RU2536089C2 - Sounding lead level meter - Google Patents

Sounding lead level meter Download PDF

Info

Publication number
RU2536089C2
RU2536089C2 RU2012157429/28A RU2012157429A RU2536089C2 RU 2536089 C2 RU2536089 C2 RU 2536089C2 RU 2012157429/28 A RU2012157429/28 A RU 2012157429/28A RU 2012157429 A RU2012157429 A RU 2012157429A RU 2536089 C2 RU2536089 C2 RU 2536089C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thread
pulley
load
stepper motor
tube
Prior art date
Application number
RU2012157429/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012157429A (en
Inventor
Виктор Васильевич Денисенко
Геннадий Викторович Лебедь
Александр Николаевич Халявко
Original Assignee
Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, общество с ограниченной ответственностью (НИЛ АП, ООО)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, общество с ограниченной ответственностью (НИЛ АП, ООО) filed Critical Научно-исследовательская лаборатория автоматизации проектирования, общество с ограниченной ответственностью (НИЛ АП, ООО)
Priority to RU2012157429/28A priority Critical patent/RU2536089C2/en
Publication of RU2012157429A publication Critical patent/RU2012157429A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2536089C2 publication Critical patent/RU2536089C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: sounding lead level meter comprises a pulley, a load, a sensor of the lower and upper load position. Also the first stepper motor is mounted, which shaft the pulley is mounted on. A thread is wound on the pulley, passing through the unit and the tube-rod, freely movable vertically in the guide tube. At the end of the tube-rod the magnet of the sensor of the upper load position is mounted, on the free end of the thread the load is attached. The value of the measured level is determined by the number of pulses given to the stepper motor between the time of reaction of the sensors of the upper and lower position of the load. The wound thread is pressed against the surface of the pulley by the springy clamp.
EFFECT: simplification of the device.
2 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области промышленной автоматики и может быть использовано для измерения уровня продукта в хранилищах силосного типа (элеваторы, бункеры), в том числе на опасных промышленных объектах.The invention relates to the field of industrial automation and can be used to measure the level of the product in silo-type storage facilities (elevators, silos), including hazardous industrial facilities.

Уровень техникиState of the art

При измерении уровня продукта с помощью лота используется шнур, к концу которого прикреплен груз. Груз опускают в емкость до касания уровня продукта. Момент касания определяют по натяжению шнура лота. Результат измерения определяют по длине шнура от точки отсчета уровня до груза. Длину шнура определяют по числу оборотов вала шкива, на котором изначально намотан шнур. Погрешность такого устройства определяется тем, что при намотке шнура "внавал" диаметр витка случайным образом зависит от количества витков. Поэтому для повышения точности вместо шнура используют ленту. При намотке ленты можно точно предсказать зависимость диаметра витка от количества витков. На этом принципе построены многие промышленные лотовые измерители уровня. Однако применение неметаллической ленты приводит к нарушению принципов обеспечения электростатической искробезопасности, согласно которым площадь неметаллических предметов во взрывоопасной зоне по ГОСТ Р 52274-2004 не может превышать 100 кв.см, поэтому обычно применяют металлическую ленту. Металлическая же лента при типовой ее длине 30 м имеет вес несколько килограммов, что требует для подъема ее и груза на конце ленты применения мощного двигателя с мощным устройством управления, что приводит к усложнению и удорожанию устройства.When measuring the level of the product using the lot, a cord is used, to the end of which a load is attached. The load is lowered into the container until it touches the level of the product. The moment of touch is determined by the tension of the cord of the lot. The measurement result is determined by the length of the cord from the reference point of the level to the load. The length of the cord is determined by the number of revolutions of the pulley shaft on which the cord was originally wound. The error of such a device is determined by the fact that when winding the cord, the diameter of the coil "randomly" depends on the number of turns. Therefore, to increase accuracy, a tape is used instead of the cord. When winding the tape, you can accurately predict the dependence of the diameter of the coil on the number of turns. Many industrial lot level meters are built on this principle. However, the use of non-metallic tape leads to a violation of the principles of ensuring electrostatic intrinsic safety, according to which the area of non-metallic objects in an explosive zone according to GOST R 52274-2004 cannot exceed 100 sq. Cm, therefore a metal tape is usually used. A metal tape with a typical length of 30 m has a weight of several kilograms, which requires the use of a powerful engine with a powerful control device to lift it and cargo at the end of the tape, which leads to a complication and cost of the device.

