A continuous Water-Level Sensor Based on Load Cell and Floating Pipe


Download 0.58 Mb.
Sana09.09.2022
Hajmi0.58 Mb.
#803184
Bog'liq
A Continuous Water
takrorlanuvchi, SINF NUMERI, 1xBet, 1-ON-MODDA TUZILISHI, 1-ON-MODDA TUZILISHI, 6 класс контр диктант 6, seminar

A Continuous Water-Level Sensor Based on Load Cell and Floating Pipe

Xulosa


Hozirgi vaqtda zamonaviy jamiyatlar uchun suv sathi katta ahamiyatga ega. Suyuqlik darajasini aniqlashning mavjud tizimlari monitoring tizimlarining turli sohalarida keng qo'llanilgan. Ultrasonik o'lchagich va radar o'lchagich oldingi uskunadagi suzuvchi va bosim o'lchagichni almashtirish uchun qabul qilingan. Shu bilan birga, suv sathidan ogohlantirish tizimi barqarorlik, yuqori aniqlik va arzon narxga ega bo'lishi kerak. Shunday qilib, ushbu maqolada suv sathining aniq o'lchash tizimini ta'minlash uchun yuk xujayrasi va suzuvchi tanasi bilan jihozlangan suv sathi sensori o'rnatilgan oddiy tizimning prototipi taqdim etilgan. Biz taklif qilayotgan tizim osonlik bilan 1 mm darajadagi piksellar sonini beradi. Yog'ingarchilik miqdori me'yoriy suv sathidan oshib ketganda, masofadan foydalanuvchilar ogohlantirish xabari oladilar. Kelajakda, odamlar suv toshqini oldidan ogohlantiruvchi xabarlar bilan jihozlangan bo'lishi, odamlarga suv toshqinidan evakuatsiya qilish uchun ko'proq vaqt beradi.

