RU2521752C1 - Product temperature and level measuring device - Google Patents
Product temperature and level measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521752C1 RU2521752C1 RU2013105686/28A RU2013105686A RU2521752C1 RU 2521752 C1 RU2521752 C1 RU 2521752C1 RU 2013105686/28 A RU2013105686/28 A RU 2013105686/28A RU 2013105686 A RU2013105686 A RU 2013105686A RU 2521752 C1 RU2521752 C1 RU 2521752C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- level
- output
- input
- measuring
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
зобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерению температуры и уровня продукта, заполняющего хранилище, с помощью емкостного уровнемера.The invention relates to measuring equipment, in particular, to measuring the temperature and level of a product filling a store using a capacitive level gauge.
Известны устройства измерения температуры продукта, заполняющего хранилище [1]-[3], с помощью датчиков температуры, распределенных по хранилищу. Известны устройства для измерения уровня продукта [4]-[7] с помощью емкостных датчиков. В устройствах, измеряющих уровень заполнения хранилища продуктом [4]-[7], отсутствует функция измерения температуры. При этом устройства, измеряющие уровень, имеют недостаток, свойственный емкостным уровнемерам, а именно зависимость результатов измерения уровня заполнения хранилища от физических характеристик продукта.Known devices for measuring the temperature of the product filling the store [1] - [3] using temperature sensors distributed over the store. Known devices for measuring the level of the product [4] - [7] using capacitive sensors. In devices that measure the level of storage of the storage product [4] - [7], there is no function of measuring temperature. At the same time, level measuring devices have a disadvantage inherent in capacitive level gauges, namely the dependence of the results of measuring the storage level on the physical characteristics of the product.
Для устранения этого недостатка в устройстве [8] введены эталонные чувствительные емкостные элементы, позволяющие получить оценку электрических характеристик продукта, расположенного вблизи эталонных чувствительных емкостных элементов, но эту оценку можно использовать только при заполнении всего хранилища продуктом с фиксированными электрическими характеристиками, что встречается крайне редко. Чаще всего в ходе технологического процесса загрузки-разгрузки хранилища меняются влажность, плотность, состав продукта, что приводит к изменению диэлектрической проницаемости продукта и, соответственно, к большим погрешностям измерения уровня.To eliminate this drawback, the device [8] introduced reference sensitive capacitive elements, which allow one to obtain an estimate of the electrical characteristics of a product located near the reference sensitive capacitive elements, but this assessment can only be used when filling the entire storage with a product with fixed electrical characteristics, which is extremely rare. Most often, during the technological process of loading and unloading storage, humidity, density, and composition of the product change, which leads to a change in the dielectric constant of the product and, accordingly, to large level measurement errors.
В устройстве [9] функция измерения уровня реализована путем анализа распределения температуры вдоль чувствительного элемента. У этого способа измерения уровня имеются недостатки, практически исключающие его использование для измерения уровня, а именно:In the device [9], the level measurement function is implemented by analyzing the temperature distribution along the sensitive element. This level measurement method has drawbacks that practically exclude its use for level measurement, namely:
- значительная разница температуры слоев продукта, перемешивание которых затруднено или исключено, например, для сыпучих продуктов; эта разница может существенно превышать разницу температуры верхнего слоя сыпучего продукта, уровень которого контролируется, и среды, расположенной над ним;- a significant difference in temperature of the layers of the product, the mixing of which is difficult or impossible, for example, for bulk products; this difference may significantly exceed the difference in temperature of the upper layer of the bulk product, the level of which is controlled, and the environment located above it;
- зависимость от климатических условий, т.к. в ряде случаев может отсутствовать перепад температуры между продуктом, уровень которого контролируется, и средой над ним, что полностью исключает возможность измерения уровня.- dependence on climatic conditions, as in some cases, there may be no temperature difference between the product, the level of which is controlled, and the medium above it, which completely excludes the possibility of measuring the level.
В [10] приведено устройство, позволяющее одновременно измерять температуру продукта и уровень заполнения хранилища. Более подробно оно описано в [11].In [10], a device is presented that allows one to simultaneously measure the temperature of a product and the level of storage filling. It is described in more detail in [11].
Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату и совокупности существенных признаков (прототипом) является устройство измерения температуры и уровня [11], содержащее размещенный внутри хранилища измерительный шлейф с диэлектрической оболочкой, армированной двумя изолированными друг от друга металлическими тросами, и блок обработки результатов измерений. Армирующие металлические тросы используются в качестве электродов емкостного датчика уровня. Внутри диэлектрической оболочки размещены датчики температуры, а блок обработки результатов измерений имеет в своем составе коммутатор, модуль управления и вычисления уровня, модуль измерения емкости, модуль измерения температуры. Один металлический трос соединен с заземлением устройства, а второй с входом модуля измерения емкости. Коммутатор, модуль измерения температуры и модули измерения емкости управляются модулем управления и вычисления уровня.The closest to the invention in terms of the result achieved and the combination of essential features (prototype) is a temperature and level measuring device [11], which contains a measuring cable inside the storage with a dielectric sheath reinforced with two metal cables isolated from each other and a processing unit for measuring results. Reinforcing metal cables are used as electrodes of a capacitive level sensor. Temperature sensors are located inside the dielectric sheath, and the processing unit for the measurement results includes a switch, a control and level calculation module, a capacitance measurement module, and a temperature measurement module. One metal cable is connected to the device ground, and the second to the input of the capacitance measurement module. The switch, temperature measurement module and capacitance measurement modules are controlled by a control and level calculation module.
Температура контролируемого продукта измеряется датчиками температуры, расположенными вдоль измерительного шлейфа.The temperature of the controlled product is measured by temperature sensors located along the measuring loop.
Модуль измерения температуры производит периодический опрос датчиков температуры и оценивает распределение температуры вдоль измерительного шлейфа.The temperature measurement module periodically polls the temperature sensors and estimates the temperature distribution along the measuring loop.
Армирующие тросы образуют емкость, входящую в состав времязадающей цепи генератора в модуле измерения емкости. Период колебаний напряжения на емкости линейно зависит от величины измеряемой емкости.Reinforcing cables form a capacitance, which is part of the generator timing circuit in the capacitance measuring module. The period of voltage fluctuations on the capacitance linearly depends on the size of the measured capacitance.
Перед началом работы необходимо выполнить калибровку прибора по двум значениям емкости и соответствующим им уровням.Before starting work, it is necessary to calibrate the device using two capacitance values and their corresponding levels.
Недостатками устройства измерения температуры и уровня [11] являются:The disadvantages of the device for measuring temperature and level [11] are:
- отсутствие коррекции значений уровня при изменении электрофизических характеристик продукта,- lack of correction of level values when changing the electrophysical characteristics of the product,
- большая погрешность измерения уровня, связанная как с изменением физических характеристик продукта, так и с нестабильностью частоты генератора в модуле измерения емкости.- a large level measurement error associated both with a change in the physical characteristics of the product and with the instability of the frequency of the generator in the capacitance measuring module.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение устройства, заключается в уменьшении погрешности измерения уровня заполнения хранилища продуктом, обусловленной как изменением физических характеристик продукта, так и нестабильностью параметров комплектующих элементов в составе устройства.The technical result to which the invention of the device is directed is to reduce the error in measuring the level of storage of the product with the product, due to both a change in the physical characteristics of the product and the instability of the parameters of the component elements in the device.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения температуры и уровня продукта, содержащее измерительный шлейф с диэлектрической оболочкой, армированной двумя изолированными друг от друга электропроводящими тросами, внутри которой размещены датчики температуры, и содержащее также блок обработки результатов измерений, включающий коммутатор, модуль управления и вычисления уровня, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора, модуль измерения температуры, у которого первый вход через коммутатор соединен с датчиками температуры, второй вход соединен со вторым выходом модуля управления и вычисления уровня, а первый выход является первым выходом устройства для измерения температуры и уровня продукта, и модуль измерения емкости, у которого первый вход соединен с первым тросом, второй вход соединен с третьим выходом модуля управления и вычисления уровня, а выход соединен с первым входом модуля управления и вычисления уровня, при этом второй трос соединен с заземлением устройства для измерения температуры и уровня продукта, а вторым выходом устройства для измерения температуры и уровня продукта является четвертый выход модуля управления и вычисления уровня, дополнительно в блок обработки результатов измерений введен второй модуль измерения уровня, а в измерительный шлейф введены емкостные сенсоры, размещенные вдоль измерительного шлейфа с заданными координатами и соединенные своими выходами через коммутатор с первым входом второго модуля измерения уровня, у которого второй вход соединен с пятым выходом блока управления и вычисления уровня, третий вход соединен со вторым выходом модуля измерения температуры, а выход соединен со вторым входом модуля управления и вычисления уровня.The technical result is achieved in that in a device for measuring temperature and product level, containing a measuring loop with a dielectric sheath, reinforced with two electrically conductive cables isolated from each other, inside which temperature sensors are placed, and also containing a measurement results processing unit, including a switch, a control module and calculating the level, the first output of which is connected to the first input of the switch, a temperature measurement module, in which the first input through the switch is connected nen with temperature sensors, the second input is connected to the second output of the control and level calculation module, and the first output is the first output of the device for measuring temperature and product level, and the capacitance measuring module, in which the first input is connected to the first cable, the second input is connected to the third the output of the control and level calculation module, and the output is connected to the first input of the control and level calculation module, while the second cable is connected to the ground of the device for measuring the temperature and level of the product, and the second exit The device for measuring temperature and product level is the fourth output of the control and level calculation module, in addition to the measurement processing unit, a second level measurement module is introduced, and capacitive sensors are placed in the measurement loop, placed along the measurement loop with the specified coordinates and connected to their outputs via a switch with the first input of the second level measurement module, in which the second input is connected to the fifth output of the control and level calculation unit, the third input is connected to orym output temperature measurement module, and an output connected to the second input of the control and calculating unit level.