Для предотвращения засыпания груза во время загрузки силоса используют электронные системы блокировки.To prevent falling asleep during loading of the silo, electronic locking systems are used.

При использовании в лотовом измерителе троса, который наматывается "внавал" в известных устройствах (см., например, http://www.evroprylad.com.ua/catalog/item/78/), для определения длины троса используется энкодер, вращение к которому передается от шкива, который вращается проходящим через него тросом. Недостатком этого устройства также является высокая сложность, большой вес, габариты и цена.When using a cable in a lot meter, which is wound "in bulk" in known devices (see, for example, http://www.evroprylad.com.ua/catalog/item/78/), an encoder is used to determine the cable length, rotation to which is transmitted from a pulley that rotates through a cable passing through it. The disadvantage of this device is also its high complexity, high weight, dimensions and price.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство INNOLevel LOT http://rusautomation.ru/lotovye/elekttromehanicheskie/innolevel_lot, состоящее из катушки, па которую намотана металлическая лента, двигателя и энкодера для подсчета числа оборотов вала двигателя, а также датчиков натяжения ленты и датчика верхнего положения груза.Closest to the proposed device is the device INNOLevel LOT http://rusautomation.ru/lotovye/elekttromehanicheskie/innolevel_lot, consisting of a coil on which a metal tape is wound, a motor and an encoder for counting the number of revolutions of the motor shaft, as well as belt tension sensors and sensors top position of the load.

Принцип действия устройства основан на подсчете числа импульсов энкодера, которое соответствует числу оборотов шкива, закрепленного на валу двигателя. Начало счета определяется датчиком верхнего положения груза, конец счета - датчиком натяжения ленты, которое слабевает при касании грузом продукта. Для обеспечения взрывобезопасности электрическая и механическая части устройства расположены в разных отсеках корпуса устройства, а в качестве материала ленты используется сталь.The principle of operation of the device is based on the calculation of the number of encoder pulses, which corresponds to the number of revolutions of the pulley mounted on the motor shaft. The beginning of the count is determined by the sensor of the upper position of the load, the end of the count is determined by the belt tension sensor, which weakens when the load touches the product. To ensure explosion safety, the electrical and mechanical parts of the device are located in different compartments of the device case, and steel is used as the material of the tape.

Общим недостатком известных устройств является сложность, большой вес и большая потребляемая мощность, что приводит к высокой стоимости устройств.A common disadvantage of the known devices is the complexity, high weight and high power consumption, which leads to a high cost of the devices.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение устройства при условии обеспечения требований искробезопасности.The technical result of the invention is to simplify the device, subject to the requirements of intrinsic safety.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве вместо металлической ленты используется неметаллическая нить толщиной 100 мкм или менее, что обеспечивает выполнение требований стандартов к электростатической искробезопасности, а вместо двигателя с энкодером используется шаговый двигатель, число оборотов вала которого подсчитывается по числу импульсов, подаваемых на шаговый двигатель и отсчитываемых между моментами срабатывания датчиков нижнего и верхнего положения груза.The technical result is achieved by the fact that in the proposed device, instead of a metal tape, a non-metallic thread with a thickness of 100 μm or less is used, which ensures compliance with the requirements of the standards for electrostatic intrinsic safety, and instead of a motor with an encoder, a stepper motor is used, the number of revolutions of the shaft of which is calculated by the number of pulses applied to stepper motor and measured between the moments of operation of the sensors of the lower and upper position of the load.

Датчик верхнего положения груза выполнен в виде трубки-штока, которая свободно перемещается в вертикальном направлении внутри направляющей трубки. При достижении грузом верхнего положения он толкает трубку-шток, на втором конце которой закреплен магнит, магнит приближается к геркону, момент срабатывания которого и является моментом срабатывания датчика верхнего положения груза.The sensor of the upper position of the load is made in the form of a tube-rod, which freely moves in the vertical direction inside the guide tube. When the cargo reaches its upper position, it pushes the rod-tube, on the second end of which a magnet is fixed, the magnet approaches the reed switch, the triggering moment of which is the moment the sensor detects the upper position of the load.

Благодаря малой толщине нити намотка нити "внавал" слабо влияет на погрешность измерений, а благодаря малому весу нити стало возможным применение груза с малым весом и маломощного шагового двигателя, что существенно снижает сложность, вес, потребляемую мощность и цену устройства (до 10 раз). Техническая реализуемость устройства обеспечивается применением выпускаемых промышленностью нитей толщиной 0,1 мм и менее с усилием разрыва 4 кг, например плетеная леска Berkley FireLine.Due to the small thickness of the thread, “winding” the thread winding weakly affects the measurement error, and due to the small weight of the thread it became possible to use a light weight load and a low-power stepper motor, which significantly reduces the complexity, weight, power consumption and device price (up to 10 times). The technical feasibility of the device is ensured by the use of commercially available filaments with a thickness of 0.1 mm or less with a breaking force of 4 kg, for example, Berkley FireLine braided fishing line.

