реклама на сайте
подробности

 
 
2 страниц V   1 2 >  
Reply to this topicStart new topic
> Измерение уровня жидкости, какие датчики выбрать?
Lega
сообщение Feb 6 2007, 09:21
Сообщение #1


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 15
Регистрация: 29-01-06
Пользователь №: 13 739



Доброго времени суток.
Передо мной поставили такую задачу. Нужно отслеживать уровень жидкости (жидкость прозрачная) в колбе диаметром около 30 мм. Пределы изменения уровня от 0 до 20 см. Точность нужна порядка 1 мм. Скорость изменения небольшая , максимум порядка 2-3 мм в секунду.
Емкостной метод скорее всего не подходит, так как плотность втекаемой в колбу жидкости изменяется (уменьшается).
Посоветуйте, какой принцип можно измерения использовать и какие датчики.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
OgRom
сообщение Feb 12 2007, 09:30
Сообщение #2


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 29
Регистрация: 20-07-05
Из: Рязань
Пользователь №: 6 941



Цитата(Lega @ Feb 6 2007, 09:21) *
Доброго времени суток.
Передо мной поставили такую задачу. Нужно отслеживать уровень жидкости (жидкость прозрачная) в колбе диаметром около 30 мм. Пределы изменения уровня от 0 до 20 см. Точность нужна порядка 1 мм. Скорость изменения небольшая , максимум порядка 2-3 мм в секунду.
Емкостной метод скорее всего не подходит, так как плотность втекаемой в колбу жидкости изменяется (уменьшается).
Посоветуйте, какой принцип можно измерения использовать и какие датчики.



Все же, ИМХО, емкостной метод наиболее подходит для этой задачи.

Но датчик нужно делать либо с опорным каналом, либо секционированным.
Если жидкость с меняющейся плотностью равномерно перемешивается и не расслаивается,
достаточно расположить на дне опорный чувствительный элемент, идентичный конструкции основного,
и по изменению его электрической емкости корректировать показания.

Если перемешивание не интенсивное или есть склонность к расслоению - разбиваете чувствительный элемент на N равных секций, измеряя емкость предыдущей корректируете показания текущей.
Подобные вещи делала финская фирма LabKo, но в масштабах резервуаров. На их сайте я в свое время находил более-менее подробное описание принципа.


--------------------
...Эксперт - человек, который знает все больше и больше о все меньшем и меньшем, пока не будет знать абсолютно все абсолютно ни о чем... (с)
Законы Мерфи.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
blackfin
сообщение Feb 12 2007, 10:33
Сообщение #3


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 106
Регистрация: 18-04-05
Пользователь №: 4 261



Цитата(Lega @ Feb 6 2007, 09:21) *
Нужно отслеживать уровень жидкости (жидкость прозрачная) в колбе диаметром около 30 мм. Пределы изменения уровня от 0 до 20 см. Точность нужна порядка 1 мм. Скорость изменения небольшая , максимум порядка 2-3 мм в секунду.

Не проще ли измерять положение поплавка?

Сообщение отредактировал blackfin - Feb 12 2007, 10:52
Go to the top of the page
 
+Quote Post
OgRom
сообщение Feb 12 2007, 10:44
Сообщение #4


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 29
Регистрация: 20-07-05
Из: Рязань
Пользователь №: 6 941



Цитата(blackfin @ Feb 12 2007, 10:33) *
Цитата(Lega @ Feb 6 2007, 09:21) *

Нужно отслеживать уровень жидкости (жидкость прозрачная) в колбе диаметром около 30 мм. Пределы изменения уровня от 0 до 20 см. Точность нужна порядка 1 мм. Скорость изменения небольшая , максимум порядка 2-3 мм в секунду.

Не проще ли измерять положение попловка?

В колбе диаметром 30 мм?
Тем более, при различной плотности различна и глубина погружения поплавка.
И как измерить расстояние до поплавка с точностью 1 мм?
Если делать классическую систему с измерением задержки ультразвукового импульса,
то цена уровнемера может выскочить за разумные пределы.


--------------------
...Эксперт - человек, который знает все больше и больше о все меньшем и меньшем, пока не будет знать абсолютно все абсолютно ни о чем... (с)
Законы Мерфи.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
blackfin
сообщение Feb 12 2007, 10:57
Сообщение #5


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 3 106
Регистрация: 18-04-05
Пользователь №: 4 261



Цитата(OgRom @ Feb 12 2007, 10:44) *
В колбе диаметром 30 мм?