Kalit so'zlar: - suv, suv sathi, sensor, yuk kamerasi


Kirish


Suyuqlik darajasi sensori tizimlarining keng assortimenti haqida xabar berilgan va qisman tijoratlashtirilgan. Eng keng tarqalgan kontaktsiz suv sathi sensori ultratovushli sensorlardir, chunki ular kontaktsiz suv sathini o'lchash tizimlari. [1] Biroq, ultratovushli datchiklar havo harorati o'zgarishiga ta'sir qiladi va ular suzuvchi shakllar yoki qoldiqlarni aks ettirishi mumkin. Radar suv sathini kuzatish uchun ham ishlatiladi [2]; Ultrasonik sensorlardan farqli o'laroq, radar atrof -muhit haroratiga sezgir emas, lekin u ultratovushli sensorlarga qaraganda ancha qimmat. Suv toshqinlarini kuzatish uchun kameraga asoslangan suv sathi texnologiyasi namoyish etildi. [3,4] Texnika tasvirni qayta ishlash va tahlil qilish uchun yanada murakkab algoritmlarni talab qiladi. Suv sathining o'lchami suyuqlikning o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqqan holda ishlatilishi mumkin; o'tkazuvchanlik, o'tkazuvchanlik va o'tkazuvchanlik kabi. Suyuqlik darajasini o'lchash uchun ishlab chiqilgan sensorlardan biri bu sig'im sensori. [5,6] Darajani o'lchash aniqligiga harorat, bosim va namlik kabi atrof -muhit omillari ta'sir ko'rsatadi. Vaqt-maydon reflektometriyasi (TDR)-bu elektromagnit impulslarni o'tkazgich probi bo'ylab uzatish orqali suv sathini aniqlash uchun o'lchov usuli [7,8]. TDR analizatori suv sathini aniqlash uchun puls emissiyasidan tortib qabul qilishgacha bo'lgan vaqtni o'lchaydi. TDR analizatori to'liq aniq, ammo qimmat. Konsolning egilishidan kelib chiqadigan to'lqin uzunligi siljishiga ega bo'lgan tolali Bragg grating (FBG) suyuq sathli sensorlar suyuqlik darajasining o'zgarishi paytida FBG bilan o'rnatiladi [9,10]. Optik tolalarni osongina olish mumkin
o'rnating, chunki ular mis asosidagi simlarga qaraganda kichikroq, engilroq va egiluvchan. Biroq, FBG sensorining haroratga bog'liqligini bartaraf etish qiyin.
Umuman olganda, kontaktli suv sathini sezish texnikasi kontaktsizga qaraganda ancha aniqroq. Afsuski, kontaktli suv sathining datchiklari korroziya, ifloslanish, suv toshqini va boshqalar bilan zararlanishi mumkin. Shuning uchun, biz ushbu tadqiqotda yuk xujayrasi va yopuvchi suzuvchi quvurli yangi suv sathi sensori taklif qilamiz. Suv suzuvchi jismga tegsa, suzuvchi kuch suzuvchi tanada ishlaydi va yuk xujayrasini vertikal ravishda itaradi. Yuk xujayralari tez va aniq o'lchash uchun ishlatiladi. Boshqa sensorlar bilan taqqoslaganda, yuk xujayralari nisbatan arzonroq va xizmat muddati ancha yuqori. Bundan tashqari, ko'tarilish kuchi suv zichligiga va suv sathi bilan yopuvchi suzuvchi trubaning pastki qismigacha bo'lgan masofaga to'g'ridan to'g'ri proportsionaldir. Shuning uchun, suv sathini yuk xujayrasi bilan ko'tarilish kuchini o'lchash orqali aniqlash mumkin. Asosiy sezuvchi element, ya'ni yuk xujayrasi suv bilan bevosita aloqada emas, shuning uchun uning ishlash muddati uzaytirilishi mumkin. Qoplamali suzuvchi quvur suvga botiriladi, lekin PVX quvurlari, ayniqsa, arzon, shuning uchun uni sindirganda almashtirish oson.
I. SUV-DARAJA-MONITORING ARXITEKTURA TIZIMI 1-rasmda biz taklif qilayotgan prototipning arxitekturasi ko'rsatilgan.
suv sathini nazorat qilish tizimi. Parallel nurli suv o'tkazmaydigan yuk xujayrasi (TAL201A, HT Sensor Technology) o'rnatish juda oson; yuk xujayrasi M6 vintlari yordamida tayanch tuzilishi va qattiq taglik plastinkasiga o'rnatildi. Polivinilxloridli (PVX) suv quvuridan yasalgan yopiq suzuvchi quvur yuk xujayrasining boshqa tomoniga M6 vintlari bilan o'rnatildi. TAL201A Wheatstone ko'prigi konfiguratsiyasida 4 ta kuchlanish o'lchagichidan iborat bo'lib, to'rt yadroli PVX simi bilan RJ50 uzilish taxtalariga (10P10C) ulangan. Keyin biz ma'lumotlarni yig'ish qurilmasiga (NI USB-9237, National Instruments) ulanish uchun RJ50 kabelidan foydalanganmiz. Oddiy veb -serverni yaratish uchun LabVIEW dasturidan (National Instruments) foydalangan holda, foydalanuvchi iPad yoki iPhone kabi mobil qurilmalarda maxsus ilova (NI ma'lumotlar paneli, National Instruments) orqali suv sathini masofadan turib kuzatishi mumkin.
II. Tajribalar

A. Suv sathining sensori dizayni


Yuk xujayrasining aniqligiga ta'sir etuvchi omillar nol muvozanat va oraliqqa chiziqli bo'lmaganlik, histerezis xatosi, takrorlanish va harorat ta'siridir. Biz yuk xujayrasini birlashgan xatolikdan ham hisoblashimiz mumkin. TAL201A yuk xujayrasining umumiy xatosi 0,03 FS% ni tashkil qiladi, uning massasi 10 kg, ya'ni aniqligi 3 g. Umuman olganda, suv sathining sensori uchun taxminan 1 sm vertikal piksellar sonini ishlatish mumkin suv toshqini haqida ogohlantirish tizimi. Yuk xujayrasining aniqligi cheklanganligi sababli, suv sathi 1 sm ga oshganda, kamida 3 g sotib olish kuchi hosil bo'ladi. Suv sathining mustahkam sensori ishlab chiqish uchun, biz suv sathining sensori signal-to-shovqin nisbati (SNR) kamida 5 ga yetishi mumkin deb taxmin qildik. sm2. Biroq, bozor hajmiga mos keladigan PVX quvurini topish mumkin emas. Shuning uchun, bu ishda biz tashqi diametri 4,8 sm bo'lgan PVX quvuridan foydalanamiz va sirt maydoni 18,1 sm2.

