чтобы получить приемлемую погрешность измерений уровня, необходимо применять АЦП с высокой частотой дискретизации (не менее 5 млн. выборок в секунду). Однако АЦП с такой частотой дискретизации обладают слишком большой потребляемой мощностью и их применение в ряде случаев недопустимо (например, в уровнемерах, преобразующих значение измеряемого уровня в унифицированный токовый сигнал 4-20 мА). Таким образом, замена компаратора АЦП целесообразна только для уровнемеров, потребляемая мощность которых жестко не ограничивается.
Задачей данной полезной модели является повышение стабильности результатов измерений уровнемера без существенного увеличения потребляемой уровнемером мощности.
Для решения поставленной задачи в известное устройство, которое содержит звукопровод, поплавок с расположенным внутри него магнитом, генератор, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель, компаратор, микроконтроллер, введен аналого-цифровой преобразователь, соединенный с выходом усилителя и микроконтроллером.
АЦП и его частота дискретизации выбираются таким образом, чтобы энергопотребление АЦП при заданной частоте дискретизации было приемлемым для работы уровнемера в целом, а частота дискретизации была достаточной для распознавания полезного сигнала.
Микроконтроллеры, как правило, обладают встроенным АЦП с настраиваемой частотой дискретизации, поэтому при реализации полезной модели возможно использовать как отдельную микросхему АЦП, так и АЦП, встроенный в микроконтроллер.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена измерительная схема устройства, на фиг. 2 изображены сигналы на выходе усилителя и соответствующие им сигналы на выходе компаратора.
Устройство содержит звукопровод из магнитострикционного материала в виде металлической проволоки 1, поплавок 2 с магнитом 3, установленный с возможностью перемещения, генератор 4, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь 5 упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель 6, компаратор 7, микроконтроллер 8 и АЦП 9 с малым энергопотреблением, соединенный с выходом усилителя и микроконтроллером.
Под управлением микроконтроллера 8 в проволоке 1, в месте, где расположен поплавок 2 с магнитом 3, установленный с возможностью перемещения, создаются упругие волны, которые затем преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и поступают как на вход компаратора 7, так и на вход АЦП 9. Импульсы с выхода компаратора 7 и цифровые сигналы с выхода АЦП 9 принимаются микроконтроллером 8. Чтобы исключить ложные срабатывания компаратора, возникающие при изменении формы сигнала на выходе усилителя (фиг. 2) в результате воздействия внешних факторов, микроконтроллер анализирует цифровой сигнал АЦП, сопоставляет его с моментами времени приема импульсов с выхода компаратора и определяет, какие импульсы должны использоваться для определения измеряемого уровня. По отобранным импульсам с выхода компаратора определяется промежуток времени между формированием упругих волн в проволоке и приемом импульсов. По полученному промежутку времени определяется значение уровня (положение поплавка с магнитом) и формируется выходной сигнал.
Таким образом, совместное использование АЦП и компаратора обеспечивает высокую точность определения уровня за счет быстродействия компаратора и фильтрацию ложных срабатываний компаратора за счет анализа цифрового сигнала АЦП. Малое энергопотребление достигается путем применения АЦП с небольшой частотой дискретизации.
Claims (1)
- Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением, содержащий звукопровод из магнитострикционного материала в виде металлической проволоки, поплавок с магнитом, установленный с возможностью перемещения, генератор, создающий за счет эффекта магнитострикции упругие волны в проволоке, преобразователь упругих волн проволоки в электрический сигнал, усилитель, компаратор, микроконтроллер, отличающийся тем, что в него введен аналого-цифровой преобразователь с небольшой частотой дискретизации, соединенный с выходом усилителя и микроконтроллером.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116507U RU193826U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019116507U RU193826U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU193826U1 true RU193826U1 (ru) | 2019-11-18 |
Family
ID=68580273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019116507U RU193826U1 (ru) | 2019-05-28 | 2019-05-28 | Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU193826U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2222786C1 (ru) * | 2003-02-19 | 2004-01-27 | Банщиков Алексей Юрьевич | Способ измерения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером и магнитострикционный уровнемер |
RU2517919C2 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Парус" | Магнитострикционный уровнемер |
RU2531763C1 (ru) * | 2013-06-21 | 2014-10-27 | Евгений Леонидович Пущин | Поплавковый магнитострикционный уровнемер |
US9046404B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-06-02 | Vega Grieshaber Kg | Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring |
RU2664926C1 (ru) * | 2017-12-13 | 2018-08-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Система контроля уровня жидкости в технологических резервуарах |
-
2019
- 2019-05-28 RU RU2019116507U patent/RU193826U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2222786C1 (ru) * | 2003-02-19 | 2004-01-27 | Банщиков Алексей Юрьевич | Способ измерения уровня жидкости магнитострикционным уровнемером и магнитострикционный уровнемер |
US9046404B2 (en) * | 2010-12-16 | 2015-06-02 | Vega Grieshaber Kg | Measuring apparatus, control apparatus and measuring device for fill-level measuring |
RU2517919C2 (ru) * | 2012-08-16 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное предприятие "Парус" | Магнитострикционный уровнемер |
RU2531763C1 (ru) * | 2013-06-21 | 2014-10-27 | Евгений Леонидович Пущин | Поплавковый магнитострикционный уровнемер |
RU2664926C1 (ru) * | 2017-12-13 | 2018-08-23 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Система контроля уровня жидкости в технологических резервуарах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103837211B (zh) | 基于Fe‑Ga材料的磁致伸缩液位传感器 | |
CN109579950B (zh) | 一种气体超声波流量计的防错波检测装置 | |
CN111595233A (zh) | 一种无磁传感器 | |
CN111157065A (zh) | 气体超声流量计超声波信号传输回路中声延时测量方法 | |
RU193826U1 (ru) | Помехоустойчивый магнитострикционный уровнемер с малым энергопотреблением | |
CN205449228U (zh) | 一种液位在线监测装置 | |
CN102095478A (zh) | 磁致伸缩液位传感器 | |
RU176710U1 (ru) | Устройство для измерения физических параметров в скважине | |
CN203224419U (zh) | 液体密度仪 | |
RU2351903C1 (ru) | Уровнемер | |
CN111044095A (zh) | 一种用于罐式集装箱的多功能传感装置 | |
CN101789274A (zh) | 一种基于磁致伸缩原理的核反应堆控制棒棒位测量系统 | |
CN113340380A (zh) | 一种基于表面波模式转换检测液面位置的方法 | |
CN104568063A (zh) | 液位检测装置 | |
CN2901258Y (zh) | 浮标式车辆油量测量装置 | |
CN104122170A (zh) | 液体密度仪 | |
CN202885771U (zh) | 磁致伸缩自校准测距仪 | |
CN117288782B (zh) | 基于振动及辐射原理的高精密复合型检测系统 | |
RU12240U1 (ru) | Схема преобразователя сигналов электромагнитного расходомера | |
RU134631U1 (ru) | Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений | |
CN207232088U (zh) | 一种容器腐蚀检测装置 | |
RU2298156C1 (ru) | Уровнемер-индикатор | |
CN212158462U (zh) | 无磁传感器 | |
CN211452527U (zh) | 超声波液位计 | |
RU208494U1 (ru) | Магнитострикционный уровнемер для измерений уровня жидкости с компенсацией погрешностей, вызванных линейным расширением стенок резервуара |