А что, 30 мм это какое-то магическое число? Что Вас смущает?
Цитата(OgRom @ Feb 12 2007, 10:44) *
Тем более, при различной плотности различна и глубина погружения поплавка.
И как измерить расстояние до поплавка с точностью 1 мм?
Если делать классическую систему с измерением задержки ультразвукового импульса,
то цена уровнемера может выскочить за разумные пределы.

Вы б хотя бы параметры жидкости указали, что ли.
А то ведь и ультразвук в разных жидкостях по-разному распространяется.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
OgRom
сообщение Feb 12 2007, 11:17
Сообщение #6


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 29
Регистрация: 20-07-05
Из: Рязань
Пользователь №: 6 941



Цитата(blackfin @ Feb 12 2007, 10:57) *
Цитата(OgRom @ Feb 12 2007, 10:44) *

В колбе диаметром 30 мм?

А что, 30 мм это какое-то магическое число? Что Вас смущает?
Цитата(OgRom @ Feb 12 2007, 10:44) *
Тем более, при различной плотности различна и глубина погружения поплавка.
И как измерить расстояние до поплавка с точностью 1 мм?
Если делать классическую систему с измерением задержки ультразвукового импульса,
то цена уровнемера может выскочить за разумные пределы.

Вы б хотя бы параметры жидкости указали, что ли.
А то ведь и ультразвук в разных жидкостях по-разному распространяется.


ИМХО маловат диаметр для поплавка, он своим объемом займет значительную часть колбы,
при своих размерах будет плохо выталкиваться жидкостью. Придется принимать меры, чтобы он не "зависал" и не подклинивал, при это внутри его должен быть расположен достаточно мощный магнит.

В данном случае ультразвук распостраняется не в жидкой среде, а в стержне, на который насажен поплавок, поэтому параметры среды влияют исключительно на плавучесть поплавка.


--------------------
...Эксперт - человек, который знает все больше и больше о все меньшем и меньшем, пока не будет знать абсолютно все абсолютно ни о чем... (с)
Законы Мерфи.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
bav
сообщение Feb 12 2007, 12:21
Сообщение #7


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 693
Регистрация: 21-06-05
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 6 184



если колба прозрачная - можно поставить видеокамеру и измерять

если не прозрачнаю можно измерять в тепловом диапазоне (с помощью тепловизора) - правда, дороговато

ультразвук - будет очень сложно, стенки сосуда будут переотражать. Получится очень сложная математика и дорогие излучатель/приемник.

оптический измеритель - слишком маленькие углы, не хватит чувствительности, очень сильно реагирует на волны.

остается только емкостный: две пластины для измерения деэлектрич. проницаемости жидкости, две для воздуха, две для уровня (суммарной емкости). Если подойти грамотно, получится три электрода - один общий - на всю длину, два измерительных - между собой и между общим. здесь сложность только в проработке математической модели.

как было сказано раньше, можно построить многоуровневый датчик. простой в построении, не требует глубоких познаний в метематике.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Lega
сообщение Feb 12 2007, 12:48
Сообщение #8


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 15
Регистрация: 29-01-06
Пользователь №: 13 739



Спасибо за советы.

Немного деталей: Колба прозрачная. Для моей задачи крайне нежелательно использовать контактный метод (т.е. поплавок не подойдет). Измеряемая жидкость - бензин или диз. топливо (после перегонки).

Информация об уровне нужна как обратная связь для автоматического регулирования мощности печи для нагрева исходной жидкости (до перегона).

Не понял - как снимать данные об уровне при помощи видеокамеры ?

Смешиваются ли разные фракции жидкости я не знаю. Но жидкости по своему составу могут использоваться разные.

Попробую реализовать емкостной датчик с дополнительным измерением диэлектрической проницаемости.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
pdk
сообщение Feb 12 2007, 13:02
Сообщение #9


Частый гость
**

Группа: Validating
Сообщений: 107
Регистрация: 25-05-05
Из: Moscow
Пользователь №: 5 377



20см - да это же ширина листа А4!
- линейка от сканера то что прекрасно подойдет
Kodak linear sensor
достать из сканера выйдет дешевле чем купить отдельно)

С помошью видеокамеры будет громоздко - у того же Logitech есть SDK к их вебкамерам с примерами как получить картинку. Понадобится РС для обработки. ( хотя если взять аналоговую камеру то может и AVR хватить )
Go to the top of the page
 
+Quote Post
OgRom
сообщение Feb 12 2007, 13:51
Сообщение #10


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 29
Регистрация: 20-07-05
Из: Рязань
Пользователь №: 6 941



Цитата(Lega @ Feb 12 2007, 12:48) *
Спасибо за советы.

