Universitatea "Petrol - Gaze" Ploiesti
Facultatea de Inginerie Mecanica si Electrica
Specializarea: Automatica si Informatica Industriala
PLANUL LUCRARII
Bibliografie
NOTIUNI INTRODUCTIVE
Automatizarea proceselor tehnologice, in special a celor de elaborare, nu poate fi realizata fara masurarea continua a principalilor parametri: temperatura, presiune, nivel, cel putin unul dintre acestia - functie de cazul particular, respectiv - fiind hotarator pentru corecta conducere a procesului de productie.
Necesitatea efectuarii a numeroase masurari de nivel in diferite domenii industriale a condus la elaborarea de catre firmele constructive din intreaga lume a numeroase tipu 444b19e ri de aparate, prezentate intr-o varietate deconcertanta, la diferite saloane si expozitii de specialitate.
Preocuparea pe plan international pentru masurarea adecvata a nivelului este ilustrata si prin aparitia in ultimii 10 ani a unei vaste bibliografii in materie, in cea mai mare parte articole de revista.
S-au realizat aparate care permit efectuarea masurarii nivelului in mod discret, fara a utiliza dependenta nivelului de un alt parametru care sa fie efectiv masurat.
In general sunt mijloace de masurare cu o mare fiabilitate, datorita simplitatii constructiei, aceasta caracteristica conferindu-le si un pret redus.
In cadrul acestei clase se mentioneaza: tija sau jaja de nivel, orificiul de control si indicatorul de nivel cu sticla.
Multe variante constructive de nivelmetre se bazeaza pe masurarea, in diferite moduri a presiunii hidrostatice, acest parametru fiind functie de nivelul lichidului in recipient.
Aceasta metoda este simpla, prezinta siguranta in exploatare si are un singur inconvenient: nivelmetru este etalonat pentru o singura densitate a lichidului.
Un alt tip de nivelmetru il reprezinta nivelmetrele care au ca principiu de functionare urmarirea nivelului lichidului de catre plutitor. Principalul avantaj este faptul ca furnizeaza indicatii independente de densitatea lichidului masurat.
In ultimul timp au aparut aparate pentru masurarea nivelului bazate pe proprietati tehnice. In general, aceste aparate se utilizeaza in cazul in care temperatura lichidului al carui nivel se masoara este diferita de cea a vaporilor sai.
Este evident ca determinand masa unui lichid sau unei substante gramelare (cantarind rezervorul sau buncarul) la un moment dat si scazand greutatea acestuia) si cunoscand variatia sectiunii cu inaltimea, se poate cunoaste nivelul de umplere.
Aplicarea metodelor gramimetrice presupune fie suspendarea rezervorului, fie luarea unor masuri speciale de sprijinire. Metodele prezinta avantajul unei precizii ridicate, fie ca e vorba de cantariri mecanice, fie ca se recurge la cantarire electronica.
Una din primele aplicatii ale izotopilor radioactivi in tehnica a constituit-o masurarea nivelelor lichidelor in diferite recipiente, metoda fiind indicata fie in cazul temperaturilor sau a presiunilor foarte inalte, fie atunci cand substantele respective sunt foarte corozive.
Metodele electrice utilizate in tehnica masurarii nivelului se bazeaza pe diferite efecte conductive, capacitive, electromagnetice, etc., ale substantelor continute in rezervoare sau buncare. Alegerea unei metode si a tipului de aparat depind nu numai de caracteristicile materialului, dar si de conditiile de exploatare, de formele rezervorului si de tipul masurarii dorite.
In cazul aplicatiilor tehnice ale ultrasunetelor, o serie de aparate folosesc proprietatile acestora pentru masurarea nivelului de umplere in recipiente sau buncare.
FUNCTIONAREA SISTEMULUI
DE MASURARE CU ULTRASUNETE
A NIVELULUI
Metoda de control automat al nivelului de separatie a doua medii cu ajutorul ultrasunetelor se bazeaza pe propagarea impulsurilor sonore in lichidele care se masoara.
Aparatul de masura a nivelului sunt, in fond niste locatori acustici care determina distanta de la o anumita parte a aparatului pana la limita de separare a mediilor.
Mod de functionare:
Circuitul IC3 este un numarator decadic (MMC40192) care functioneaza astfel: la intrarea de Reset (pinul 14) se aplica "1" logic de la comutatorul S1 (cand montajul este pus in functiune) ceea ce determina ca iesirile QA, QB, QC si QD sa treaca in "0" logic (in montaj am folosit numai iesirile QA). De aici iesirea QA merge: e clasa la intrarea LOAD (pinul 11) care incarca paralel informatiile de la intrarile numaratorului J0J1J2J3 (in cazul de fata sunt puse la masa adica "0000" logic; si impulsurile provenite de la oscilatorul format din portile P2P3P4 sunt acceptate la intrarea CARRY (numai inainte).
In pasul 0 al numaratorului S2 este deschis iar S1 inchis, (S1, S2 sunt swith provenite dintr-un circuit integrat MMC4066, am folosit in montaj doar doua swith din patru cate au circuitul).
In pasul 1 S2 este inchis iar S1 deschis si de asemeni (QA=1) intrarea LOAD are acum "1" logic si blocheaza intrarile sa nu mai primeasca impulsuri de tact de la oscilator P2P3P4.
In pasul 0 trenul de impulsuri ultrasonic provenit de la oscilatorul IC1 trec prin S1 (inchis) si ajung la traductorul piezoelectric care emite un sunet ultrasonor de 48kHz.