При этом каждый емкостной сенсор содержит чувствительный элемент с осевыми размерами много меньше расстояний между сенсорами и модуль измерения емкости, вход которого соединен с чувствительным элементом, а выход через коммутатор соединен с первым входом второго модуля измерения уровня. Причем чувствительные элементы емкостных сенсоров своей поверхностью прижаты к внутренней поверхности диэлектрической оболочки.Moreover, each capacitive sensor contains a sensitive element with axial dimensions much smaller than the distances between the sensors and a capacitance measuring module, the input of which is connected to the sensitive element, and the output through the switch is connected to the first input of the second level measuring module. Moreover, the sensitive elements of capacitive sensors with their surface are pressed against the inner surface of the dielectric sheath.
Сущность изобретения устройства заключается в том, что для уменьшения погрешности измерений уровня продукта в хранилище и снижения требований к стабильности характеристик электронных узлов, обеспечивающих измерение уровня, периодически выполняется автоматическая калибровка устройства с учетом диэлектрической проницаемости и температур продукта, окружающего измерительный шлейф в зонах размещения емкостных сенсоров. Для этого в измерительный шлейф введены емкостные сенсоры, соединенные выходами через коммутатор с входом второго модуля вычисления уровня, который дополнительно введен в блок обработки результатов измерений. При этом третий вход второго модуля измерения уровня соединен со вторым выходом модуля измерения температуры.The essence of the invention of the device lies in the fact that to reduce the error in measuring the level of the product in the store and to reduce the stability requirements of the characteristics of the electronic components that provide level measurement, the device is automatically calibrated periodically taking into account the dielectric constant and temperature of the product surrounding the measuring loop in the areas where capacitive sensors are located . For this, capacitive sensors are introduced into the measuring loop, connected by the outputs through the switch to the input of the second level calculation module, which is additionally introduced into the measurement results processing unit. In this case, the third input of the second level measurement module is connected to the second output of the temperature measurement module.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Совокупность существенных отличительных признаков в заявляемом объекте обеспечивает устройству для измерения температуры и уровня продукта новые качества - возможность автоматической калибровки и, соответственно, инвариантность к диэлектрической проницаемости продукта, климатическим условиям и нестабильности характеристик электронных компонент устройства. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании того, что указанные отличия не следуют явным образом из доступных научно-технических источников, сделан вывод о соответствии заявленного технического решения критерию изобретения "изобретательский уровень".The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant has not found technical solutions characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype made it possible to identify a set of essential (with respect to the technical result perceived by the applicant) distinctive features in the claimed object set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law. The set of essential distinguishing features in the claimed object provides the device for measuring the temperature and level of the product with new qualities - the ability to automatically calibrate and, accordingly, the invariance to the dielectric constant of the product, climatic conditions and instability of the characteristics of the electronic components of the device. Information about the fame of the distinguishing features in the totality of the characteristics of the known technical solutions with the achievement of the same as the claimed device, there is no positive effect. Based on the fact that these differences do not follow explicitly from available scientific and technical sources, it is concluded that the claimed technical solution meets the criteria of the invention "inventive step".
