Transmissor ultrassônico de nível - TUN21-K
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Medição contínua e sem contato. Utilize o TUN21-K para medir o nível de fluídos líquidos, pastosos e de partículas pequenas.
Característica importantes
- Exibição do nível e da distância do líquido;
- Detecção automática de interferência elétrica no local e supressão de interferência;
- Sensor de temperatura interno integrado e compensação de temperatura em tempo real para
- velocidade do som;
- Suporte à simulação de corrente de 4-20 mA, teste de comunicação RS485 e outras funções;
- Use as teclas para realizar a configuração de parâmetros no local;
- Todas as linhas de entrada e saída têm proteção contra sobretensão e sobrecorrente;
- Medição sem contato e longa vida útil;
Especificações de Medição
Especificações de Medição
| Meio de Medição |
Distância Máxima de Medição (5m) |
Distância Máxima de Medição (10m) |
Distância Máxima de Medição (15m) |
Distância Máxima de Medição (20m) |
| Líquidos e Fluídos |
5m |
10m |
15m |
20m |
| Alta Temperatura com Vapor de Água |
3m |
6m |
9m |
12m |
| Sólido (Partícula > 4mm)* |
2m |
4m |
6m |
8m |
*Observação: A distância máxima de medição do medidor de nível ultrassônico é afetada pelas condições operacionais. Os dados da tabela acima são apenas para referência.
Ultrassom é o som em frequência superior à que o ouvido humano pode escutar. O ouvido humano consegue escutar até 20 kHz, são consideradas ultrassônicas as frequências superiores aos 20 kHz.
Ondas ultrassônicas são utilizadas na indústria para medir o nível de líquidos e sólidos sem a necessidade de contato com o produto medido, sendo ideais para a medição de materiais corrosivos e de alta temperatura.
O ultrassom aplicado na medição de nível normalmente está na faixa de 40 a 200 kHz. O ultrassom detecta objetos pelo mesmo princípio do radar, ou seja, pulsos ultrassônicos são emitidos na direção do objeto e a distância é calculada pelo tempo que o som leva para ser refletido de volta. Morcegos utilizam o mesmo princípio para guiarem seu voo.
O nível é calculado com base no tempo medido entre a emissão do pulso e a recepção da onda refletida. Ao nível do mar em temperatura de 20° C a velocidade do som é 344 m/s.
No exemplo da figura, um transmissor de nível ultrassônico é fixado no topo de um tanque parcialmente cheio de líquido. O nível de referência para todas as medições é o fundo do tanque. O nível medido será o da superfície do líquido que está a uma certa distância do sensor ultrassônico de nível. Sinais de pulso ultrassônicos são transmitidos pelo transmissor e refletidos de volta para o sensor.
O tempo de viagem do pulso ultrassônico do sensor até a superfície do líquido e de volta para o sensor é calculado e dividido por dois Conhecendo a velocidade do som para as condições de temperatura e pressão, o equipamento transmissor de nível calcula o nível. O resultado final da unidade de medição pode ser centímetros, pés, polegadas, etc.
Distância do sensor ao líquido = Velocidade do som x Tempo de transito / 2
Problemas práticos de projeto do transmissor ultrassônico de nível
- O princípio de medição acima parece bastante simples e direto na teoria. Na prática, existem algumas dificuldades técnicas a serem consideradas para se obter uma leitura correta do nível.
- A velocidade do som muda devido à variação da temperatura do ar. É necessário um sensor de temperatura integrado para compensar alterações na velocidade do som devido a variações de temperatura.
- Alguns ecos de interferência desenvolvidos por bordas e superfícies refletoras, causam erro na medição. Isso pode ser resolvido pelo software do transmissor, normalmente denominado supressão de eco de interferência.
- A calibração do transmissor é crucial. A precisão da medição depende da precisão da calibração. A distância vazia e o intervalo de medição devem ser determinados corretamente na instalação e ajuste do transmissor.
- O trânsito do sinal ultrassônico não permite medição precisa em distância muito curta. Por isso, considere a distância de bloqueio indicada pelo fabricante do equipamento. Esta distância não deve nunca ser ultrapassada pelo líquido medido.
