- 레벨센서 개요
- 테크놀러지 개요
테크놀러지 개요 - 레벨 센서
임피던스 분광법
침전물 및 거품은 종종 신뢰있는 레벨 검출을 어렵게 합니다. 임피던스 분광법 테크놀러지는 50…200 MHz 레인지의 주파수 대역에서 전기와 자기장 강도를 측정합니다. 각 매체는 평가에 사용되는 서로 다른 전기적 특성을 보유합니다. 각 포인트에서 세 가지 측정이 수행됩니다:
- 전자 자기장의 감쇠 (댐핑)
- 전기장의 전도도 (전류를 전도할 수 있는 역량)
- 자기장 유전율 (입자 편광 역량)
매체가 존재하는 경우, 이러한 측정값은 프로파일과 일치합니다. 매체가 없거나 잔여물만 있는 경우, 측정값이 일치하지 않습니다. 측정된 프로파일이 녹색 스위칭 영역에 있는 경우, 센서의 출력이 상태를 바꿉니다.
매체가 존재하지 않음: 상기 이미지는 매체가 센서 팁을 덮지 않은 상황을 보여줍니다. 감쇠, 전도도 및 유전율이 낮습니다. 서명 프로파일이 스위칭 영역 외부에 있습니다.
매체가 존재함: 다음 이미지는 매체가 센서 팁에 있을 때의 프로파일을 보여줍니다. 감쇠, 전도도 및 유전율이 모두 높고 측정된 프로파일이 스위칭 영역 내에 있습니다. 출력이 상태를 변경합니다.
잔류물 있음: 잔여물이 팁만 덮고 있는 경우, 매체의 흔적이 존재하기 때문에 전도도와 유전율이 높습니다. 그러나 매체의 양이 적기 때문에 감쇠는 낮습니다. 프로파일이 스위칭 영역 밖에 있고 출력이 상태를 변경하지 않습니다.
매체마다 프로파일이 다릅니다. IO-Link를 사용하여 매체의 프로세스 값을 평가하므로, 예를 들어 오일 대 물, 전유 대 2% 우유 등 물체를 구분할 수 있습니다.
특징:
- 잔류물 및 거품의 억제
- 사각지대 없는 씰링 컨셉을 가진 PEEK 센서 팁은 3A 요구사항을 충족시킴
- 스텐레스 하우징으로 견고함
모든 버전은 프로그래밍이 가능하지만, 공장설정 상태는 수성분 매체, 오일 기반 / 분말 매체 및 설탕 함량이 높은 매체에 사용할 수 있습니다.
유도파 레이더 (GWR)
GWR 작동 원리는 나노초(마이크로파) 레인지의 전자기 펄스를 사용합니다. 센서 헤드는 펄스를 전송하고, 펄스는 금속 프로브 (가이드)를 따라 이동합니다. 마이크로파 펄스가 매체에 닿으면 반사되어 금속 프로브에 의해 수집되고 센서 헤드로 유도됩니다. 투광 펄스와 수신 펄스 (time-of-flight) 간의 시간 차이는 거리 측정에 정비례합니다.
레이더 펄스를 적절하게 런칭하기 위하여 직경이 최소 150 mm² 또는 150 mm인 금속 결합 플레이트를 필요로 합니다. 탱크에 금속 뚜껑이 있는 경우, 뚜껑이 런칭 플레이트 역할을 합니다.
상기 이미지는 금속 뚜껑이 있는 탱크를 보여줍니다. 뚜껑이 런칭 플레이트 역할을 하므로 런칭 플레이트가 필요하지 않습니다.
플라스틱 뚜껑을 가진 탱크는 금속 런칭 플레이트가 필요합니다. 표시된 플랜지는 직경이 최소 150 mm 이상입니다.
열린 탱크 또한 런칭 플레이트가 필요합니다. 이를 위하여 쉬운 방법은 플랜지를 금속 앵글에 부착하는 것입니다.
오일 기반 매체의 경우, 유체 표면은 물과 같은 레이더 펄스를 반사하지 않습니다. 시그널을 증폭시키고 수용하기 위하여 동축 튜브 액세서리를 사용해야 합니다.
동축 튜브를 사용하는 경우, 상기된 런칭 플레이트가 필요하지 않습니다. 이렇게 하면 마운팅이 더 쉬워집니다. 그러나 고체, 에멀젼 등으로 인하여 프로브와 동축 튜브 사이에 브릿지 등이 형성되면 레벨 표시가 잘못될 수 있습니다. 동축 튜브는 수성 매체에도 사용 가능하며, 프로브 길이에 따라 단축될 수 있습니다.
