RU2805766C1 - Method for measuring level of liquid and granular media in tanks - Google Patents

Method for measuring level of liquid and granular media in tanks Download PDF

Info

Publication number
RU2805766C1
RU2805766C1 RU2023121966A RU2023121966A RU2805766C1 RU 2805766 C1 RU2805766 C1 RU 2805766C1 RU 2023121966 A RU2023121966 A RU 2023121966A RU 2023121966 A RU2023121966 A RU 2023121966A RU 2805766 C1 RU2805766 C1 RU 2805766C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
level
capacitors
analog
matrix
liquid
Prior art date
Application number
RU2023121966A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Григорий Евгеньевич Кибрик
Никита Владимирович Клочков
Николай Романович Кулиев
Артём Юрьевич Мосиенко
Дмитрий Сергеевич Сергеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ТИК"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ТИК" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "ТИК"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805766C1 publication Critical patent/RU2805766C1/en

Links

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: methods for measuring the level of liquid and granular media in tanks and signaling when they are filled. In this case, metal printed tracks are used as capacitors of discrete capacitive level gauges, mounted on a printed circuit board in the form of two vertical lines, and their exciting plates are arranged sequentially one after another in the first line and connected to the clock pulse generator through the first capacitor switching matrix, and the receiving plates of capacitors are placed in series in the second line opposite the exciting ones, while each of the n receiving plates is connected to the corresponding key of the second matrix for switching and scanning capacitors, the common output of the matrix is connected to an analog-to-digital converter with a highly stable power supply, and the analog-to-digital converter is connected to the control unit.
EFFECT: increasing the accuracy of measurements, reducing labor and time costs, as well as providing the ability to determine multilayer media of various types of liquid and granular bodies. In the proposed method, discrete capacitive level meters containing a control unit, a clock pulse generator, and level converters into electrical signals are installed vertically one after another on the inner surface of the tank.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам измерения, в частности - к способам измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах и оповещения при их наполнении [G01F 23/00, G01F23/28].The invention relates to measurement methods, in particular to methods for measuring the level of liquid and granular media in tanks and alerting them when they are filled [G01F 23/00, G01F23/28].

Из уровня техники известен СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ [RU 2407993 C1, опубл.: 27.12.2010 г.], характеризующийся тем, что при его осуществлении поочередно в любой последовательности измеряют емкость двухэлектродного конденсаторного датчика уровня жидкости и измеряют емкость этого же датчика после подключения к нему конденсаторного датчика диэлектрических свойств, после чего рассчитывают уровень от верхнего торца двухэлектродного конденсаторного датчика уровня жидкости по соответствующей формуле.From the prior art there is known a METHOD FOR MEASURING THE LEVEL OF A DIELECTRIC LIQUID [RU 2407993 C1, publ.: December 27, 2010], characterized by the fact that when it is implemented, the capacitance of a two-electrode capacitor liquid level sensor is measured alternately in any sequence and the capacitance of the same sensor is measured after connecting a capacitor dielectric properties sensor is connected to it, after which the level from the upper end of the two-electrode capacitor liquid level sensor is calculated using the appropriate formula.

Недостатками известного способа являются низкая точность, выраженная в отсутствии возможности компенсировать погрешность измерений, вызванную изменением диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, причем диэлектрическая проницаемость в том числе может изменяться в случаях замены марки или сорта контролируемой жидкости и при изменении ее температуры.The disadvantages of the known method are low accuracy, expressed in the inability to compensate for measurement errors caused by changes in the dielectric constant of the controlled liquid, and the dielectric constant can also change in cases of changing the brand or type of the controlled liquid and when its temperature changes.

