Použití tachometrů EZM-4450 pro měření rychlosti pásu a průtoku kapaliny v potrubích

Mnoho lidí si myslí, že tachometr je zařízení pouze pro měření rychlosti otáčení různých rotujících částí – rotorů, hřídelí, kol, disků a tak dále. Například v automobilech jsou otáčkoměry široce používány k měření rychlosti otáčení klikového hřídele motoru. Pokud však máte co do činění s digitálními tachometry s možností škálování, může být seznam aplikací poněkud širší. V tomto článku popíšeme několik alternativních aplikací tachometrů na příkladu multifunkčního digitálního tachometru řady EZM-4450 vyráběného firmou EMKO Electronik a uvedeme příklad výpočtu jeho parametrů pro měření lineárních rychlost pohybu materiálů, jako je fólie, tkanina, dopravní pás, stejně jako rychlost proudění kapaliny v potrubí. V obou příkladech bude rychlost měřena v metrech za sekundu (m/s). Podívejme se nejprve na funkčnost a možnosti rychloměru EZM-4450. Jedná se o digitální univerzál zařízení, které podporuje několik provozních režimů: počítadlo pulzů, časovač, chronometr a otáčkoměr. Funkční schéma je na obrázku 1. V jednom okamžiku může zařízení pracovat pouze v jednom režimu, který je přednastaven pomocí DIP přepínačů. Charakteristickým rysem digitálního časovače EZM-4450 je jeho jednoduchost a flexibilita nastavení, vysokorychlostní počítací vstup se schopností počítat až 10 kHz, schopnost pracovat s libovolnými snímači s výstupem s otevřeným kolektorem typu PNP/NPN nebo „suchým kontaktem“, vestavěný zdroj 12 V DC a přítomnost dvou diskrétních výstupů. Navíc má rozhraní RS-485 s protokolem přenosu dat Modbus RTU. V režimu otáčkoměru zařízení měří čas mezi čely příchozích impulsů a určuje frekvenci pomocí vzorce (1):

v = 1 T v = 1 nad T

kde:
Т — perioda opakování pulzu (viz obrázek 2). Údaje na displeji tachometru jsou určeny vzorcem (2):

Odečet = v ⋅ Pro − 29 ⋅ Pro − 30 Odečet = v cdot Pro-29 cdot Pro-30

kde:
v — je určeno vzorcem (1);
Pro-29 и Pro-30 – nastavitelné násobiče tachometru pro převod pulzní frekvence na uživatelské hodnoty. Rozdíl multiplikátoru Pro-29 z Pro-30 sestává pouze z rozsahu úkolů. Tedy s násobilkou Pro-29 hodnoty jsou nastaveny v rozsahu od 0 do 9999 a multiplikátor Pro-30 – v rozsahu od 0 do 99,9999.

2. Měření rychlosti webu pomocí digitálního tachometru

K dispozici je měřicí a kontrolní stroj pro převíjení látky z role do role. Je nutné měřit lineární rychlost pohybu tkáně v metrech za sekundu. K vyřešení problému budete potřebovat: 1. indukční snímač; 2. digitální tachometr EZM-4450; 3. kovová značka nainstalovaná na jednom z hřídelů známého průměru. Zjednodušený pohled na popsanou strojní jednotku je na obrázku 3. Pro nastavení otáčkoměr v režimu lineárního měření rychlosti potřebujete znát hmotnost pulzu indukčního snímače v metrech (m/imp). Pojďme ho najít. Předpokládejme, že průměr hřídele je 0,1 m, pak bude délka obvodu průřezu hřídele rovna:

L = π ⋅ D = 3,14 ⋅ 0,1 = 0,314 L = %pi cdot D = 3,14 cdot 0,1 = 0,314

Protože je na hřídeli instalována jedna kovová značka, bude hmotnost jednoho impulsu indukčního snímače rovna 0,314 m/imp a jedna otáčka hřídele posune pás o 0,314 m, pokud by byly dvě značky, pak by se hmotnost impulzu snímače rovnala L / 2 atd. Tím je analýza mechanické části ukončena. Dalším krokem je připojení snímače přiblížení k tachometru a jeho konfigurace. Indukční snímač se zapojuje podle schématu zapojení na obrázku 4. Provozní režim zařízení a typ vstupního signálu jsou určeny polohou 4 DIP přepínačů umístěných na horní části těla elektronického otáčkoměru (viz obrázek 5). Chcete-li aktivovat režim otáčkoměru a vybrat typ vstupního signálu, nastavte přepínače DIP podle tabulky 1.