Сущность изобретения поясняется схемой и чертежом.The invention is illustrated by the diagram and drawing.
На фиг.1 изображена упрощенная функциональная схема заявляемого устройства. Figure 1 shows a simplified functional diagram of the inventive device.
На фиг.2 изображены продольный и поперечный разрезы отрезка измерительного шлейфа.Figure 2 shows the longitudinal and transverse sections of a segment of the measuring loop.
На фиг.3 приведены результаты моделирования работы устройства прототипа и предлагаемого.Figure 3 shows the simulation results of the device prototype and the proposed.
На фиг.4 представлены результаты испытаний опытного образца предлагаемого устройства, размещенного в зернохранилище.Figure 4 presents the test results of a prototype of the proposed device, placed in a granary.
Устройство для измерения температуры и уровня продукта (фиг.1) содержит измерительный шлейф с диэлектрической оболочкой, армированной двумя изолированными друг от друга электропроводящими тросами 1 и 2, внутри которой размещены датчики температуры 3, и содержит также блок обработки результатов измерений, включающий коммутатор 4, модуль управления и вычисления уровня 5, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора, модуль измерения температуры 6, у которого первый вход через коммутатор соединен с датчиками температуры, второй вход соединен со вторым выходом модуля управления и вычисления уровня, а первый выход является первым выходом устройства для измерения температуры и уровня продукта, и модуль измерения емкости 7, у которого первый вход соединен с первым электропроводящим тросом 1, второй вход соединен с третьим выходом модуля управления и вычисления уровня, а выход соединен с первым входом модуля управления и вычисления уровня, при этом второй электропроводящий трос 2 соединен с заземлением устройства для измерения уровня и продукта, а вторым выходом устройства для измерения температуры и уровня продукта является четвертый выход модуля управления и вычисления уровня 5. В блок обработки результатов измерений введен второй модуль измерения уровня 8, а в измерительный шлейф введены емкостные сенсоры 9, размещенные вдоль измерительного шлейфа с заданными координатами и соединенные своими выходами через коммутатор 4 с первым входом второго модуля измерения уровня 8, у которого второй вход соединен с пятым выходом модуля управления и вычисления уровня 5, третий вход соединен со вторым выходом модуля измерения температуры 6, а выход соединен с вторым входом модуля управления и вычисления уровня 5.A device for measuring temperature and product level (Fig. 1) contains a measuring loop with a dielectric sheath reinforced with two electrically
Каждый емкостной сенсор 9 (фиг.2) содержит чувствительный элемент 10 с осевыми размерами много меньше расстояний между сенсорами и модуль измерения емкости 11, вход которого соединен с чувствительным элементом 10, а выход через коммутатор соединен с первым входом второго модуля измерения уровня 8.Each capacitive sensor 9 (Fig. 2) contains a sensitive element 10 with axial dimensions much smaller than the distances between the sensors and a
Чувствительные элементы 11 емкостных сенсоров 9 своей поверхностью прижаты к внутренней поверхности диэлектрической оболочки.The
Практическая реализация устройства не представляет собой сложности и осуществляется на основе широко распространенных электронных элементов, например, производимых фирмами Analog Devices, MAXIM, Atmel и др.The practical implementation of the device is not difficult and is based on widely used electronic elements, for example, those produced by Analog Devices, MAXIM, Atmel, etc.
При использовании в качестве датчиков температуры 3 микросхем DS18B20 фирмы MAXIM, а в качестве модуля измерения емкости 11 измерителя емкости AD7747 фирмы Analog Devices, управляемого микроконтроллером ATtiny84 фирмы Atmel, целесообразно для сокращения числа соединительных проводников между измерительным шлейфом и блоком обработки результатов измерений передачу данных между датчиками температуры 3, емкостными сенсорами 9 измерительного шлейфа и блоком обработки результатов измерений производить по одной шине данныхWhen using 3 MAXIM DS18B20 microcircuits as temperature sensors, and 11 Analog Devices capacitance meters AD7747 controlled by the Atmel microcontroller as the capacitance measuring module, it is advisable to reduce the number of connecting conductors between the measuring loop and the processing unit of the measurement results; data transmission between the
В качестве коммутатора могут быть использованы микросхемы ADG736 фирмы Analog Devices. В модуле управления и вычисления уровня 5, в модуле измерения температуры 6 и в модуле измерения емкости 7 могут быть использованы микросхемы серии ATtiny фирмы Atmel.As a switch, ADG736 chips from Analog Devices can be used. Atmel's ATtiny series chips can be used in the control and calculation module of
Модуль измерения емкости 7 может быть выполнен на основе управляемого генератора, аналогично устройству прототипу, или с использованием микросхемы серии PCapOl фирмы Acam-messelectronic gmbh, позволяющей получать цифровое значение емкости до сотен нанофарад.The
Без изменения сущности изобретения возможен вариант программной реализации функций нескольких модулей блока обработки результатов измерений с использованием одного более мощного микроконтроллера, например, ATmegal28.Without changing the essence of the invention, a variant of the software implementation of the functions of several modules of the processing unit of the measurement results using one more powerful microcontroller, for example, ATmegal28, is possible.