Из уровня техники известен принятый в качестве прототипа СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ [RU 2242727 C2, опубл.: 20.12.2004 г.], характеризующийся тем, что при его осуществлении первоначально погружают в нее емкостные уровнемеры в виде ряда расположенных один над другим и пронумерованных в порядке возрастания снизу-вверх одинаковых единичных конденсаторов, при этом в межэлектродное пространство свободно поступает диэлектрическая жидкость. Затем последовательно измеряют емкости единичных конденсаторов, начиная с нижнего, и по результатам проведенных измерений определяют искомый порядковый номер первого из единичных конденсаторов, у которого межэлектродное пространство заполнено диэлектрической жидкостью меньше его длины. После чего измеряют суммарную емкость единичного конденсатора с искомым порядковым номером и подключенного к нему параллельно на время измерения, смежного с ним нижнего единичного конденсатора. Затем определяют длину заполнения межэлектродного пространства диэлектрической жидкостью этих двух параллельно подключенных единичных конденсаторов по соответствующей формуле и определяют уровень диэлектрической жидкости по соответствующей формуле.From the prior art, there is known a METHOD FOR MEASURING THE LEVEL OF A DIELECTRIC LIQUID [RU 2242727 C2, published: 12/20/2004], adopted as a prototype, characterized by the fact that when it is implemented, capacitive level gauges are initially immersed in it in the form of a series of numbered ones located one above the other in ascending order from bottom to top, identical individual capacitors are installed, while dielectric liquid freely flows into the interelectrode space. Then the capacitances of individual capacitors are measured sequentially, starting from the bottom, and based on the results of the measurements, the desired serial number of the first of the individual capacitors, in which the interelectrode space is filled with a dielectric liquid less than its length, is determined. After that, the total capacitance of a single capacitor with the desired serial number and the lower single capacitor connected to it in parallel for the duration of the measurement are measured. Then the length of filling the interelectrode space with the dielectric liquid of these two parallel-connected single capacitors is determined using the appropriate formula, and the level of the dielectric liquid is determined using the appropriate formula.

Основной технической проблемой прототипа являются:The main technical problems of the prototype are:

значительные трудовые и временные затраты в процессе измерения уровня диэлектрической жидкости, выраженные в необходимости проведения большого количества операций измерения емкостей единичных конденсаторов, а также в процессе обслуживания конденсаторов, выраженные в сложности удаления налипшего между электродами всех конденсаторов продукта;significant labor and time costs in the process of measuring the level of a dielectric liquid, expressed in the need to carry out a large number of operations for measuring the capacitances of individual capacitors, as well as in the process of servicing capacitors, expressed in the difficulty of removing the product adhering between the electrodes of all capacitors;

недостаточная точность измерений, выраженная в отсутствии возможности компенсировать их погрешность, вызванную изменением диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, а также в высокой степени налипания продуктов на электроды конденсатора;insufficient accuracy of measurements, expressed in the inability to compensate for their error caused by changes in the dielectric constant of the controlled liquid, as well as a high degree of adhesion of products to the electrodes of the capacitor;

отсутствие возможности при реализации указанного способа в определении многослойных сред разных типов жидких и сыпучих тел и отсутствии возможности их разделения.the inability to implement this method in determining multilayer media of different types of liquid and granular bodies and the inability to separate them.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания способа измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах с использованием дискретных емкостных уровнемеров, снижающего трудовые и временные затраты при измерении уровня и обслуживании конденсаторов уровнемеров, повышающего точность измерений, а также обеспечивающего возможность определения многослойных сред разных типов жидких и сыпучих тел.The technical result of the invention is to provide the possibility of creating a method for measuring the level of liquid and granular media in tanks using discrete capacitive level gauges, reducing labor and time costs when measuring the level and servicing capacitors of level gauges, increasing the accuracy of measurements, and also providing the ability to determine multilayer media of different types of liquid and loose bodies.

Указанный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении предлагаемого способа измерения уровня жидких и сыпучих сред на внутреннюю поверхность резервуара на глубину, необходимую для замера, вертикально друг за другом устанавливают дискретные емкостные уровнемеры, содержащие блок управления, генератор тактовых импульсов, преобразователи уровней в электрические сигналы, при этом в качестве конденсаторов дискретных емкостных уровнемеров используют металлические печатные дорожки, смонтированные на печатной плате в виде двух вертикальных линеек, разделенных воздушным зазором и находящихся в одной плоскости, причем их возбуждающие обкладки располагают последовательно друг за другом в первой линейке и соединяют с генератором тактовых импульсов через первую матрицу переключения конденсаторов, имеющую n выходов, а приемные обкладки конденсаторов располагают последовательно во второй линейке напротив возбуждающих, при этом каждую из n приемных обкладок подключают к соответствующему ключу второй матрицы переключения и сканирования конденсаторов, имеющей n входов, общий выход матрицы подключают к аналого-цифровому преобразователю c высокостабильным источником питания, а аналого-цифровой преобразователь соединяют с блоком управления, содержащим узел калибровки с логикой, оперативное запоминающее устройство калибровки, регистры управления и данных, последовательный интерфейс с логикой управления, порт ввода-вывода общего назначения и микроконтроллер, объединенные общей цифровой шиной, причем к выходу микроконтроллера подключают вход приемопередатчика цифровых сигналов.The specified technical result is achieved due to the fact that when implementing the proposed method for measuring the level of liquid and granular media, discrete capacitive level meters containing a control unit, a clock pulse generator, and level converters are installed vertically one after another on the inner surface of the tank to the depth required for measurement. electrical signals, while metal printed tracks are used as capacitors of discrete capacitive level gauges, mounted on a printed circuit board in the form of two vertical lines, separated by an air gap and located in the same plane, and their exciting plates are arranged sequentially one after another in the first line and connected to a clock pulse generator through the first capacitor switching matrix having n outputs, and the receiving capacitor plates are placed sequentially in the second line opposite the exciting ones, with each of the n receiving plates connected to the corresponding key of the second capacitor switching and scanning matrix having n inputs, the general output of the matrix is connected to an analog-to-digital converter with a highly stable power supply, and the analog-to-digital converter is connected to a control unit containing a calibration unit with logic, a calibration random access memory, control and data registers, a serial interface with control logic, a general purpose I/O port, and microcontroller, united by a common digital bus, and the input of the digital signal transceiver is connected to the output of the microcontroller.