В основе изобретения лежит идея применения новейшего материала - сверхтонкой и сверхпрочной нити вместо металлической ленты. Это позволило при намотке "внавал" обеспечить низкую погрешность пересчета числа оборотов шкива в длину нити и одновременно упростить устройство за счет исключения из него энкодера и снижения мощности и веса двигателя и схемы управления примерно в 10 раз.The invention is based on the idea of using the latest material - ultra-thin and ultra-strong yarn instead of a metal tape. This allowed for “winding in” winding to provide a low error in calculating the number of pulley revolutions in the length of the thread and at the same time simplify the device by eliminating the encoder from it and reducing the power and weight of the engine and control circuit by about 10 times.

Дальнейшим усовершенствованием предлагаемого устройства является применение в нем укладчика нити "виток к витку", что повышает точность измерения примерно в 10 раз. Применение укладчика стало возможным потому, что применение тонкой нити позволило уложить ее в один ряд. Например, для измерения уровня до 30 м при толщине нити 0,1 мм достаточно использовать шкив диаметром 3 см и шириной 3 см, что обеспечивает простоту устройства.A further improvement of the proposed device is the use of a thread-to-turn thread stacker in it, which increases the measurement accuracy by about 10 times. The use of the stacker became possible because the use of a thin thread made it possible to lay it in one row. For example, to measure the level up to 30 m with a thread thickness of 0.1 mm, it is enough to use a pulley with a diameter of 3 cm and a width of 3 cm, which ensures the simplicity of the device.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 - структурная схема предлагаемого устройства (вид сбоку). Здесь 1 - шкив, на котором намотана нить; 2 - нить; 3 - груз; 4 - трубка; 5 - трубка-шток; 6 - магнит; 7 - геркон; 8 - блок; 9 - датчик натяжения нити; 10 - пружинящий прижим; 11 - корпус устройства; 12 - шаговый двигатель.Figure 1 - structural diagram of the proposed device (side view). Here 1 is the pulley on which the thread is wound; 2 - thread; 3 - cargo; 4 - tube; 5 - tube-rod; 6 - magnet; 7 - reed switch; 8 - block; 9 - thread tension sensor; 10 - spring clip; 11 - the body of the device; 12 - stepper motor.

Фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства с укладчиком (вид сверху). Здесь 1 - шкив, на котором намотана нить; 2 - нить; 12 - шаговый двигатель; 17 - второй шаговый двигатель; 13 - шпилька с резьбой; 16 - прямоугольная гайка с направляющей 15; 14 - блок; 4 - трубка-шток.Figure 2 is a structural diagram of the proposed device with a stacker (top view). Here 1 is the pulley on which the thread is wound; 2 - thread; 12 - stepper motor; 17 - the second stepper motor; 13 - threaded rod; 16 - a rectangular nut with a guide 15; 14 - block; 4 - tube-rod.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В исходном состоянии груз 3 касается нижнего конца трубки 4, трубка-шток 5 находится в верхнем положении, магнит 6 касается геркона 7, нить полностью намотана на шкив 1. Для измерения уровня шаговый двигатель 12 вращает шкив 1, магнит отходит от геркона 7. Сигнал с геркона является сигналом начала счета импульсов, подаваемых на шаговый двигатель. Груз опускается вниз под своим весом и при касании уровня продукта в силосе резко падает натяжение нити, что приводит к срабатыванию датчика 9. Сигнал от него является сигналом окончания счета импульсов и сигналом к изменению направления вращения вала шагового двигателя 12. После подъема груза он поднимает трубку-шток 5, на втором конце которой закреплен магнит 6, который касается геркона 7, сигнал с которого является сигналом окончания процесса измерения. Пружинящий прижим 10 обеспечивает плотную намотку нити и предотвращает сползание ее витков. Трубка 4 предотвращает попадание пыли в корпус устройства, поскольку пыль не обладает свойством диффузии.In the initial state, the load 3 touches the lower end of the tube 4, the tube-rod 5 is in the upper position, the magnet 6 touches the reed switch 7, the thread is completely wound on the pulley 1. To measure the level, the stepper motor 12 rotates the pulley 1, the magnet moves away from the reed switch 7. Signal with a reed switch is a signal to start counting pulses supplied to the stepper motor. The load drops down under its weight and when the product level in the silo is touched, the thread tension drops sharply, which triggers the sensor 9. The signal from it is a signal for the end of the pulse count and a signal for changing the direction of rotation of the stepper motor shaft 12. After lifting the load, it picks up the tube -Stock 5, at the second end of which a magnet 6 is fixed, which touches the reed switch 7, the signal from which is the signal for the end of the measurement process. Spring clip 10 provides a tight winding of the thread and prevents the sliding of its coils. The tube 4 prevents dust from entering the device case, since the dust does not have the property of diffusion.

