RU2536089C2 - Sounding lead level meter - Google Patents
Sounding lead level meter Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
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
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
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
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)
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)
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 |
-
2012
- 2012-12-24 RU RU2012157429/28A patent/RU2536089C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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 |