В частном случае, выход приемопередатчика цифровых сигналов соединяют с дополнительным блоком сигнализации, выполненным с возможностью анализа уровня квантов аналого-цифрового преобразователя с каждого конденсатора, определения состава слоев смеси, заполняющего резервуар, а также сигнализации о его наполнении.In a particular case, the output of the digital signal transceiver is connected to an additional signaling unit, designed to analyze the level of quanta of the analog-to-digital converter from each capacitor, determine the composition of the mixture layers filling the tank, and also signal about its filling.

В частном случае, линейки конденсаторов устанавливают с обеспечением перекрытия крайних конденсаторов.In a particular case, lines of capacitors are installed to ensure that the outermost capacitors overlap.

В частном случае, каждый дискретный емкостный уровнемер соединяют с дополнительным блоком сигнализации по цифровой линии связи.In a particular case, each discrete capacitive level gauge is connected to an additional signaling unit via a digital communication line.

В частном случае, генератор тактовых импульсов, матрицу переключения и сканирования конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь, составные элементы блока управления монтируют на одной интегральной схеме с возможностью обеспечения возбуждения датчиков переменным током, сбором данных, компенсации изменения условий окружающей среды, обнаружения изменения емкости, а также генерации выходного сигнала.In a particular case, a clock generator, a switching and capacitor scanning matrix, an analog-to-digital converter, and components of the control unit are mounted on one integrated circuit with the ability to provide excitation of sensors with alternating current, data collection, compensation for changes in environmental conditions, detection of changes in capacitance, and also generating an output signal.

В частном случае, в состав дополнительного блока сигнализации монтируют микроконтроллер, барьер искрозащиты, два интерфейса передачи данных, три релейных выхода с возможностью обеспечения обнаружения воды, нефти и неисправности прибора, энергозависимую память для хранения журналов регистрации событий, дискретный вход, кнопку для перевода в режим самодиагностики, светодиоды для индикации работы устройства, при этом один из интерфейсов передачи данных выполнен с возможностью подключения к измерителям уровня, второй - к системе автоматики.In a particular case, the additional alarm unit includes a microcontroller, an spark protection barrier, two data transfer interfaces, three relay outputs with the ability to detect water, oil and device malfunction, volatile memory for storing event logs, a discrete input, a button for switching to self-diagnosis, LEDs to indicate the operation of the device, while one of the data transfer interfaces is designed to connect to level meters, the second - to the automation system.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуаре;In fig. 1 shows a diagram of the implementation of a method for measuring the level of liquid and granular media in a tank;

На фиг. 2 представлена структурная схема устройств, с использованием которых осуществляется реализация способа измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуаре;In fig. Figure 2 shows a block diagram of devices used to implement a method for measuring the level of liquid and granular media in a tank;

На фиг. 3 представлен трехмерный вид последовательного размещения четырех измерителей уровня с блоком сигнализации в резервуаре.In fig. Figure 3 shows a three-dimensional view of the sequential placement of four level meters with an alarm unit in the tank.