Дальнейшим усовершенствованием изобретения является применение укладчика (фиг.2), позволяющего укладывать нить "виток к витку", что повышает точность измерений уровня примерно в 10 раз. В устройство введен второй шаговый двигатель 4, который вращает шпильку 5 с резьбой, по которой перемещается прямоугольная гайка 6. Нижняя часть прямоугольной гайки касается корпуса прибора, что предотвращает гайку от проворачивания, то есть обеспечивает ее поступательное движение, исключая вращательное. К гайке 6 прикреплена направляющая с отверстием для прохождения нити, которая перемещает нить по мере передвижения гайки по шпильке. Соотношение скоростей движения шкива 1 и направляющей 7 выбирается так, чтобы нить укладывалась "виток к витку".A further improvement of the invention is the use of a stacker (figure 2), which allows to lay the thread "turn to turn", which increases the accuracy of level measurements by about 10 times. A second stepper motor 4 is introduced into the device, which rotates a threaded rod 5 with a thread along which the rectangular nut 6 moves. The lower part of the rectangular nut touches the device body, which prevents the nut from turning, that is, ensures its forward movement, excluding rotational. A guide with a hole for passing the thread is attached to the nut 6, which moves the thread as the nut moves along the stud. The ratio of the speeds of the pulley 1 and the guide 7 is selected so that the thread is laid "turn to turn".

Управление измерителем выполняется как и в аналогах микропроцессором.The meter is controlled as in analogs by a microprocessor.

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку ни один из имеющихся на рынке лотовых измерителей не использует описанную идею применения сверхтонкой нити для повышения точности, обеспечения искробезопасности и упрощения устройства. Из современного уровня техники следует, что для надежности устройства вместо нити необходимо использовать прочный трос. Трос традиционно использовался для измерения морских глубин и используется до сих пор в лотовых измерителях уровня.According to the authors, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since none of the lot meters on the market uses the described idea of using ultra-thin filaments to increase accuracy, ensure intrinsic safety and simplify the device. From the current level of technology it follows that for the reliability of the device, instead of a thread, it is necessary to use a strong cable. The cable has traditionally been used to measure the depths of the sea and is still used in lot level meters.

Мы же впервые догадались, что в закрытом объеме, которым является хранилище силосного типа, отсутствуют механические воздействия, которые могли бы привести к обрыву нити. Для предотвращения засыпания груза продуктом и обрыва нити в этот момент как в известных устройствах, так и у нас используется электронная блокировка измерений на время заполнения силоса.For the first time, we guessed that in a closed volume, which is a silo-type storage, there are no mechanical influences that could lead to a break in the thread. To prevent the product falling asleep and the thread breaking at this moment, both in the known devices, and we use electronic locking of measurements for the time of filling the silo.

Применение описанной идеи позволило снизить себестоимость изделия примерно в 10 раз по сравнению с аналогами.Application of the described idea allowed to reduce the cost of the product by about 10 times compared with analogues.

Предлагаемое изобретение показало высокие технические характеристики и в настоящее время подготовлено к серийному производству.The present invention has shown high technical characteristics and is currently prepared for mass production.