Tabulka 1 – Polohy DIP přepínačů

• Pro-03 = 0 — výběr metody výpočtu frekvence;
• Pro-07 = 5 — čas vyjádřený v sekundách, po jehož uplynutí se hodnota rychlosti vynuluje, pokud nejsou vstupní impulsy;
• Pro-20 = 1 — pozice desetinné čárky;
• Pro-29 = 1 — multiplikátor 1 s rozsahem nastavení od 0 do 9999;
• Pro-30 = 3,14 — násobitel 2 s rozsahem nastavení od 00,0001 do 99,9999.

V tomto okamžiku je proces dokončen! V důsledku nastavení zařízení zobrazí rychlost webu ve formátu XXXX,X v m/s.

Zdůrazněme několik důležitých bodů:

1. parametr Pro-07 užitečné, když je rychlost hřídele menší než jedna otáčka za sekundu. Pokud je tedy na hřídeli pouze jedna značka, s pomalým otáčením s vytvořením impulsu, například jednou za 5 sekund a s parametrem Pro-07 méně než 5 sekund, na displeji zařízení se zobrazí 0;

2. Čím větší je počet značek na hřídeli, tím přesnější jsou měření a tím rychlejší je reakce systému na změny rychlosti. To je zvláště důležité pro pomalu se otáčející hřídele. Je však třeba pamatovat na maximální možnou rychlost počítání vstupu tachometru. Takže EZM-4450 má maximální rychlost počítání v režimu otáčkoměru 10 kHz;

3. Pro zobrazení rychlosti s jedním desetinným místem je vyžadován parametr Pro-20.

3. Měření rychlosti proudění kapaliny v potrubí. Průtokové relé

Je zde potrubí o průměru 25 mm, kterým protéká voda. Na potrubí je instalován vodoměr s pulzním výstupem typu VLF-I 15, pro který Qnom = 1,5 m³/h a hmotnost pulzu je 10 dm³/imp. Je nutné sledovat rychlost proudění kapaliny a pokud je rychlost nižší než 2,5 m/s, zapnout alarm. Zjednodušený pohled na objekt je na obrázku 6.

K vyřešení problému budeme muset doplnit systém o průmyslový tachometr EZM-4450 a také zvukový alarm (například bzučák). Známe pulzní hmotnost vodoměru v dm³/imp. Pro nastavení tachometru pro měření lineární rychlosti proudění potřebujeme znát hmotnost pulsu vm/imp. Najdeme ho.

Aby se předešlo chybám v rozměrech, převedeme nejprve všechna nám známá data do soustavy SI, tedy 10 dm³ = 0,01 m³ a 25 mm = 0,025 m Délka potrubí L, jehož objem bude 0,01 m3, s průměrem potrubí 0,025 m, se určí podle vzorce (4):

L = VSL = V nad S

kde:
V — objem v m³$
S — plocha průřezu potrubí v m².

Plocha průřezu potrubí S lze snadno najít při znalosti průměru potrubí pomocí vzorce (5):

S = π ⋅ D 2 4 S = %pi cdot D^2 přes 4

Požadovaná délka potrubí L zjistíme podle vzorce (6):

L = VS = 4 ⋅ V π ⋅ D 2 = 4 ⋅ 0,01 3,14 ⋅ 0,025 2 = 20,3821 L=V nad S = 4 cdot V nad = 4 cdot 0,01 nad =20,3821

Protože všechna množství, jmenovitě V и D již byly přeloženy do метры кубические a metrů, pak je výsledek získaný ve vzorci (6) také vyjádřen v metrech. Impulzní hmotnost vodoměru je tedy 20,3821 m/imp. Tzn., že jakmile průtok vody proteče 20,3821 m potrubím o průměru 25 mm, vodoměr vydá jeden impuls. Vodoměr může mít buď tranzistorový výstup s otevřeným kolektorem nebo jazýčkový spínač. Připojení obou variant k EZM-4450 se provádí podle schémat zapojení na obrázku 8.

Vodoměr zobrazený v příkladu má na výstupu jazýčkový spínač, který lze připojit podle schématu připojení NPN nebo PNP, pro připojení k EZM-4450 je třeba použít obrázek 9c nebo 9d.

Jak je popsáno výše, provozní režim digitální tachometr EMKO EZM-4450 a typ vstupního signálu jsou určeny polohou 4 DIP přepínačů umístěných na horní straně těla zařízení (viz obrázek 5). Chcete-li aktivovat režim otáčkoměru a pracovat s vodoměrem s výstupem typu jazýčkový spínač, nastavte je podle tabulky 2.