На фигурах обозначено:The figures indicate:

1 - установка дискретных емкостных уровнемеров на внутреннюю поверхность резервуара; 2 - установка блока сигнализации; 3 - подключение дискретных емкостных уровнемеров с блоком сигнализации; 4 - подача питания на блок сигнализации и дискретные емкостные уровнемеры; 5 - контроль уровня жидких и сыпучих тел в резервуаре в автоматическом режиме; 6 - дискретный емкостный уровнемер; 7 - генератор тактовых импульсов; 8 - линейка возбуждающих обкладок конденсаторов; 9 - линейка приёмных обкладок конденсаторов; 10 - воздушный зазор; 11 - первая матрица переключения конденсаторов; 12 - вторая матрица переключения и сканирования конденсаторов; 13 - аналого-цифровой преобразователь; 14 - высокостабильный источник питания; 15 - узел калибровки сигналов с логикой; 16 - оперативное запоминающее устройство калибровки; 17 - регистры управления и данных; 18 - последовательный интерфейс с логикой управления; 19 - порт ввода-вывода общего назначения; 20 - микроконтроллер; 21 - приемопередатчик цифровых сигналов; 22 - резервуар; 23 - блок сигнализации.1 - installation of discrete capacitive level gauges on the inner surface of the tank; 2 - installation of an alarm unit; 3 - connection of discrete capacitive level meters with an alarm unit; 4 - power supply to the alarm unit and discrete capacitive level gauges; 5 - control of the level of liquid and granular bodies in the tank in automatic mode; 6 - discrete capacitive level gauge; 7 - clock generator; 8 - line of exciting capacitor plates; 9 - line of receiving capacitor plates; 10 - air gap; 11 - first capacitor switching matrix; 12 - second matrix for switching and scanning capacitors; 13 - analog-to-digital converter; 14 - highly stable power supply; 15 - signal calibration unit with logic; 16 - calibration random access memory; 17 - control and data registers; 18 - serial interface with control logic; 19 - general purpose I/O port; 20 - microcontroller; 21 - digital signal transceiver; 22 - reservoir; 23 - alarm block.

Заявленный способ измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах осуществляют следующим образом.The claimed method for measuring the level of liquid and granular media in tanks is carried out as follows.

Процесс реализации заявленного изобретения (см. фиг. 1) состоит из установки дискретных емкостных уровнемеров на внутреннюю поверхность резервуара 1, установку блока сигнализации 2, подключения дискретных емкостных уровнемеров с блоком сигнализации 3, подачи питания на блок сигнализации и дискретные емкостные уровнемеры 4 и контроль уровня жидких и сыпучих сред в резервуаре в автоматическом режиме 5.The process of implementing the claimed invention (see Fig. 1) consists of installing discrete capacitive level meters on the inner surface of the tank 1, installing an alarm unit 2, connecting discrete capacitive level meters with an alarm unit 3, supplying power to the alarm unit and discrete capacitive level meters 4 and level control liquid and granular media in the tank in automatic mode 5.

При установке дискретных емкостных уровнемеров 6 (см. фиг. 2, 3), содержащих блок управления, генератор тактовых импульсов 7 (см. фиг. 2), преобразователи уровней в электрические сигналы в виде конденсаторов, используют уровнемеры такой конструкции, при которой их конденсаторы выполнены в виде металлических печатных дорожек, смонтированных на печатной плате в виде линейки возбуждающих обкладок конденсаторов 8 и линейки приемных обкладок конденсаторов 9, разделенных воздушным зазором 10 и находящихся в одной плоскости, при этом возбуждающие обкладки конденсаторов 8 расположены последовательно друг за другом в первой линейке и соединены с генератором тактовых импульсов 7 через первую матрицу переключения конденсаторов 11, имеющую n выходов, а приемные обкладки конденсаторов 9 расположены последовательно во второй линейке напротив возбуждающих 8, при этом каждая из n приемных обкладок 9 подключена к соответствующему ключу второй матрицы переключения и сканирования конденсаторов 12, имеющей n входов, общий выход матрицы подключен к аналого-цифровому преобразователю 13 c высокостабильным источником питания 14, а аналого-цифровой преобразователь 13 соединен с блоком управления, содержащий узел калибровки сигналов с логикой 15, оперативное запоминающее устройство калибровки 16, регистры управления и данных 17, последовательный интерфейс с логикой управления 18, порт ввода-вывода общего назначения 19 и микроконтроллер 20, объединенные общей цифровой шиной, причем к выходу микроконтроллера 20 подключен приемопередатчик цифровых сигналов 21, при этом генератор тактовых импульсов 7, матрица переключения и сканирования конденсаторов 12, имеющая n входов, аналого-цифровой преобразователь 13, составные элементы блока управления смонтированы на одной интегральной схеме, выполненной с возможностью обеспечения возбуждения датчиков переменным током, сбором данных, компенсации изменения условий окружающей среды, обнаружения изменения емкости, а также генерации выходного сигнала.When installing discrete capacitive level meters 6 (see Fig. 2, 3), containing a control unit, a clock pulse generator 7 (see Fig. 2), level converters into electrical signals in the form of capacitors, use level meters of a design in which their capacitors made in the form of metal printed tracks mounted on a printed circuit board in the form of a line of exciting plates of capacitors 8 and a line of receiving plates of capacitors 9, separated by an air gap 10 and located in the same plane, while the exciting plates of capacitors 8 are located sequentially one after another in the first line and connected to the clock pulse generator 7 through the first switching matrix of capacitors 11, which has n outputs, and the receiving plates of the capacitors 9 are located in series in the second line opposite the exciting ones 8, while each of the n receiving plates 9 is connected to the corresponding key of the second matrix of switching and scanning capacitors 12 , having n inputs, the common output of the matrix is connected to an analog-to-digital converter 13 with a highly stable power supply 14, and the analog-to-digital converter 13 is connected to a control unit containing a signal calibration unit with logic 15, a calibration random access memory 16, control and data registers 17, a serial interface with control logic 18, a general-purpose I/O port 19 and a microcontroller 20, united by a common digital bus, with a digital signal transceiver 21 connected to the output of the microcontroller 20, a clock pulse generator 7, a switching and scanning matrix of capacitors 12, Having n inputs, an analog-to-digital converter 13, the components of the control unit are mounted on a single integrated circuit, designed to provide excitation of sensors with alternating current, data collection, compensation for changes in environmental conditions, detection of changes in capacitance, and generation of an output signal.