На фиг.2 показан продольный и поперечный разрезы варианта конструкции измерительного шлейфа, в котором обмен данными между датчиками температуры 3, емкостными сенсорами 9 измерительного шлейфа и блоком обработки результатов измерений происходит по одной шине данных. При этом в качестве датчиков температуры могут быть использованы микросхемы DS18B20 фирмы MAXIM, а в качестве модулей измерения емкости 11 - AD7747 фирмы Analog Devices, управляемые контроллером ATtiny84 фирмы Atmel. Чувствительные элементы 10 емкостных сенсоров 9 могут быть выполнены, например, в виде многоэлементных пружин с общим контактом, в виде металлических труб, вмонтированных в диэлектрическую оболочку, и других элементов, которые обеспечивают механический контакт своей внешней поверхности с внутренней поверхностью диэлектрической оболочки, например, за счет упругих свойств элементов.Figure 2 shows the longitudinal and transverse sections of the design variant of the measuring loop, in which data are exchanged between the
Устройство для измерения температуры и уровня продукта работает следующим образом.A device for measuring temperature and product level works as follows.
После монтажа устройства на пустом хранилище с помощью команды на модуль управления и вычисления уровня 5 оператор подтверждает факт отсутствия продукта в хранилище, уровень и температура которого подлежат контролю. По этой команде устройством производится измерение емкости между армирующими электропроводящими тросами 1, 2 - C0x, соответствующей начальному значению уровня H0x, а также начальных емкостей чувствительных элементов 10 емкостных сенсоров 9 - CS01…CS0k. Измеренные величины C0x и CS01…CS0k сохраняются соответственно в памяти модуля управления и вычисления уровня 5 и второго модуля измерения уровня 8. После этого устройство готово к работе. Опрос датчиков температуры 3 и фиксация результатов измерения температуры модулем измерения температуры 6 позволяет получить распределение температуры вдоль хранилища. Опрос емкостных сенсоров 9 дает предварительную (грубую) оценку уровня продукта в хранилище. Точное значение уровня оценивается устройством на основе емкости между армирующими тросами 1, 2. Таким образом, существуют два независимых канала измерения уровня, совместная работа которых позволяет существенно снизить погрешность устройства при измерении уровня. Рассмотрим взаимодействие каналов более подробно.After mounting the device on an empty storage, using the command on the control module and calculating
На основе априорных сведений о шумах модулей измерения емкости 11 емкостных сенсоров 9 устанавливаются предварительные пороговые уровни емкостей чувствительных элементов для всех емкостных сенсоров 9 Ср01…Ср0к, превышение которых свидетельствует о появлении продукта в месте расположения емкостного сенсора 9. В последующем на основе значений емкостей чувствительных элементов 11 емкостных сенсоров 9, расположенных ниже уровня продукта Cf1…Cfj (погруженных в продукт), корректируются пороговые значения емкостей чувствительных элементов 11 всех емкостных сенсоров 9 Cp1…Cpk. Таким образом, устройство адаптируется к конкретному продукту, которым заполняется хранилище и снижается влияние шумов модулей измерения емкости 11 емкостных сенсоров 9 на работу устройства. Увеличение или уменьшение емкости чувствительного элемента j-гo емкостного сенсора Csj, расположенного на известном уровне Hsj, приводящее к прохождению значения, равного порогу Cpj, позволяет скорректировать показания уровня прибора и оценить величину диэлектрической проницаемости продукта для дальнейших вычислений уровняBased on a priori information about the noise of
ε=1+(Cx-C0x)·Hm/C0x-Hsj,ε = 1 + (Cx-C0x); Hm / C0x-Hsj,
где Cx - величина емкости между тросами 1 и 2, измеренная модулем 7,where Cx - the value of the capacitance between the
Hm - максимально возможное значение уровня (длина измерительного шлейфа),Hm - the maximum possible level value (length of the measuring loop),
Hsj - уровень, на котором расположен j-й сенсор, при этом, значение уровня принимается равным уровню размещения j-гo емкостного сенсора Hsj.Hsj is the level at which the j-th sensor is located, while the level value is taken equal to the level of placement of the j-th capacitive sensor Hsj.