In pasul 1 S2 este inchis si lasa sa treaca semnalul S receptat de traductor la amplificatorul operational IC2. Amplificarea semnalului se regleaza din potentiometrul P1 astfel incat in nodul A sa avem 5V.
Impulsul S de la iesirea amplificatorului operational IC3 este distribuit astfel: o data este inversat cu P5 pentru a trece iesirea portii P10 din "0" logic in "1" logic pentru a opri procesul de numarare format cu circuitele integrate IC4, IC5 si IC6 conectate in cascada; pe de alta parte impulsul merge la intrarea de setare a circuitelor IC7 si IC8 casa culeaga informatiile de la intrarea provenita de la numaratoare (IC4, IC5 si IC6) si de a le transporta la iesire pentru a fi decodificate (cu BCD: IC9, IC10 si IC11). Circuitele IC7 si IC8 mai au rolul si de registre adica sa pastreze informatia la iesire pana la un alt impuls de setare ("1" logic).
Tot in pasul 0, starea de "0" logic de la iesirea QA a lui IC3 mai ajunge si la portile (P3 P4) si determina trecerea iesirii portii P10 din "1" logic (initial) in "0" logic si astfel incepe procesul efectiv de numarare, adica cand traductorul incepe sa emita semnalul ultrasonic incepe si procesul de numarare si acesta se opreste cand primeste impulsul S receptionat de traductor.
Numarand impulsurile provenite de la oscilatorul P6P7P8 care preced impulsul S si determina distanta de la traductor la suprafata lichidului.
Am presupus viteza sunetului ultrasonor aproximativ 340m/s si am calculat cu aproximatie ca sunetul parcurge 1m timp de 2,9ms.
Presupunem ca suprafata lichidului se afla la o distanta de 1m fata de traductor. De fapt acest timp de 2,9ms trebuie sa-l inmultim cu doi deoarece timpul pe care il parcurge sunetul este dublu adica de la traductor la suprafata lichidului si inapoi la traductor.
In acest timp de 5,8ms de la inceputul emisiei si de asemeni inceputul receptiei oscilatorul trebuie sa transmita numaratoarelor (IC4, IC5 IC6) 100 de impulsuri iar numarate dau chiar 100cm.
Perioada impulsului oscilatorului (P6, P7 si P8) este urmatorul:
Practic am prevazut oscilatorul cu un potentiometru pentru a regla frecventa astfel incat de la inceputul emisiei si pana la inceputul receptiei oscilatorul sa transmita 100 de impulsuri.
Eficienta montajului:
am calculat perioada de emisie mai mica de 5,8ms adica de 1ms;
montajul prezentat nu masoara nivelul lichidului ci spatiul gol al rezervorului: de la 0,2 9,99m.
pentru a masura nivelul de lichid numaratoarele montate in cascada sunt conectate sa numere inapoi adica: impulsurile de la oscilator (P6P7P8) sa intre la pinul 4 IC4 (DOWN) al iesirii BORROW pinul 12 la pinul 4 IC5 si iesirea acestuia pinul 12 la pinul 4 IC6.
PREZENTAREA COMPONENTELOR
Prezentarea decodificatorului BCD cu 7 segmente:
Afisajele cu 7 segmente poate fi de doua feluri:
cu leduri;
cu cristale lichide.
Fiecare led se aprinde daca pe intrarea respectiva (in anod) primeste "1" logic (5V). Exista si afisaj cu anod comun la care acesta se leaga la Vcc iar comanda se da prin "0" logic.
Tabelul de adevar:
|
D |
C |
B |
A |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Decodificatoarele pentru afisajele cu cristale lichide sunt similare ca logica.
Prezentarea numaratoarelor sincrone CDB74190 si CDB74191:
Caracteristici:
sunt memorii sincrone de 4 biti;
intrari active pe front pozitiv;
ENABLE activ in "0" logic;
intrari de date I0.I3
comandate de 
;
intrare
de comanda a modului de numarare 
.
iesire MAX/MIN=1
pentru 
Observatie: Pentru cascadarea comoda mai are o iesire RIPPLE COUNT ENABLE (RCE)
care este "0" cand MAX/MIN=1 si 
=0.
Pe RCE apare un front pozitiv la trecerea din 9 in 0 pentru numaratorul decadic sau din 15 in 0 pentru numaratorul binar.
Intrarile I0.I3 permit introducerea combinatiilor binare de la care incepe numararea.
Prezentarea registrului paralel:
Indiferent de momentul sosirii informatiei la intrarile I0.I3 ea va fi livrata la iesire sincron, pe frontul negativ CLK la iesirile Q0.Q3.
si 
permit comutarea
conform intrarilor. Ia in considerare datele de la IN pentru a le transmite la OUT
numai cand ==0.
si 
pot determina trecerea
iesirilor in starea High Z cand una
din ele este in "1".
BIBLIOGRAFIE
Ø Vezeanu P.- "Masurarea nivelului in tehnica" - Editura Tehnica, Bucuresti, 1965;
Ø Kuznetov O. A. - "Controlul automat al nivelului de separatie a doua medii" - Editura Tehnica, Bucuresti, 1966;
Ø Negoita C., Ivan M. - "Aparate electronice pentru masurarea marimilor geometrice" - Editura Tehnica, Bucuresti, 1970;
Ø Vladescu M. - "Masurari prin ultrasunete" - Edituta Tehnica, 1969.
OBSERVATII
|