Estrutura básica de um transdutor ultrassônico
Sensor ultrassônico é o coração do instrumento transmissor de nível ultrassônico.
Este sensor converterá energia elétrica em ondas de ultrassom. Cristais piezoelétricos são usados para esse processo de conversão.
Os cristais piezoelétricos oscilarão em altas frequências quando energia elétrica é aplicada a ele.
O contrário também é verdade. Esses cristais piezoelétricos gerarão sinais elétricos no recebimento do ultrassom. Esses sensores são capazes de enviar ultra-som para um objeto e receber o eco desenvolvido pelo objeto.
O eco é convertido em energia elétrica para processamento posterior pelo circuito de controle.
Diagrama em blocos do transmissor ultrassônico de nível típico
Observe o bloco diagrama da figura. Um circuito de controle baseado em micro controlador monitora todas as atividades do transmissor ultrassônico de nível.
Existem dois circuitos, uma para transmitir os pulsos e outro para receber os pulsos refletidos. Os pulsos gerados pelo transmissor são convertido em pulsos de ultrassom pelo transdutor ultrassônico (transmissor) e direcionado para o objeto. Os pulsos de ultrassom são refletidos de volta como um sinal de eco no sensor ultrassônico (receptor). O receptor converte esse pulso ultrassônico em um pulso de sinal elétrico através do circuito receptor de pulsos.
O tempo decorrido ou o tempo de reflexão é medido pelo contador. Esse tempo decorrido é proporcional a distância do sensor de nível ao objeto. Esse tempo decorrido é convertido em nível pelo circuito de controle. Existe um circuito gerador de temporização que é usado para sincronizar todas as funções no sistema de medição de nível ultrassônico.
O nível é finalmente convertido em sinal 4 a 20mA, sendo o valor de 4mA indicador do nível mínimo e o 20mA indicador do nível máximo.
Vantagens do transmissor ultrassônico de nível
O transmissor de nível ultrassônico não possui partes móveis e pode medir o nível sem fazer contato físico com o objeto. Essa característica típica do transmissor é útil para medir níveis em tanques com produtos químicos corrosivos, perigosos e em alta temperatura. A precisão da leitura permanece inalterada mesmo após alterações na composição química ou na constante dielétrica dos materiais nos fluidos do processo.
Limitações do transmissor ultrassônico de nível
Os transmissores de nível ultrassônico são os melhores dispositivos de medição de nível em que o eco recebido do ultrassom é de qualidade aceitável. Não é tão conveniente se a profundidade do tanque for alta ou se o eco for absorvido ou disperso. O objeto não deve ser do tipo absorvente de som. Também não é adequado para tanques com muita fumaça ou umidade de alta densidade.
Instalação
- O transmissor ultrassônico é instalado no topo do reservatório, acima do nível máximo do líquido. Os pulsos ultrassônicos são emitidos pelo transmissor e refletidos pela superfície do líquido.
- O líquido não pode tocar no instrumento.
- Instale o instrumento perpendicular à superfície do líquido medido.
- A sonda deve manter uma certa distância da parede do tubo (mais de 30 cm).
- Evite que o sinal seja refletido por objetos e superfícies que provoquem leituras falsas do nível.
Vantagens do transmissor ultrassônico de nível
O transmissor de nível ultrassônico não possui partes móveis e pode medir o nível sem fazer contato físico com o objeto. Essa característica típica do transmissor é útil para medir níveis em tanques com produtos químicos corrosivos, perigosos ou em alta temperatura. A precisão da leitura permanece inalterada mesmo após alterações na composição química ou na constante dielétrica dos materiais nos fluidos do processo.
Limitações do transmissor ultrassônico de nível
Os transmissores de nível ultrassônico são os melhores dispositivos de medição de nível em que o eco recebido do ultrassom é de qualidade aceitável. Não são tão convenientes se a profundidade do tanque for alta ou se o eco for absorvido ou disperso por superfícies refletoras. O objeto não deve ser do tipo absorvente de som. Também não é adequado para tanques com muita fumaça ou umidade de alta densidade.
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