- Vedere de ansamblu asupra senzorilor pentru nivelul de umplere
- Vedere de ansamblu asupra tehnologiei
Vedere de ansamblu asupra tehnologiei - senzori pentru nivelul de umplere
Spectroscopia impedanței
Depunerile și spuma îngreunează adesea detectarea sigură a nivelului de umplere. Tehnologia cu spectroscopie a impedanței măsoară intensitatea câmpului electric și magnetic la frecvențe multiple în domeniul 50…200 MHz. Fiecare agent creează un profil unic de semnătură în acest spectru de frecvență ridicată. La fiecare punct sunt realizate trei măsurători:
- Atenuarea (amortizarea) câmpului electromagnetic
- Conductanța câmpului electric (abilitatea transmiterii curentului electric)
- Permitivitatea (abilitatea polarizării particulelor) câmpului magnetic
Dacă mediul este prezent, atunci aceste măsurători se potrivesc profilului. Dacă nu mai există agent sau dacă există numai reziduuri, atunci nu se potrivesc aceste măsurători. Dacă profilul măsurat pătrunde în zona verde de comutare, atunci ieșirea senzorului își schimbă starea.
Nu există agent: Imaginea de mai sus indică situația fără agent, care să acopere vârful senzorului. Există o atenuare, conductivitate și permitivitate reduse. Profilul semnăturii se află în afara zonei de comutare.
Agent prezent: Imaginea următoare prezintă profilul dacă există agent pe vârf. Atenuarea, conductivitatea și permitivitatea sunt mari, iar profilul măsurat se află în zona de comutare. Se schimbă starea ieșirii.
Reziduu prezent: Dacă vârful este acoperit doar de reziduuri, atunci conductivitatea și permitivitatea sunt mari deoarece există urme de agent. Însă atenuarea este redusă deoarece cantitatea de agent este redusă. Profilul se află în afara zonei de comutare, iar starea ieșirii nu se schimbă.
Alți agenți au profiluri diferite. Cu ajutorul IO-Link, valorile de proces ale mediului pot fi evaluate și folosite pentru a distinge un material de altul, de ex. ulei față de apă, lapte integral față de lapte 2%, etc.
Caracteristicile:
- Suprimarea acumulărilor de reziduuri și a spumei.
- Vârful senzorului PEEK cu etanșare îngropată îndeplinește cerințele 3A.
- Carcasă din oțel inox pentru robustețe.
Toate versiunile sunt programabile, însă setările implicite din fabrică sunt disponibile pentru agenții pe bază de apă, pe bază de ulei / agent în formă de pudră și agent cu conținut ridicat de zahăr.
Radar cu unde ghidate (gwr)
Principiul de funcționare al gwr folosește pulsurile electromagnetice în intervalul de nanosecunde (cuptor cu microunde). Capul senzorului transmite pulsurile, iar acestea parcurg în jos tija metalică (ghidaj). Dacă unda atinge mediul, este reflectată înapoi, recepționată de tija metalică și ghidată spre capul senzorului. Diferența de timp dintre pulsul emis și recepționat (metodă de emisie) este direct proporțională cu măsurarea distanței.
Pentru decuplarea corespunzătoare a pulsului radar este necesară o placă de lansare metalică cu un diametru minim de 150 mm²sau 150 mm. Dacă rezervorul are un capac metalic, care poate acționa ca placă de lansare.
Imaginea de mai sus prezintă un rezervor cu un capac metalic. Nu este necesară nicio placă de lansare deoarece capacul acționează ca placă de lansare.
La un rezervor cu un capac de plastic este necesară o placă de lansare metalică. Se prezintă o flanșă care are un diametru de cel puțin 150 mm.
La un rezervor deschis este necesară și o placă de lansare. O modalitate ușoară de asigurare este de prindere a unei flanșe cu bolț pe un colțar metalic.
Pentru mediile pe bază de ulei, suprafața fluidului nu reflectă pulsul radarului la fel de bine ca apa. Pentru intensificarea și menținerea semnalului trebuie să folosim un tub coaxial accesoriu.
La utilizarea tubului coaxial, placa de lansare nu este necesară conform descrierii de mai sus. Aceasta simplifică montajul. Cu toate acestea, puntea dintre sondă și tubul coaxial pot cauza indicarea falsă a nivelului de umplere din cauza materiilor solide, emulsiilor, etc. Tubul coaxial poate fi folosit cu medii pe bază de apă, iar tubul poate fi tăiat la lungime pentru a corespunde sondei.
Caracteristicile:
- Design autorizat 3A Clean-Out-of-Place (COP) pentru anumite modele
- Clasificarea presiunii până la 40 bari pentru anumite modele
- Materiale din oțel inox pentru construcție
- Imune la praf, ceață și aburi
Presiune hidrostatică
Presiunea hidrostatică este forța aplicată pe o suprafață de o coloană de lichid și este o funcție a înălțimii containerului, și nu forma sau volumul general al containerului. Ecuația pentru presiune hidrostatică:
Dacă se cunoaște densitatea și greutatea specifică a fluidului, atunci înălțimea (sau nivelul) fluidului poate fi determinată din măsurarea presiunii hidrostatice.
O aplicație comună de presiune hidrostatică măsoară nivelul de lichid într-un rezervor închis. Se poate folosi o pătură de gaz inert pentru a preveni oxidarea lichidului, cum ar fi CO2 în partea superioară a unui rezervor cu bere. În acest caz, presiunea diferențială poate fi calculată cu ajutorul a doi senzori de presiune. Cel aflat în partea superioară măsoară presiunea gazului, iar cel din partea inferioară măsoară presiunea gazului plus presiunea cauzată de lichid. Numai presiunea lichidului (iar astfel nivelul de umplere al lichidului) este diferența dintre cele două măsurători.