При коррекции показаний уровня устраняется влияние на погрешность устройства не только изменений величины диэлектрической проницаемости продукта, но и нестабильности характеристик комплектующих элементов в составе устройства, влияющих на его показания уровня.When correcting the level readings, the effect on the error of the device is eliminated not only of changes in the dielectric constant of the product, but also of the instability of the characteristics of the component parts in the device, affecting its level readings.
Вместе с этим канал уровнемера на основе тросов 1 и 2 дает возможность исключить ложные срабатывания емкостных сенсоров 9, находящихся на большом удалении от уровня продукта, измеренного устройством.At the same time, the level gauge channel based on
Кроме этого, для емкостных сенсоров 9, расположенных выше уровня продукта, определяются начальные значения емкостей чувствительных элементов сенсоров 9, учитывающие возможное загрязнение измерительного шлейфа.In addition, for
Во второй модуль измерения уровня 8, кроме значений емкостей чувствительных элементов емкостных сенсоров 9, поступают данные измерения температуры с датчиков температуры 3, расположенных вблизи емкостных сенсоров 9, которые используются для температурной коррекции значений всех емкостей.In the second module for measuring
Температурную зависимость емкостей чувствительных элементов 10 емкостных сенсоров 9 измеряют и записывают в память до монтажа устройства на хранилище.The temperature dependence of the capacitance of the sensitive elements 10 of the
На фиг.3 приведены результаты моделирования работы устройства прототипа и предлагаемого. В ходе моделирования вместе с изменением уровня менялась величина диэлектрической проницаемости продукта в пределах 2.2±15%. При моделировании предлагаемого устройства использовались пять емкостных сенсоров, расположенных на уровнях - 2, 6, 10, 14 и 18 метров соответственно. Пунктирной линией 12 показано изменение уровня продукта. Штрихпунктирная линия 13 дает оценку уровня устройством прототипом, не учитывающим изменение его диэлектрической проницаемости. Показания уровня могут превышать физические размеры хранилища. Сплошной линией 14 дана оценка уровня предлагаемым устройством. На ней отчетливо заметны места коррекции показаний прибора при достижении уровня продукта координат расположения емкостных сенсоров 9. Причем видно, что характер коррекции различный. В нижних трех точках коррекции оценка уровня достигает координат расположения емкостных сенсоров 9 быстрее, чем реальный уровень (т.е. предшествующие оценки диэлектрической проницаемости ниже, чем диэлектрическая проницаемость продукта, заполняющего хранилище). А в точках, расположенных на уровнях 14 и 18 метров, характер коррекции меняется, в хранилище поступает продукт с диэлектрической проницаемостью ниже, чем используется в вычислениях уровня.Figure 3 shows the simulation results of the device prototype and the proposed. During the simulation, together with a change in the level, the dielectric constant of the product changed within 2.2 ± 15%. When modeling the proposed device, five capacitive sensors were used, located at levels of 2, 6, 10, 14, and 18 meters, respectively.
Необходимо отметить, что кроме коррекции величины диэлектрической проницаемости, используемой в предлагаемом устройстве, при достижении уровня продукта координат расположения емкостных сенсоров 9 осуществляется и учет нестабильности комплектующих элементов на основе точно известных уровней (координат) расположения емкостных сенсоров 9.It should be noted that in addition to the correction of the dielectric constant used in the proposed device, upon reaching the product level, the location coordinates of the
Тем самым, точность измерения уровня повышается не только за счет оценки характеристик продукта, но и за счет оценки характеристик прибора.Thus, the accuracy of level measurement is improved not only by evaluating the characteristics of the product, but also by evaluating the characteristics of the device.