Немного деталей: Колба прозрачная. Для моей задачи крайне нежелательно использовать контактный метод (т.е. поплавок не подойдет). Измеряемая жидкость - бензин или диз. топливо (после перегонки).

Информация об уровне нужна как обратная связь для автоматического регулирования мощности печи для нагрева исходной жидкости (до перегона).

Не понял - как снимать данные об уровне при помощи видеокамеры ?

Смешиваются ли разные фракции жидкости я не знаю. Но жидкости по своему составу могут использоваться разные.

Попробую реализовать емкостной датчик с дополнительным измерением диэлектрической проницаемости.


Бензин или диз. топливо - очень неплохо!
Возможно, что даже Епсилон мерить не придется, у продуктов после перегонки
эта величина порядка 1,8 единиц и меняется слабо.
Может получиться так, что итоговая погрешность Вас устроит без опорного канала.
Не помешают короткие элементы у дна и у крышки.
Контролируя их емкость можно обезопаситься от опустошения колбы, от перелива,
а также производить калибровку датчика.
В этом случае датчик вырождается в генератор на одном элементе 74hc132 с
резистором и конденсатором, подключенный к порту микроконтроллера.
Емкость чувствительного элемента входит в RC, уровень пропорционален периоду.
И не забудьте про искробезопасные цепи, иначе неровен час устроите день космонавтики biggrin.gif


--------------------
...Эксперт - человек, который знает все больше и больше о все меньшем и меньшем, пока не будет знать абсолютно все абсолютно ни о чем... (с)
Законы Мерфи.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Lega
сообщение Feb 16 2007, 10:07
Сообщение #11


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 15
Регистрация: 29-01-06
Пользователь №: 13 739



to OqRom: еще раз огромное спасибо. Советуемый Вами подход кажется мне наиболее простый в реализации. На нем и остановлюсь.
Другие подходы тоже заслуживают внимания - с ними тоже попробую поиграться попозже.
Еще маленький вопрос: а возможно ли распологать электроды не в колбе, а снаружи? Тогда и дня космонавтики не будет, и колбу можно извлекать безболезненно для датчика.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Vic
сообщение Feb 16 2007, 12:23
Сообщение #12


Местный
***

Группа: Свой
Сообщений: 241
Регистрация: 22-11-04
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 1 192



Цитата(Lega @ Feb 16 2007, 10:07) *
to OqRom: еще раз огромное спасибо. Советуемый Вами подход кажется мне наиболее простый в реализации. На нем и остановлюсь.
Другие подходы тоже заслуживают внимания - с ними тоже попробую поиграться попозже.
Еще маленький вопрос: а возможно ли распологать электроды не в колбе, а снаружи? Тогда и дня космонавтики не будет, и колбу можно извлекать безболезненно для датчика.

Электроды снаружи, думая не получится, а вот в колбе с такой точностью, тоже думаю будут проблемы. В качестве совета:
1. Датчик изготовить ввиде трех коаксиальных стержней, внутренний и наружный потом соединить вместе и посадить на общий провод, с центрального снимать сигнал.
2. В качестве диэлектрика при конструировании стержня использовать фторопласт (все остальное смачивается и дает ошибку при измерениях).
3. Минимальное расстояние между электродами 1 мм (ниже проявляются капиллярные эффекты)

Думаю при такой конструкции суммарная емкость сухого датчика будет ~ 100pF
Go to the top of the page
 
+Quote Post
OgRom
сообщение Feb 19 2007, 13:54
Сообщение #13


Участник
*

Группа: Новичок
Сообщений: 29
Регистрация: 20-07-05
Из: Рязань
Пользователь №: 6 941



Цитата(Vic @ Feb 16 2007, 12:23) *
Цитата(Lega @ Feb 16 2007, 10:07) *

to OqRom: еще раз огромное спасибо. Советуемый Вами подход кажется мне наиболее простый в реализации. На нем и остановлюсь.
Другие подходы тоже заслуживают внимания - с ними тоже попробую поиграться попозже.
Еще маленький вопрос: а возможно ли распологать электроды не в колбе, а снаружи? Тогда и дня космонавтики не будет, и колбу можно извлекать безболезненно для датчика.