특징:
- 일부 모델의 경우, COP (Clean-Out-of-Place) 어플리케이션에서 사용할 수 있도록 3A 인증 받음
- 일부 모델의 경우, 최대 40 bar의 압력 등급 제공
- 스텐레스 재질 구조
- 먼지, 안개 및 증기에 대한 내구성
정수압
정수압은 액체 기둥에 의해 가해지는 영역별 힘이며, 이는 컨테이너의 높이에만 의존하고 전체 모양이나 볼륨등에는 의존하지 않습니다. 정수압 방정식:
액체의 밀도 그리고 중력 가속도를 알고 있는 경우, 액체의 높이 (또는 레벨)는 정수압 측정에서 결정할 수 있습니다.
정수압의 일반적인 어플리케이션은 밀폐된 탱크에서 액체의 레벨을 측정하는 것입니다. 액체의 산화를 방지하기 위하여 예를 들어 맥주 탱크에 있는 CO2와 같은 불활성 가스 충전을 사용할 수 있습니다. 이 경우, 두 개의 압력 센서를 사용하여 차압을 계산할 수 있습니다. 상단부 센서는 가스 압력을 측정하고, 하단부 센서는 액체로 인한 가스 압력과 액체를 통한 압력을 측정합니다. 액체의 압력 (따라서 액체 레벨)은 두 측정값 차이입니다.
정전용량형 연속적 레벨 (Lxxxxx 아티클 번호)
ifm의 LK 및 LT 연속적 레벨 센서는 적재 및 다중화된 16개의 개별 정전용량형 센서로 구성됩니다.
각 셀은 주변 환경을 평가하여 매체로 덮여 있는지 여부를 확인합니다. 마이크로프로세서는 16개의 셀을 모두 평가하여 매체 레벨을 결정합니다.
LK 및 LT 제품군에는 오버플로우 방지 기능이 내장되어 있습니다. 오버플로우를 모니터링하는 알고리즘은 일반 레벨 측정과 무관합니다. 이렇게 하면 출력이 원하는대로 전환되지 못하고 레벨이 계속 상승할 경우 오버플로 보호 기능이 출력을 강제로 스위칭합니다.
또한 LT 시리즈는 매체 온도에 대해 별도의 출력을 제공합니다.
레이더
디바이스는 FMCW 방식 (FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave)에 따라 작동합니다. GHz 범위의 전자기 펄스는 77 GHz와 81 GHz 사이에서 지속적으로 변화하는 주파수에서 매체로 전송됩니다. 트랜스미터가 전송된 신호의 주파수를 지속적으로 변경하므로 전송된 시그널과 반사된 시그널 사이에 주파수 차이가 있습니다. 여기에서 전송된 시그널 주파수에서 반사된 시그널 주파수를 빼면 레벨 거리에 비례하는 저주파 시그널이 생성됩니다. 이 시그널은 빠르고 신뢰성 있으며 매우 정확한 레벨 측정을 위해 추가로 처리됩니다.
80GHz의 장점은 무엇입니까?
안테나 크기와 주파수는 레이더 센서의 레인지 분해능과 정확도에 결정적인 영향을 미치는 두 가지 주요 요소입니다. 기본적으로:
- 안테나가 작을수록 레이더 개방각도가 커집니다.
- 주파수가 높을수록 파장은 짧아집니다.
그림은 다음을 보여줍니다: 고주파 80GHz 기술을 통해 작은 안테나 크기로 비교적 작은 개방 각도를 구현할 수 있습니다.
더 많은 시그널, 더 적은 간섭
작은 개방 각도를 통해 강한 신호에 더 높은 초점을 맞추면 센서에 대한 반사가 증가므로 유전율이 낮은 매체를 감지할 수 있습니다. 또한 고초점은 신호 간섭을 유발할 수 있는 교반기 및 제트 클리너의 감지를 방지합니다.
전체 탱크 높이의 고해상도 및 정확한 레벨 측정
산업용 레벨 감지와 같은 어플리케이션의 경우, 레인지 정확도 (밀리미터 단위까지)가 핵심 우선 순위입니다. 측정의 정확도와 범위 분해능 (즉, 레벨에 대한 변화가 감지되는 정도)은 방출되는 주파수에 따라 달라집니다. 77 ~ 81GHz 대역에서 사용할 수 있는 넓은 대역폭으로 범위 측정이 매우 정확합니다. 80GHz 레이더 센서는 24GHz 레이더에 비해 범위 해상도 및 정확도에서 20배 더 뛰어난 성능을 제공합니다. 또한 높은 해상도는 탱크 바닥의 원치 않는 반사로부터 유체 레벨을 분리하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 센서는 전체 탱크 높이에서 유체 레벨을 정확하게 측정하여 탱크 바닥의 사각지대를 최소화할 수 있습니다. 그리고 해상도가 높으면 측정가능한 최소 거리가 향상되므로 탱크가 가득 찼을 때 탱크 맨 위까지 유체 레벨을 측정하는 데 도움이 됩니다.