На фиг.4 представлены результаты испытаний опытного образца прибора, размещенного на хранилище зерна, которое использовалось при приготовлении комбикорма. В течение рабочего дня, с 8 до 23 часов, в хранилище постоянно поступало зерно от различных поставщиков с различными физическими характеристиками и одновременно шла выгрузка зерна в емкости, где готовился комбикорм. Здесь тоже, как и при моделировании, отчетливо заметны места коррекции 15 при загрузке хранилища зерном с различными физическими характеристиками. В ходе опытной эксплуатации (около 1.5 месяцев) показания уровня периодически контролировались с помощью измерительного лота, разница показаний уровней не превысила 0.3 м, при этом погрешность 6-14 раз ниже погрешности известного устройства.Figure 4 presents the test results of the prototype of the device, placed in a grain storage, which was used in the preparation of animal feed. During the working day, from 8 a.m. to 11 p.m., grain from various suppliers with different physical characteristics was constantly supplied to the storage and at the same time the grain was unloaded in the tank where the compound feed was prepared. Here, as well as during modeling, correction points 15 are clearly visible when loading the storage with grain with various physical characteristics. During the trial operation (about 1.5 months), the level readings were periodically monitored using a measuring lot, the difference in the level readings did not exceed 0.3 m, while the error was 6-14 times lower than the error of the known device.
Таким образом, реализуемость изобретения подтверждена изготовлением опытного образца и актом его опытной эксплуатации на элеваторе.Thus, the feasibility of the invention is confirmed by the manufacture of a prototype and the act of its trial operation at the elevator.
Источники информацииInformation sources
1. http://www.liroselectronic.com/gw/sensor_lines.html1. http://www.liroselectronic.com/gw/sensor_lines.html
2. http://www.rolfesatboone.com/index.cfm?fuseaction=cEcommerce.Product& ProductID=10002. http://www.rolfesatboone.com/index.cfm?fuseaction=cEcommerce.Product& ProductID = 1000
3. http://www.cimbria.com/files/filer/Solutions/Brochures/Temperature_Momitoring_ System_GB.pdf3. http://www.cimbria.com/files/filer/Solutions/Brochures/Temperature_Momitoring_ System_GB.pdf
4. http://www.dinel.cz/uploads/pdf/080901024831-clm-36-dat-en.pdf4.http: //www.dinel.cz/uploads/pdf/080901024831-clm-36-dat-en.pdf
5. http://www.hawker-electronics.co.uk/files/flexicap_data_sht_254_iss_e_2.pdf5. http://www.hawker-electronics.co.uk/files/flexicap_data_sht_254_iss_e_2.pdf
6. https://eb.automation.siemens.com/goos/catalog/Pages/ProductData.aspx71anguage-en&nodeid=10017044&tree=CatalogTree®ionUrl=/#activetab=product&6. https://eb.automation.siemens.com/goos/catalog/Pages/ProductData.aspx71anguage-en&nodeid=10017044&tree=CatalogTree®ionUrl=/#activetab=product&
7. http://www.vegacontrols.co.uk/product_details.asp?productID=78&fixedRangeID=047. http://www.vegacontrols.co.uk/product_details.asp?productID=78&fixedRangeID=04
8. http://www.emo.org.tr/ekler/b7cleabb2baa803_ek.pdf8. http://www.emo.org.tr/ekler/b7cleabb2baa803_ek.pdf
9. Патент RU2079818 «Способ измерения уровня зерна или комбикорма в силосах», МПК G 01 F 23/22, публ. 20.05.1997 г.9. Patent RU2079818 "Method for measuring the level of grain or feed in silos", IPC G 01 F 23/22, publ. 05/20/1997
10. Берестнев Е.В., Петриченко В.Е., Новицкий В.О. Рекомендации по организации и ведению технологического процесса на мукомольных предприятиях. М.: ДеЛи принт, 2008, с.164 (прототип).10. Berestnev E.V., Petrichenko V.E., Novitsky V.O. Recommendations on the organization and conduct of the process at flour mills. M .: DeLi print, 2008, p.164 (prototype).