Claims (2)

1. Лотовый измеритель уровня, содержащий шкив, груз, датчик нижнего и верхнего положения груза, отличающийся тем, что введен первый шаговый двигатель, на валу которого закреплен шкив, на шкиве намотана нить, проходящая сквозь блок и трубку-шток, свободно перемещающуюся в вертикальном направлении внутри направляющей трубки, на конце трубки-штока закреплен магнит датчика верхнего положения груза, на свободном конце нити закреплен груз, величина измеряемого уровня определяется по числу импульсов, подаваемых на шаговый двигатель между моментами срабатывания датчиков верхнего и нижнего положения груза; наматываемая нить прижимается к поверхности шкива пружинящим прижимом.1. A lot level meter comprising a pulley, a load, a lower and upper load position sensor, characterized in that a first stepper motor is introduced, on the shaft of which a pulley is fixed, a thread is wound on the pulley passing through the block and the rod-tube freely moving in a vertical direction inside the guide tube, the magnet of the upper load position sensor is fixed at the end of the tube-rod, the load is fixed at the free end of the thread, the measured level is determined by the number of pulses applied to the stepper motor between the moment amps of operation of the sensors of the upper and lower position of the load; the winding thread is pressed against the surface of the pulley by a spring clip. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введен второй шаговый двигатель, на валу которого закреплена шпилька с резьбой, на которой находится гайка, которая движется по резьбе вдоль шпильки, на гайке закреплена направляющая с отверстием для прохождения нити; соотношение скоростей шкива и прямоугольной гайки выбрано так, чтобы нить укладывалась виток к витку. 2. The device according to claim 1, characterized in that a second stepper motor is introduced, on the shaft of which a stud with a thread is fixed, on which there is a nut that moves along the thread along the stud, a guide with a hole for thread passing is fixed on the nut; the ratio of the speeds of the pulley and the rectangular nut is chosen so that the thread is laid round to round.
RU2012157429/28A 2012-12-24 2012-12-24 Sounding lead level meter RU2536089C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157429/28A RU2536089C2 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Sounding lead level meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157429/28A RU2536089C2 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Sounding lead level meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012157429A RU2012157429A (en) 2014-06-27
RU2536089C2 true RU2536089C2 (en) 2014-12-20

Family

ID=51216187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012157429/28A RU2536089C2 (en) 2012-12-24 2012-12-24 Sounding lead level meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2536089C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158904C2 (en) * 1999-01-18 2000-11-10 Андриянец Петр Иванович Batch level gauge of loose materials
US6765524B2 (en) * 1999-07-02 2004-07-20 Saab Marine Electronics Ab Method and device for liquid level measurement
RU2273003C2 (en) * 2004-01-13 2006-03-27 Николай Георгиевич Чефонов Device for measuring level of loose materials
UA49000U (en) * 2009-11-06 2010-04-12 Украинская Инженерно-Педагогическая Академия Lead level meter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158904C2 (en) * 1999-01-18 2000-11-10 Андриянец Петр Иванович Batch level gauge of loose materials
US6765524B2 (en) * 1999-07-02 2004-07-20 Saab Marine Electronics Ab Method and device for liquid level measurement
RU2273003C2 (en) * 2004-01-13 2006-03-27 Николай Георгиевич Чефонов Device for measuring level of loose materials
UA49000U (en) * 2009-11-06 2010-04-12 Украинская Инженерно-Педагогическая Академия Lead level meter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012157429A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4305283A (en) Position determining apparatus
WO2011129079A1 (en) Position sensor with float
RU2536089C2 (en) Sounding lead level meter
CN104236438A (en) Length measuring device on basis of Hall sensor
CN105197798B (en) Cable drum with length measurement function, length measurement method and crane
CN201834608U (en) Floating roller position detector for layer winder
IT201600075876A1 (en) DEVICE FOR PROCESSING WIRES OR YARN OF TEXTILE FIBERS.
CN203705013U (en) Double-capacitor sensor
CN104280097A (en) Floating roof tank liquid level measuring device and measurement method using measurement device
US10458832B2 (en) Functional diagnosis of an electromechanical fill state measuring device
CN103438957A (en) Water-level detecting instrument
CN204324727U (en) There is the cable drum and hoisting crane of surveying long function
CN109341805A (en) A kind of novel weight dropper charge level indicator probe and its measurement method
CN209043184U (en) A kind of simple identification device of material thickness
CN106500793B (en) Level measurement equipment
RU2477466C1 (en) Method for determining weight of ferromagnetic material, and device for its implementation
JP6291521B2 (en) Abnormality diagnosis method for liquid level gauge
KR20150000376U (en) Portable apparatus for measuring a slope of object
CN203337217U (en) Device for measuring material position
CN104121968A (en) Material level measuring device and measuring method based on magnetoelectric effect
JP3515881B2 (en) Fishing reel
CN207407807U (en) A kind of bottle length electronics self-operated measuring unit
RU2419066C1 (en) Coating thickness gauge with electromagnet
CN208333601U (en) A kind of weight dropper charge level indicator
CN203116794U (en) Anti-static charge level indicator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141225