کنتورهای جریان، سنسورهای جریان و فلومترها دستگاه های محبوبی برای اندازه گیری جریان هستند. با این حال، این مقاله روش های جایگزین، مانند تشخیص سطح اولتراسونیک و نوار مقاومتی را مورد بحث قرار می دهد.

کنتور جریان، سنسور جریان و فلومتر

اندازه گیری مقدار مایع در یک ظرف می تواند به روش های مختلفی انجام شود. در مقاله قبلی ، در مورد استفاده از سنسور جریان یا فلومتر متصل به یک سیستم کنترل برای محاسبه کل حجمی که در یک زمان خاص عبور کرده است صحبت کردم. در این مقاله، من روش‌های غیر سنتی را برای اندازه‌گیری حجم کل در یک ظرف به جای کنتور و سنسور جریان نشان می‌دهم .

با استفاده از نرخ جریان، می توانیم حجم داخل یک ظرف را فرض کنیم. یک کنتور جریان ، همراه با یک سنسور جریان، روش دیگری برای اندازه گیری مقدار جریان ورودی یا خروجی از یک مخزن است. این روش ها جریان را در یک لوله اندازه گیری می کنند. اگر آن لوله به یک مخزن متصل باشد، می توانیم مقدار محصول را در یک ظرف فرض کنیم یا از آن خارج شده است. 

مشکلات حجم در مقابل جریان

یکی از مشکلات استفاده از جریان برای محاسبه حجم، موقعیت سنسور است. سنسورهای جریان و فلومترها به مقدار مشخصی لوله مستقیم در بالادست و پایین دست فرآیند نیاز دارند. استاندارد صنعت 10 قطر بالادست و پنج قطر پایین دست است. 

این بخش های لوله نمی توانند هیچ گونه زانویی، سه راهی یا محدودیتی از هر نوع داشته باشند. این امر اندازه گیری دقیق جریان بدون مزاحمت را تضمین می کند. طراحی این مقدار لوله مستقیم افقی در یک سیستم می تواند مشکل ساز باشد. 

گاهی اوقات، مخزن ها از چندین پورت پر می شوند و داشتن سنسورهای جریان یا فلومترهای متعدد می تواند بسیار گران باشد. در موارد دیگر، محصولی که از طریق لوله ها جریان می یابد، با فلومترها به خوبی کار نمی کند یا ماده ای است که با مواد مورد استفاده در فلومترها و سنسورها ارتباط برقرار نمی کند. 

خوشبختانه، امروزه انتخاب های مختلفی برای اندازه گیری حجم یک مخزن داریم. 

روش های جایگزین برای تشخیص حجم

تشخیص سطح اولتراسونیک

یک سنسور اولتراسونیک یک موج صوتی اولتراسونیک می فرستد و زمان پاسخ سیگنال را اندازه گیری می کند. هر چه مدت زمان بیشتری طول بکشد تا سیگنال به حسگر بازگردد، طول بیشتر می شود. هنگامی که سطح محصول را در یک ظرف بدانیم، می توانیم حجم یا درصد ظرف پر شده را تعیین کنیم. 

مزیت استفاده از سنسور اولتراسونیک این است که مهم نیست محصول چقدر خورنده یا ساینده باشد—هیچ چیزی به سنسور برخورد نمی کند. نکته منفی این است که سیگنال به دما، باد و فشار حساس است. شرکت هایی مانند Hawk Measurement راه حل هایی مانند استفاده از فناوری مایکروویو برای این مشکل ایجاد می کنند. سیگنال های مایکروویو مانند امواج مافوق صوت به دما یا فشار حساس نیستند.

نوار مقاومتی

در حالی که سنسورهای اولتراسونیک در بسیاری از شرایط قابل استفاده هستند، اما محدودیت هایی دارند. اگر پروژه شما به سنسور اولتراسونیک گران قیمت نیاز ندارد یا مقدار کمی مایع برای اندازه گیری دارید، یک محلول نوار مقاومتی ممکن است کارساز باشد. 

نوار مقاومتی یا نوار سطح مایع، فشاری را که سیال بر روی نوار وارد می‌کند، اندازه‌گیری می‌کند – دقیقاً مانند نحوه اندازه‌گیری وزن جسمی که روی آن یک لودسل قرار دارد. با افزایش حجم سیال، فشار روی نوار نیز افزایش می یابد و مقاومت الکتریکی کاهش می یابد. 

با اعمال ولتاژ از طریق این مقاومت و اندازه گیری ولتاژ از نوار، می توانیم حجم ظرف را تعیین کنیم. مقداری مقیاس گذاری در سیستم کنترل برای نشان دادن حجم در واحدهای مهندسی لازم است، اما چون تغییر مقاومت خطی است، می توانیم از فرمول ساده y=mx+b استفاده کنیم. 

نوار باید در محلول باشد تا سطح را اندازه گیری کند، بنابراین بسته به محلول، ممکن است با موادی که نوار از آن ساخته شده است، سازگار نباشد. دما نیز یک عامل است. مثال فوق دارای درجه بندی دمایی 9- تا 60 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این، نوار مقاومتی معمولاً خیلی طولانی نیست، معمولاً حدود 400 میلی متر است. 

سنسور شناور سطح پیوسته

سنسور سطح شناور معمولاً از سوئیچ‌های نی و مقاومت‌هایی در داخل یک لوله ساخته می‌شود که موقعیت شناور را در خارج از لوله می‌خواند. همانطور که شناور با سطح بالا و پایین می رود، مقاومت درون سنسور مشابه نوار سطح تغییر می کند. 

مقیاس بندی مشابه در سیستم کنترل مورد نیاز است. برخلاف نوار سطح، سنسور شناور سطح معمولا یک خروجی آنالوگ دارد که می تواند به سرعت در یک PLC یا میکروکنترلر مقیاس بندی شود. بیشتر شناورهای سطح از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند، بنابراین از محلولی که در آن غوطه ور می شوند تأثیری نمی گذارند. به دلیل خروجی آنالوگ، سنسورهای شناور را می توان به راحتی به یک پانل متر متصل کرد که نیازی به سیستم کنترل یا برنامه ریزی ندارد. 

انتخاب دستگاه مناسب اندازه گیری سیالات

روش های مختلفی برای اندازه گیری حجم وجود دارد. این مقاله چند مورد را پوشش می دهد. 

در نهایت، پروژه و نوع محصول مهم ترین عامل در تصمیم گیری برای انتخاب گزینه خواهد بود. برخی از سنسورها نسبت به سایرین آسان‌تر مقیاس‌پذیر و به یک سیستم کنترل متصل می‌شوند. 

هر روشی را که انتخاب می کنید، مطمئن شوید که سیستم کنترل شما سیگنال را به درستی می خواند و دقت سنسور با نیازهای پروژه شما مطابقت دارد.