Дискретные емкостные уровнемеры 6 устанавливают на глубину, необходимую для замера, с последовательным размещением друг за другом, обеспечивая при этом перекрытие крайних конденсаторов.Discrete capacitive level gauges 6 are installed at the depth required for measurement, with sequential placement one after another, while ensuring that the outermost capacitors overlap.

После чего на верхнюю часть резервуара 22 в месте, свободном от затопления, соосно расположению дискретных емкостных уровнемеров 6 устанавливают блок сигнализации 23, содержащий микроконтроллер, барьер искрозащиты, два интерфейса передачи данных, три релейных выхода с возможностью обеспечения обнаружения воды, нефти и неисправности прибора, энергозависимую память для хранения журналов регистрации событий, дискретный вход, кнопку для перевода в режим самодиагностики, светодиоды для индикации работы устройства, при этом один из интерфейсов передачи данных выполнен с возможностью подключения к измерителям уровня, второй - к системе автоматики.After that, an alarm unit 23 is installed on the upper part of the tank 22 in a place free from flooding, coaxially with the location of discrete capacitive level gauges 6, containing a microcontroller, a spark protection barrier, two data transfer interfaces, three relay outputs with the ability to detect water, oil and device malfunction, volatile memory for storing event logs, a discrete input, a button for switching to self-diagnosis mode, LEDs for indicating the operation of the device, while one of the data transfer interfaces is designed to connect to level meters, the second - to the automation system.

Затем каждый дискретный емкостный уровнемер 6 с использованием цифровой линии связи подключают к блоку сигнализации 23, выполненному с возможностью анализа уровня квантов аналого-цифрового преобразователя 13 с каждого конденсатора, определения состава слоев смеси, заполняющего резервуар, а также сигнализации о его наполнении.Then, each discrete capacitive level gauge 6, using a digital communication line, is connected to a signaling unit 23, made with the ability to analyze the level of quanta of the analog-to-digital converter 13 from each capacitor, determine the composition of the mixture layers filling the tank, and also signal about its filling.

После чего подают питание на блок сигнализации 23 и дискретные емкостные уровнемеры 6, затем осуществляют контроль уровня заполнения резервуара 22 жидкими или сыпучими телами в автоматическом режиме.After that, power is supplied to the alarm unit 23 and discrete capacitive level gauges 6, then the filling level of the reservoir 22 with liquid or granular bodies is monitored in automatic mode.