Электроды снаружи, думая не получится, а вот в колбе с такой точностью, тоже думаю будут проблемы. В качестве совета:
1. Датчик изготовить ввиде трех коаксиальных стержней, внутренний и наружный потом соединить вместе и посадить на общий провод, с центрального снимать сигнал.
2. В качестве диэлектрика при конструировании стержня использовать фторопласт (все остальное смачивается и дает ошибку при измерениях).
3. Минимальное расстояние между электродами 1 мм (ниже проявляются капиллярные эффекты)

Думаю при такой конструкции суммарная емкость сухого датчика будет ~ 100pF


Действительно, электроды снаружи колбы малоэффективны. Во-первых, 95 процентов поля замкнется через стекло, соответственно чувствительность датчика будет очень низкой.
Во-вторых, от плотности прилегания электрода к стеклу будут очень сильно зависеть показания.


Совет выполнить датчик по известному принципу "трба в трубе" безусловно дельный, однако ИМХО,
может быть сложноват конструктивно для Вашей задачи. Предлагаю попробовать пакет из трех латунных пластин, боковые заземлены. Так как продукт заведомо диэлектрик, считаю, что можно обойтись без изоляции пластин. Чем меньше зазор (в разумных пределах), тем выше приращение емкости на единицу длины, соответственно выше точность. Можно попробовать выполнить чувствительный элемент печатным способом на текстолите.


--------------------
...Эксперт - человек, который знает все больше и больше о все меньшем и меньшем, пока не будет знать абсолютно все абсолютно ни о чем... (с)
Законы Мерфи.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Азимут
сообщение Apr 9 2012, 21:00
Сообщение #14





Группа: Новичок
Сообщений: 2
Регистрация: 9-04-12
Пользователь №: 71 276



Цитата(OgRom @ Feb 12 2007, 17:51) *
Бензин или диз. топливо - очень неплохо!
Возможно, что даже Епсилон мерить не придется, у продуктов после перегонки
эта величина порядка 1,8 единиц и меняется слабо.
А будет ли меняться Епсилон, если диз. топливо не сразу после перегонки, а
а)залито на заправке;
б)загустело из-за низкой температуры;
в)в него налит антигель;
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Microwatt
сообщение Apr 9 2012, 22:05
Сообщение #15


Гуру
******

Группа: Почетный участник
Сообщений: 6 851
Регистрация: 25-08-08
Из: Запорожье
Пользователь №: 39 802



А если применим шаблон изобретателя. Что нам мешает использовать хорошо известное? Переменная проницаемость и плотность вещества? Мы их не всегда знаем, но ведь меняются они не так уж часто.
Ну, тогда это единственное, что нужно преодолеть. Делаем два датчика. Один, собственно, измерительный, а второй - наливаем мерное количество того же вещества для эталона-калибровки. Сравниваем- вычисляем.
Если, скажем, три дни завод гонит бензин, потом три дизтопливо, потом самогон до конца месяца - это годится, устанавливать новый эталон с переходом на новое вещество.
Может я не все особенности процесса, самой задачи, понял, но посмотрите и извлеките пользу, если получится.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Lost_Viking
сообщение Apr 11 2012, 02:39
Сообщение #16


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 168
Регистрация: 25-04-08
Пользователь №: 37 091



а что посоветуете для бензобака? желательно обойтись минимальными изменениями конструкции, т.е. без вырезания больших отверстий
Go to the top of the page
 
+Quote Post
IKop
сообщение Apr 11 2012, 06:15
Сообщение #17


Участник
*

Группа: Участник
Сообщений: 25
Регистрация: 6-08-09
Пользователь №: 51 776



А если применить датчик давленияи трубочку опучтить на дно вышей колбы?

Например MPVZ5004 диапазон 0 - 400 мм Н2О.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
asdf
сообщение Apr 11 2012, 08:52
Сообщение #18


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 775
Регистрация: 11-05-05
Пользователь №: 4 913



Цитата(Lega @ Feb 16 2007, 14:07) *
Еще маленький вопрос: а возможно ли распологать электроды не в колбе, а снаружи? Тогда и дня космонавтики не будет, и колбу можно извлекать безболезненно для датчика.