Tabulka 2 – Polohy DIP přepínačů

Pro zobrazení průtoku s jedním desetinným místem, podobně jako v předchozím příkladu, musí být hodnota hmotnosti pulzu vynásobena 10 a parametr Pro-20 (pozice desetinné čárky) nastavit rovno 1 (jednotka).

Zařízení tedy musí být nastaveno na pulzní hmotnost 203,821 m/imp.

Ale Pro-29 (násobitel 1) má rozsah úloh od 0 do 9999 a Pro-30 (násobitel 2) má rozsah nastavení od 00,0001 do 99,9999. Číslo 203,821 XNUMX není možné ani na jednom místě uvést.

Možnost řešení – protože hodnoty na zařízení jsou určeny vzorcem (2), připomínáme:

Odečet = v ⋅ Pro − 29 ⋅ Pro − 30 Odečet = v cdot Pro-29 cdot Pro-30

Celočíselná část čísla 203,821, tedy 203, se nastavuje v parametru Pro-29a v parametru Pro-30 stanovíme výsledek dělení 203,821 číslem 203, tedy 1,004.

Dále nastavíme parametry, které již známe v tachometru:

• Pro-03 = 0 — výběr metody výpočtu frekvence;
• Pro-07 = 10 — čas vyjádřený v sekundách, po jehož uplynutí se hodnota rychlosti vynuluje, pokud nejsou vstupní impulsy;
• Pro-20 = 1 — pozice desetinné čárky;
• Pro-29 = 203 — multiplikátor 1 s rozsahem nastavení od 0 do 9999;
• Pro-30 = 1,004 — násobitel 2 s rozsahem nastavení od 00,0001 do 99,9999.

Všimněme si jednoho důležitého bodu. Parametr Pro-07 velmi důležité při nízkých rychlostech kapaliny nebo vysokých hodnotách impulsní hmotnosti. V našem příkladu by tedy hodnota tohoto parametru měla být alespoň 10 s. Při zadaném nastavení zařízení se na horním displeji zobrazí aktuální průtok vody ve formátu XXXX,X m/s.

Nyní nastavíme první výstup zařízení tak, aby se při průtoku pod 2,5 m/s zapnul alarm. K tomu stačí nastavit následující parametry:

• Pro-09 = 2 — nastavení prvního výstupu jako alarmu;
• Pro-11 = 1 — alarm typu „Heater“, tj. výstup se aktivuje, když aktuální průtok klesne pod nastavenou prahovou hodnotu, kde prahová hodnota je: Nastavení-1 (SV1);
• Pro-14 = 0 — typ výstupního signálu prvního výstupu: NE;
• Pro-18 = 0 — začněte sledovat průtok ihned po zapnutí zařízení;
• SV1 — Nastavení-1: práh odezvy prvního výstupu zařízení.

Věnujte pozornost parametru Pro-18. Definuje začátek řízení průtoku, konkrétně:

• na Pro-18 = 0 — začněte sledovat průtok ihned po zapnutí zařízení;
• na Pro-18 = 1 — začátek regulace průtoku po dosažení žádané hodnoty-1 (SV1);
• na Pro-18 = 2 — začátek regulace průtoku po dosažení žádané hodnoty-2 (SV2).

Tento parametr tedy může zabránit spuštění alarmu při prvním zapnutí systému. Zvukový alarm je připojen k zařízení podle schématu na obrázku 9.

4. Závěr

V tomto článku jsme uvedli dva příklady, ve kterých jsme použili EZM-4450 v režimu otáčkoměru k měření lineární rychlosti pásu a průtoku vody v potrubí. Oblastí použití tachometrů obecně a EZM-4450 konkrétně je však mnohem více. Tachometry lze použít ve všech případech, kdy lze úkol zredukovat na počítání počtu pulzů za jednotku času, a to jsou otáčky za minutu, m&3sup;h, l/min, m/s, km/h, Hz atd. Díky přítomnosti dvou diskrétních výstupů a rozhraní RS-485 s protokolem Modbus RTU lze kromě měření fyzikálních veličin digitální zařízení EMKO EZM-4450 využít pro sledování, řízení, notifikaci a přenos naměřených veličin na vyšší úroveň systému automatizovaného řízení procesů.

Engineer ve společnosti KIP-Service LLC
Alexander M.