Между возбуждающей 8 и приемной 9 дорожками линеек обкладок конденсаторов существует электромагнитное поле, величина которого определяется емкостью конденсатора, зависимая от диэлектрической проницаемости вещества, находящегося между обкладками конденсаторов, например, воздух, жидкость или сыпучее тело. В результате заполнения веществом зазора 10, имеющегося между обкладками конденсаторов, емкость датчика изменяется на величину порядка фемтофарад, и это изменение детектируется шестнадцати разрядным аналого-цифровым преобразователем 13, питание которого обеспечивают от высокостабильного источника питания 14. Далее сигналы подают на узел калибровки сигналов 15 и оперативное запоминающее калибровки 16.Between the exciting 8 and receiving 9 tracks of the lines of capacitor plates there is an electromagnetic field, the magnitude of which is determined by the capacitance of the capacitor, depending on the dielectric constant of the substance located between the capacitor plates, for example, air, liquid or granular body. As a result of filling the gap 10 between the capacitor plates with a substance, the sensor capacitance changes by an amount on the order of femtofarads, and this change is detected by a sixteen-bit analog-to-digital converter 13, powered by a highly stable power source 14. Next, the signals are supplied to the signal calibration unit 15 and calibration RAM 16.

Микроконтроллер 20 считывает код через последовательный интерфейс 18, логика управления которого с узлом калибровки с логикой 15 и оперативном, запоминающим калибровки 16, реализуют автоматически алгоритм компенсации изменений окружающих условий.The microcontroller 20 reads the code through the serial interface 18, the control logic of which, together with the calibration unit with logic 15 and the operational memory of calibration 16, automatically implements an algorithm for compensating for changes in environmental conditions.

Температура, влажность и другие факторы влияют на емкость датчиков. Без участия пользователя устройство постоянно осуществляет калибровку с целью компенсировать влияние этих факторов и таким образом уменьшает возможные погрешности и предотвращает сбои. Последовательность калибровки выполняется автоматически и с непрерывными интервалами, когда к датчикам-конденсаторам не прикасаются жидкость или сыпучее тело. Приемопередатчик цифровых сигналов 21, подключенный к выходу микроконтроллера 20, передает результаты измерений по длинной линии в блок сигнализации 23.Temperature, humidity and other factors affect the capacitance of sensors. Without user intervention, the device continuously calibrates to compensate for these factors, thereby reducing possible errors and preventing failures. The calibration sequence is performed automatically and at continuous intervals when the capacitor sensors are not touched by liquid or solids. The digital signal transceiver 21, connected to the output of the microcontroller 20, transmits the measurement results via a long line to the signaling unit 23.

Блок сигнализации 23 получает измеренные значения с дискретных емкостных уровнемеров 6, после чего сравнивает их с границами, характеризующими воздух, воду и нефть/нефтепродукты, определенные эмпирическим путем и отличающиеся на разных уровнях из-за конструктивных особенностей блоков контроля. При обнаружении жидкостей срабатывают соответствующие релейные выходы, меняется светодиодная индикация на блоке сигнализации 23, а также происходит запись в журнал событий. Таким образом обнаруживают затопления водой, талыми водами, нефтью или нефтепродуктами, определяют глубины затопления и вид сред, затопляющих колодцы.The alarm unit 23 receives measured values from discrete capacitive level gauges 6, and then compares them with the boundaries characterizing air, water and oil/petroleum products, determined empirically and differing at different levels due to the design features of the control units. When liquids are detected, the corresponding relay outputs are activated, the LED indication on the alarm unit 23 changes, and an entry is made in the event log. In this way, flooding with water, melt water, oil or petroleum products is detected, the depth of flooding and the type of media flooding wells are determined.

Таким образом, технический результат, заключающийся в обеспечении возможности создания способа измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах с использованием дискретных емкостных уровнемеров, снижающего трудовые и временные затраты при измерении уровня и обслуживании конденсаторов уровнемеров, повышающего точность измерений, а также обеспечивающего возможность определения многослойных сред разных типов жидких и сыпучих тел, достигается за счет того, что благодаря использованию заявленного способа обеспечивается возможность исключения налипания жидкого или сыпучего продукта на обкладки, особенно внутри конденсатора из-за отсутствия закрытого объема, кроме того, их плоская конструкция позволяет легко обеспечить хорошую изоляцию обкладок конденсаторов от среды и быструю очистку прибора от случайных загрязнений, а также существует возможность обнаружения затопления резервуаров водой, талыми водами, нефтью или нефтепродуктами с определением глубины затопления и вида сред, затопляющих резервуар, состав их слоев с возможностью сигнализации при заполнении резервуара.Thus, the technical result consists in providing the possibility of creating a method for measuring the level of liquid and granular media in tanks using discrete capacitive level gauges, reducing labor and time costs when measuring the level and servicing capacitors of level gauges, increasing the accuracy of measurements, and also providing the ability to determine multilayer media different types of liquid and granular bodies, is achieved due to the fact that thanks to the use of the claimed method, it is possible to eliminate the sticking of a liquid or granular product on the plates, especially inside the capacitor due to the lack of a closed volume; in addition, their flat design makes it easy to ensure good insulation of the plates capacitors from the environment and quick cleaning of the device from accidental contamination, and there is also the possibility of detecting tank flooding with water, melt water, oil or petroleum products with determining the depth of flooding and the type of media flooding the tank, the composition of their layers with the possibility of signaling when the tank is filled.