Nivel-limită capacitiv (coduri de articol Kxxxxx)
Senzorii capacitivi detectează orice material cu sau fără contact. Cu ajutorul senzorilor ifm capacitivi de proximitate, utilizatorul poate ajusta sensibilitatea senzorului pentru detectarea lichidelor sau materiilor solide chiar și prin rezervoarele nemetalice.
Pentru detectarea cu succes a nivelului cu ajutorul senzorilor capacitivi asigurați-vă de faptul că:
- Peretele recipientului este nemetalic
- Peretele recipientului are o grosime mai mică de 6 – 12 mm
- Nu există metal în imediata apropiere a senzorului
- Fața de detectare este amplasată direct pe peretele recipientului
- Atât senzorul, cât și recipientul sunt legate la împământare la același potențial
Nivel de umplere continuu capacitiv (codul de articol Lxxxxx)
Senzorii ifm LK și LT de nivel de umplere continuu sunt compuși din 16 senzori capacitivi individuali, care sunt suprapuși și multiplexați.
Fiecare celulă își evaluează mediul înconjurător pentru a determina dacă este acoperită de agent. Microprocesorul evaluează toate cele 16 celule pentru determinarea nivelului de umplere cu agent.
Gamele LK și LT dispun de o siguranță de supraplin încorporată. Algoritmul care monitorizează curgerii excesive este independent față de măsurarea generală a nivelului de umplere. În felul acesta, dacă ieșirea nu comută conform necesității, iar nivelul de umplere își continuă creșterea, atunci siguranța de supraplin forțează comutarea ieșirilor.
Suplimentar, gama LT oferă o ieșire separată pentru temperatura mediului.
Ultrasonic
Senzorii cu ultrasunete se bazează pe detectarea reflexiei undelor sonore de pe suprafață pentru măsurarea nivelului de umplere. Suprafața mediului reflectă undele sonore, iar distanța este determinată prin măsurarea metodei de emisie.
Prin comparație cu senzorii fotoelectrici, culoarea, transparența și reflectivitatea mediului nu afectează tehnologia cu ultrasunete.
Senzorii cu ultrasunete au un grad ridicat de imunitate față de umiditate și praf. Latura de detectare vibrează la o frecvență foarte ridicată și suprimă excesul de umiditate și praf înainte ca aceste substanțe să poată afecta negativ performanța. Cu toate acestea, extremele de temperatură pot afecta precizia deoarece viteza sunetului variază în funcție de temperatură.
Fotoelectric
Senzorul de distanță cu laser O1D și senzorul optic O3D utilizează tehnologia de emisie PMD pentru măsurarea distanței față de suprafața mediului. Principiul de emisie monitorizează durata pentru ca un foton să parcurgă distanța până la suprafață și înapoi. Semnalul este procesat apoi de un element receptor.
Această tehnologie nu este corespunzătoare pentru măsurarea nivelului de umplere cu lichide limpezi. Se poate folosi numai pentru lichide și materii solide opace.
Radar
Dispozitivul funcționează conform metodei FMCW (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave (Undă continuă modulată în frecvență)). Pulsurile electromagnetice în intervalul GHz sunt emise către agent la o frecvență în modificare constantă între 77 și 81 GHz. Există o diferență de frecvență între semnalul emis și cel reflectat deoarece emițătorul modifică încontinuu frecvența semnalului emis. Frecvența semnalului reflectat este preluată din frecvența semnalului emis la acel moment, rezultând un semnal de frecvență joasă proporțional cu distanța față de nivelul de umplere. Acest semnal este procesat în continuare pentru obținerea unor măsurători rapide, fiabile și foarte precise ale nivelului de umplere.
Care este avantajul 80 GHz?
Mărimea și frecvența antenei reprezintă cei doi factori principali, care sunt decisivi pentru rezoluția intervalului și pentru precizia unui senzor radar. În principiu:
- Cu cât este mai mică antena, cu atât este mai mare unghiul de deschidere al radarului
- Cu cât este mai mare frecvența, cu atât mai mică este lungimea de undă
Figura prezintă: Tehnologia de înaltă frecvență 80 GHz permite un unghi de deschidere mic în comparație folosind o antenă de mărime mică.
Semnal sporit, interferență redusă
Focalizarea crescută a semnalului puternic prin unghiul mic de deschidere permite detectarea agentului dielectric redus deoarece focalizarea crescută crește reflexia față de senzor. Focalizarea crescută previne de asemenea detectarea agitatoarelor și a aparatelor de curățare cu jet, care putea cauza interferența semnalului.
Rezoluție mare și măsurarea cu precizie a nivelului de umplere pe întreaga înălțime a rezervorului
Precizia distanței (la nivel de milimetru) reprezintă o prioritate-cheie pentru aplicațiile cum ar fi detectarea industrială a nivelului de umplere. Precizia măsurătorilor și rezoluția distanței (adică precizia cu care sunt detectate modificările nivelului de umplere) depind de frecvențele emise. Lățimea de bandă largă disponibilă în intervalul cuprins între 77 și 81 GHz face foarte precise măsurătorile distanței. Senzorul radar 80 GHz poate atinge o performanță de 20x mai bună în rezoluția distanței și în precizie comparativ cu un radar de 24 GHz. De asemenea, înalta rezoluție vă ajută să separați nivelul lichidului de orice reflexii nedorite din partea inferioară a rezervorului. Aceasta permite senzorului să măsoare cu precizie nivelul lichidului pe întreaga înălțime a rezervorului, minimizând zona moartă aflată din partea inferioară a rezervorului. Deoarece rezoluția înaltă ameliorează distanța minimă măsurabilă, aceasta ajută la măsurarea nivelului de lichid până în vârful rezervorului, când acesta este plin.