Shakl. 1. Suv sathini kuzatish tizimi.

B. yuk xujayrasini kalibrlash


Prototipli yuk xujayrasini kalibrlash usuli ma'lum bo'lgan kattalikdagi yuklamadan foydalanadi. Nolinchi ofset hech qanday yuklamasdan bajarildi, bu esa statik kuchlanishli ko'prik ko'prigi nomutanosibligini olib tashladi. 2-rasmdagi kalibrlash egri chizig'i yuk xujayrasi signalini ma'lum standart og'irliklarga (OIML sinfi F2) 1-100 g gacha chizish orqali olingan. Qolaversa, olingan ma'lumotlar chiziqli o'rnatilganda, kalibrlash uchun tenglama y = 0.187x 0.043 ga teng bo'ladi, bu erda y - DVdagi yuk xujayrasi signallari va x - g da qo'llaniladigan og'irlik.

Shakl. 2. Yuk xujayrasi signalini ma'lum bo'lgan bilan bog'lash uchun yuk xujayrasini kalibrlash
og'irliklar.
III. Natijalar

A. Suv sathining datchigini kalibrlash va baholash


Taklif qilinayotgan suv sathi sensori kalibrlandi va uning ishlashi birinchi navbatda plastik gradusli tsilindrda baholandi. Kalibrlash va baholashdan so'ng, suv toshqini holati va suv oqimi sharoitlarini simulyatsiya qilish uchun, tajribalar Milliy Chiao Tung universiteti qurilish muhandisligi bo'limining aylanma suv idishida o'tkazildi. Bu tajribada biz 3 -rasmda ko'rsatilgandek asbob -uskunalarni laboratoriyada yig'amiz. Tashqi trubka orqali o'tadigan suv 3 -a (a) rasmda ko'rsatilgandek ichki naychani suv sathini yaxshilash uchun himoya qiladi. Bir vaqtning o'zida biz suv sathini qayd etuvchi (U20L-01, OHBO) va 3-rasmda ko'rsatilgandek yuk xujayralarini taqqoslashni qo'lladik (b).

Shakl. 3. Oqayotgan suv uchun tajriba o'lchovlari.

B. Tugallangan silindr bo'yicha o'lchovlar
Yuk xujayrasi va PVX trubkasi uchun plastmassali silindrli eksperiment bilan baholangan suv sathi parametri 4 -rasm (a) ning yuqori chap tomonida ko'rsatilgan. 4 -rasm (a) suv sathini 1 sm aniqlikda aniq aniqlash mumkinligini ko'rsatadi. 4 -rasm (a) shuni ko'rsatadiki, platformaning barcha uchastkalari silliq va 4 -rasmning pastki o'ng burchagidagi o'rtacha qiymatdan har bir suv sathida o'rtacha chiqish kuchlanishini olishimiz mumkin. Suv sathi 0 sm dan 33 sm gacha o'zgaradi. Chiziqli armatura yordamida biz suv sathi va tenglamaning chiqish kuchlanish parametrlarini olamiz. Biz yuk xujayrasi signaliga va suv sathiga to'g'ri keladigan tenglamani soddalashtirdik va ushbu maqolada tajriba natijalarini oldik. Chiqish kuchlanishi va suv sathi o'rtasidagi bog'liqlik sezilarli darajada chiziqli (R2 = 1).
Ushbu paragraf har 1 mm suv sathini nazorat qilish uchun tomchilatgichdan foydalanishni ko'rsatadi. Chiqish kuchlanishining o'zgarishini o'lchash uchun biz 4 -rasmda ko'rsatilganidek, odatda 20 ballning harakatlanuvchi o'rtacha qiymatidan foydalanamiz (b). Chiqish kuchlanish diapazoni 1 sm suv sathida taxminan 3,6 mV. 4-rasm (b) 1 mm o'lchamdagi platforma qismidagi har 1 mm suv sathining o'zgarishini aniq ko'rsatadi. Shunday qilib, bu usul samarali tarzda aniqlanadi.