Claims (6)

1. Способ измерения уровня жидких и сыпучих тел в резервуаре, характеризующийся тем, что при его осуществлении на внутреннюю поверхность резервуара на глубину, необходимую для замера, вертикально друг за другом устанавливают дискретные емкостные уровнемеры, содержащие блок управления, генератор тактовых импульсов, преобразователи уровней в электрические сигналы, при этом в качестве конденсаторов дискретных емкостных уровнемеров используют металлические печатные дорожки, смонтированные на печатной плате в виде двух вертикальных линеек, разделенных воздушным зазором и находящихся в одной плоскости, причем их возбуждающие обкладки располагают последовательно друг за другом в первой линейке и соединяют с генератором тактовых импульсов через первую матрицу переключения конденсаторов, имеющую n выходов, а приемные обкладки конденсаторов располагают последовательно во второй линейке напротив возбуждающих, при этом каждую из n приемных обкладок подключают к соответствующему ключу второй матрицы переключения и сканирования конденсаторов, имеющей n входов, общий выход матрицы подключают к аналого-цифровому преобразователю c высокостабильным источником питания, а аналого-цифровой преобразователь соединяют с блоком управления, содержащим узел калибровки с логикой, оперативное запоминающее устройство калибровки, регистры управления и данных, последовательный интерфейс с логикой управления, порт ввода–вывода общего назначения и микроконтроллер, объединенные общей цифровой шиной, причем к выходу микроконтроллера подключают вход приемопередатчика цифровых сигналов.1. A method for measuring the level of liquid and granular bodies in a tank, characterized by the fact that when it is carried out on the inner surface of the tank to the depth required for measurement, discrete capacitive level meters are installed vertically one after another, containing a control unit, a clock pulse generator, and level converters in electrical signals, while metal printed tracks are used as capacitors of discrete capacitive level gauges, mounted on a printed circuit board in the form of two vertical lines, separated by an air gap and located in the same plane, and their exciting plates are arranged sequentially one after another in the first line and connected to a clock pulse generator through the first capacitor switching matrix having n outputs, and the receiving capacitor plates are placed sequentially in the second line opposite the exciting ones, with each of the n receiving plates connected to the corresponding key of the second capacitor switching and scanning matrix having n inputs, the general output of the matrix is connected to an analog-to-digital converter with a highly stable power supply, and the analog-to-digital converter is connected to a control unit containing a calibration unit with logic, a calibration random access memory, control and data registers, a serial interface with control logic, a general purpose I/O port, and microcontroller, united by a common digital bus, and the input of the digital signal transceiver is connected to the output of the microcontroller. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выход приемопередатчика цифровых сигналов соединяют с дополнительным блоком сигнализации, выполненным с возможностью анализа уровня квантов аналого-цифрового преобразователя с каждого конденсатора, определения состава слоев смеси, заполняющего резервуар, а также сигнализации о его наполнении.2. The method according to claim 1, characterized in that the output of the digital signal transceiver is connected to an additional signaling unit, configured to analyze the level of quanta of the analog-to-digital converter from each capacitor, determine the composition of the mixture layers filling the tank, and also signal about its filling . 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что линейки конденсаторов устанавливают последовательно друг за другом с обеспечением перекрытия крайних конденсаторов.3. The method according to claim 1, characterized in that the lines of capacitors are installed in series one after another, ensuring that the outermost capacitors overlap. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждый дискретный емкостный уровнемер соединяют с дополнительным блоком сигнализации по цифровой линии связи.4. The method according to claim 1, characterized in that each discrete capacitive level gauge is connected to an additional signaling unit via a digital communication line. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что генератор тактовых импульсов, матрицу переключения и сканирования конденсаторов, аналого-цифровой преобразователь, составные элементы блока управления монтируют на одной интегральной схеме с возможностью обеспечения возбуждения датчиков переменным током, сбором данных, компенсации изменения условий окружающей среды, обнаружения изменения емкости, а также генерации выходного сигнала.5. The method according to claim 1, characterized in that the clock pulse generator, capacitor switching and scanning matrix, analog-to-digital converter, and components of the control unit are mounted on one integrated circuit with the ability to provide excitation of sensors with alternating current, data collection, and compensation for changing conditions environment, detecting capacitance changes, and generating an output signal. 6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в состав дополнительного блока сигнализации монтируют микроконтроллер, барьер искрозащиты, два интерфейса передачи данных, три релейных выхода с возможностью обеспечения обнаружения воды, нефти и неисправности прибора, энергозависимую память для хранения журналов регистрации событий, дискретный вход, кнопку для перевода в режим самодиагностики, светодиоды для индикации работы устройства, при этом один из интерфейсов передачи данных выполнен с возможностью подключения к измерителям уровня, второй – к системе автоматики.6. The method according to claim 2, characterized in that the additional alarm unit includes a microcontroller, an spark protection barrier, two data transfer interfaces, three relay outputs with the ability to detect water, oil and device malfunction, volatile memory for storing event logs, discrete input, a button for switching to self-diagnosis mode, LEDs for indicating the operation of the device, while one of the data transfer interfaces is designed to connect to level meters, the second - to the automation system.
RU2023121966A 2023-08-23 Method for measuring level of liquid and granular media in tanks RU2805766C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805766C1 true RU2805766C1 (en) 2023-10-24