А если все таки внутри? 2-х слойная гибкая полиимидная плата, линейка из 512 электродов (нормы 0.2*0.2), 256- возбуждения - разбиты на 8-16 групп, 256- приемные - разбиты на 2*(8-16) групп. На электроды возбуждения, через мультиплексор подаем частоту (10-20 мГц). Приемные подключены на полупериодный выпрямитель и далее на 32 входовый АЦП. Последовательно опрашиваем приемные входы, меняя группы возбуждения через мультиплексор. Обнаруживается граница жидкость-воздух. Разница по уровням напряжений, с учетом паразитных емкостей будет процентов 30 при разрешении -0.6-0.8 мм.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Serhiy_UA
сообщение Apr 11 2012, 10:44
Сообщение #19


Знающий
****

Группа: Свой
Сообщений: 721
Регистрация: 23-10-08
Из: next to Odessa
Пользователь №: 41 112



А если механико-оптический:

Внутри колбы плавает пробка с отражающей боковой поверхностью.
На некотором расстоянии от колбы стоит вращающееся зеркало, которое освещает источник, к примеру, лазерная указка или инфракрасный светодиод .
От зеркала по колбе скользит световое пятно, которое отражаясь от пробки, попадает в фотоприемник. На нижней части колбы зафиксировано еще одно зеркальце. Разность во времени от двух отражений и будет определять уровень жидкости. Скорость вращения зеркала можно менять, а результаты измерений усреднять.

И еще один метод,
Параллельно колбе, по направляющим движется источник света и фотоприемник. А пробка по-прежнему в колбе. А дальше следящая система.
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Lost_Viking
сообщение Apr 11 2012, 13:52
Сообщение #20


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 168
Регистрация: 25-04-08
Пользователь №: 37 091



Цитата(Serhiy_UA @ Apr 11 2012, 14:44) *
А если механико-оптический:

Внутри колбы плавает пробка

тут сказали, что плотность меняется. не годицца.

не силен в оптике, но где-то видел в ютубе, как на один конец прозрачной трубки светили светодиодом, и свет расходился по всей жидкости. жидкость (вода?) еще и текла при этом. вода светилась, а остальное пространство - нет. то есть в жидкосте свет отражался частично, а частично шел дальше. что если дно колбы подсветить, колбу накрыть коробкой, и замерять уровень освещенности внутри коробки. больше уровень в колбе - больше света. получится так?

или так:колбу на весы. в колбу кинуть измеритель плотности, или поплавок. зная массу колбы, ее объем, показания измерительюя плотности можно вычислить объем жидкости в колбе. только как мерить плотность??
Go to the top of the page
 
+Quote Post
Слесарь
сообщение Apr 11 2012, 14:00
Сообщение #21


Гуру
******

Группа: Свой
Сообщений: 2 884
Регистрация: 7-11-09
Из: Ростовская обл.
Пользователь №: 53 484



Цитата(Lega @ Feb 6 2007, 12:21) *
Посоветуйте, какой принцип можно измерения использовать и какие датчики.

Пузырьковый принцип измерения.

Go to the top of the page
 
+Quote Post
Lost_Viking
сообщение Apr 11 2012, 15:30
Сообщение #22


Частый гость
**

Группа: Участник
Сообщений: 168
Регистрация: 25-04-08
Пользователь №: 37 091



все-таки при помощи веб камеры вполне можно измерить. компьютер там не нужен, если жидкость имеет оттенок. колбу поставить напротив белого листа, камеру к микроконтроллеру, а там смотреть кол-во белого цвета. меньше белого - больше уровень. и все
Go to the top of the page
 
+Quote Post
MrAlex
сообщение Apr 13 2012, 05:00
Сообщение #23


Частый гость
**

Группа: Свой
Сообщений: 197
Регистрация: 15-10-10
Из: г. Москва
Пользователь №: 60 179



IMHO для бочки, через которую кубометры солярки текут, можно и цивилизованное оборудование купить. Каталог любой серьезной компании автоматизацией занимающейся десяток решений предложит, к том числе и взрывозащищенных.
Go to the top of the page
 
+Quote Post

2 страниц V   1 2 >
Reply to this topicStart new topic
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0

 


RSS Текстовая версия Сейчас: 23rd July 2025 - 21:35
Рейтинг@Mail.ru


Страница сгенерированна за 0.01565 секунд с 7
ELECTRONIX ©2004-2016