11. http://www.kontakt-l.ru/pdf/tur01.pdf (прототип).11. http://www.kontakt-l.ru/pdf/tur01.pdf (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105686/28A RU2521752C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Product temperature and level measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013105686/28A RU2521752C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Product temperature and level measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2521752C1 true RU2521752C1 (en) | 2014-07-10 |
Family
ID=51217065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013105686/28A RU2521752C1 (en) | 2013-02-11 | 2013-02-11 | Product temperature and level measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521752C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753668C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-08-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам" | Method for controlling release of grain from silos of elevator |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4334663A1 (en) * | 1993-10-12 | 1995-04-13 | Rolf Windhorst | Method for continuously measuring the filling level of a liquid container and the temperature of the liquid, using a capacitive measuring probe which accurately indicates the volume even in the case of different shapes of container |
| RU2042982C1 (en) * | 1993-08-24 | 1995-08-27 | Ильчишин Владимир Адамович | Method for writing and reading binary information |
| RU2079818C1 (en) * | 1994-07-18 | 1997-05-20 | Акционерное общество закрытого типа "Ингравт" | Method of measurement of level of grain or mixed in silos |
| CN201497543U (en) * | 2009-05-21 | 2010-06-02 | 浙江达峰科技有限公司 | Capacitance induction type water temperature and level sensor |
| CN201697690U (en) * | 2009-07-31 | 2011-01-05 | 佛山市中协电器有限公司 | Capacitive sensing liquid level sensor |
| CN202057386U (en) * | 2011-05-27 | 2011-11-30 | 皇明太阳能股份有限公司 | Digital communication gradient sensor |
-
2013
- 2013-02-11 RU RU2013105686/28A patent/RU2521752C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2042982C1 (en) * | 1993-08-24 | 1995-08-27 | Ильчишин Владимир Адамович | Method for writing and reading binary information |
| DE4334663A1 (en) * | 1993-10-12 | 1995-04-13 | Rolf Windhorst | Method for continuously measuring the filling level of a liquid container and the temperature of the liquid, using a capacitive measuring probe which accurately indicates the volume even in the case of different shapes of container |
| RU2079818C1 (en) * | 1994-07-18 | 1997-05-20 | Акционерное общество закрытого типа "Ингравт" | Method of measurement of level of grain or mixed in silos |
| CN201497543U (en) * | 2009-05-21 | 2010-06-02 | 浙江达峰科技有限公司 | Capacitance induction type water temperature and level sensor |
| CN201697690U (en) * | 2009-07-31 | 2011-01-05 | 佛山市中协电器有限公司 | Capacitive sensing liquid level sensor |
| CN202057386U (en) * | 2011-05-27 | 2011-11-30 | 皇明太阳能股份有限公司 | Digital communication gradient sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753668C1 (en) * | 2020-12-24 | 2021-08-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агентства по государственным резервам" | Method for controlling release of grain from silos of elevator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200378816A1 (en) | Calibration-free continuous bin level sensor | |
| US3862571A (en) | Multielectrode capacitive liquid level sensing system | |
| US20130276533A1 (en) | Device for measuring fluid level in a container | |
| US9500735B2 (en) | Method for calibrating a conductivity measuring cell | |
| DE102014101855B4 (en) | Measuring device for detecting material level and temperature | |
| US20120291541A1 (en) | Digital field-induction water-level intelligent sensing system and its implementation method | |
| Schwartz et al. | Soil permittivity response to bulk electrical conductivity for selected soil water sensors | |
| CN105589051A (en) | Method and device for calibrating current and method for detecting current | |
| GB2583268A (en) | Capacitive level sensor having autocalibration facility | |
| CN104390932A (en) | Method for detecting moisture content of wood on basis of infrared differential spectrum technology | |
| CN104237331A (en) | Oil trace moisture on-line monitoring sensor | |
| RU2521752C1 (en) | Product temperature and level measuring device | |
| CN108519171B (en) | method for judging grain condition of stored grains | |
| US20110280281A1 (en) | Temperature Sensor | |
| RU2417349C1 (en) | Procedure for measurement of relative deformations of structures with multi-pointed tensometric measuring system | |
| CN103913119A (en) | Workpiece length online measuring system and method | |
| US10114139B1 (en) | Multi-capacitor liquid detection device and method(s) of use | |
| Bande et al. | Low–cost capacitive sensor for wells level measurement | |
| US20060201022A1 (en) | In-kiln moisture measurement calibration system | |
| NO20140185A1 (en) | System and method for multiphase flow measurements | |
| Roy et al. | Low cost non contact capacitive gauge glass level transmitter suitable for remote measurement & control | |
| CN110199178B (en) | Method for compensating for the Venturi effect on a pressure sensor in a flowing water | |
| Atanasov | Soil specific FDR sensor calibration in soil moisture measuring | |
| CN110426419A (en) | The moisture transducer of digital resistance-type | |
| CN203148389U (en) | On-line measuring system for workpiece length |