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1352229A1 (en) * 1985-09-26 1987-11-15 Специальное конструкторско-технологическое бюро катализаторов с опытным производством Discrete level gauge
SU1517495A1 (en) * 1987-12-21 1994-02-15 В.А. Харитонов Discrete capacitance level indicator
RU2025666C1 (en) * 1991-08-14 1994-12-30 Феодосий Борисович Гриневич Multiple point level indicator (its versions)
US6490920B1 (en) * 1997-08-25 2002-12-10 Millennium Sensors Ltd. Compensated capacitive liquid level sensor
WO2016042456A2 (en) * 2014-09-15 2016-03-24 Eltek S.P.A. Sensor for detecting the level of a medium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1352229A1 (en) * 1985-09-26 1987-11-15 Специальное конструкторско-технологическое бюро катализаторов с опытным производством Discrete level gauge
SU1517495A1 (en) * 1987-12-21 1994-02-15 В.А. Харитонов Discrete capacitance level indicator
RU2025666C1 (en) * 1991-08-14 1994-12-30 Феодосий Борисович Гриневич Multiple point level indicator (its versions)
US6490920B1 (en) * 1997-08-25 2002-12-10 Millennium Sensors Ltd. Compensated capacitive liquid level sensor
WO2016042456A2 (en) * 2014-09-15 2016-03-24 Eltek S.P.A. Sensor for detecting the level of a medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2438405B1 (en) Aircraft fuel level measurement apparatus and method
JP5757798B2 (en) Non-invasive capacitive fill level measuring device and method for filling medium in a container
AU2014274657B9 (en) Bulk acoustic wave (BAW) sensors for liquid level measurements
EP2238440A2 (en) Automated phase separation and fuel quality sensor
US20130276533A1 (en) Device for measuring fluid level in a container
US8237454B2 (en) Measuring device and method for local measurement of at least one electrical property of the content of a container
CN101981415B (en) Method for measuring the volume flow of electrically conductive liquids through a vessel
US11199434B2 (en) Dual polarity mutual capacitive liquid sensing
RU2805766C1 (en) Method for measuring level of liquid and granular media in tanks
KR20080063358A (en) Capacitive gauge
US2817967A (en) Automatic metering apparatus
RU2808936C1 (en) Discrete capacitance level gauge
US8689625B2 (en) Method and apparatus for detecting the level of a liquid in monitoring a dispense/aspirate process
JP3367168B2 (en) Level measuring method and level measuring instrument
CN110770145A (en) Precision depth sensor
RU2460972C1 (en) Method of determining amount of electroconductive liquid and equipment system for realising said method
CN210347386U (en) Oil-water mixing detection device based on pressure difference
RU2286551C1 (en) Method for measuring level of liquid and bar type level meter for realization of method
CN219736498U (en) Error detection device for sensor
US20220316936A1 (en) Level measuring device
RU2242727C2 (en) Method of measuring dielectric liquid level
CN106441502A (en) Device and method for noncontact measuring of remaining reagent amount
WO1995005580A1 (en) Method of determining phase flow rates in multiphase fluid streams and a device for implementing said method
SU414490A1 (en)
GB2142145A (en) Liquid level sensing apparatus