Hgf
C. Oqayotgan suv uchun tajriba
Aylanma suv ombori saqlash idishini oqishini davom ettirmoqda, shuning uchun suv sathi butunlay statik bo'la olmaydi. 5 -rasmdan (a), sekin qiyalik bor va suv sathining o'zgarishini ko'rish uchun darvoza boshqaruvi orqali har bir bosqich. Biz tegishli vaqtni ma'lum vaqt oralig'ida topamiz; suv holatining jami to'qqiz bosqichi bor. HOBO suv sathini yozuvchi - sun'iy talqin qilish uchun gorizontal o'q va o'lchagich o'lchagichini chizish uchun asosiy mos yozuvlar suv sathidir; yuk xujayrasining suv sathi 5 -rasmda (b) ko'rsatilgandek chizilgan vertikal o'qdir. 5 -rasm (b) qiyalikning HOBOga mos kelishini ko'rsatadi va suzuvchi suv sathini o'rganishning maqsadga muvofiqligi tekshiriladi. Dastlabki mos yozuvlar nuqtasi bir xil sharoitda joylashtirilmagan, shuning uchun har xil kesishmalar mavjud.
Shakl. 5. Har xil uskunalar uchun suv sathini o'lchash.

IV. ONLINE MONITORING VA ALARM TIZIMI


Bu tadqiqot suv sathining maqomini olish uchun masofadan boshqarishning oddiy usulini o'rnatadi. Hozirgi vaqtda bu usulning maqsadga muvofiqligi laboratoriyada silindr sathining o'zgarishi uchun sinovdan o'tkazilmoqda. Foydalanuvchi interfeysi ishi atrof -muhit harorati va hozirgi suv sathini o'z ichiga oladi va 6 -rasmda ko'rsatilgandek, suvning signal darajasini belgilaydi. Suv sathi 30 sm ga yetganda, foydalanuvchi suvning masofasini darhol kuzatib, uning yetib kelganligini aniqlashi mumkin. ogohlantirish darajasi.

V. Xulosa


Ushbu tadqiqot asosan Arximed tamoyilidan, tayyor PVX quvurlardan va suv sathini o'lchash uchun yuk kamerasidan foydalanadi. Yuk xujayrasi va suzuvchi naychaga asoslanib, ko'tarilish kuchi suyuqlik darajasining o'zgarishiga chiziqli proportsionaldir. Dastlabki tadqiqotlar natijalari shuni ko'rsatadiki, 1 mm suv sathidagi o'zgarishlarning maqsadga muvofiqligi, uni tushunish va suv sathini darhol nazorat qilish uchun ishlatish mumkin. Bu ideal suv sathidan ogohlantirish tizimi barqaror, yuqori aniqlikka ega va arzon bo'lishi kerak. Tashqi PVX naychalardan foydalanish ichki PVX trubkani suv oqimining tebranish ta'siridan himoya qilishi mumkin, lekin dala holati cho'kindi cho'kmasiga moyil bo'lishi mumkin va boshqa hodisalarni ba'zi omillarni hisobga olish kerak. Kelgusida biz dala tajribalariga murojaat qilamiz, lekin hal qilish uchun ko'plab muammolarni o'rganish davom etadi. Dalada, hujayraning kalibrlanishi atrof -muhit harorati va eritmaning o'zgarishiga ham sezgir.
Download 0.58 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2022
ma'muriyatiga murojaat qiling