Ultrasonic Level Meter USM-02. (Estratto dal manuale operatore)

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Silvio Forti
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2 Ultrasonic Level Meter USM-02 Estratto dal manuale operatore Pag. 2 Introduzione La misura del livello gioca un ruolo fondamentale in molte applicazioni industriali e di controllo. Tra i metodi di misura, quello che utilizza gli ultrasuoni è indicato sia nella misura del livello di liquidi che di solidi polverulenti o granulari, ed ha tra le sue prerogative facilità d installazione e la bassa necessità di manutenzione. I sensori di livello ad ultrasuoni si basano sulla misura del tempo di percorrenza di un treno di impulsi ad ultrasuoni, dal punto di riferimento al livello del liquido o del solido da misurare. Il suono o ultrasuono viene emesso da un trasmettitore posto alla sommità del serbatoio e viene riflesso dal liquido o solido nel serbatoio. Il ricevitore associato al trasmettitore rileva l onda riflessa, l elettronica interna calcola il tempo intercorso tra la trasmissione e la ricezione l eco ed in base a questo determina la distanza tra il liquido o solido da misurare ed il sensore. I misuratori di livello ad ultrasuoni offrono una buona precisione e la misura è indipendente dalle caratteristiche fisiche del prodotto: (massa volumica, viscosità, ecc.) e dalle caratteristiche elettriche del prodotto. Punti di forza del misuratore di livello ad ultrasuoni USM-02 sono l affidabilità della misura, la facilità d installazione e la grande versatilità. L USM-02 (UltraSonic level Meter) non solo è indicato per misurazioni in continuo nelle installazioni in cui non si hanno problemi di energia, ma è utilizzabile anche laddove la ridottissima quantità di energia necessaria al funzionamento è una prerogativa indispensabile. Il misuratore è alloggiato in un contenitore IP68 a forma cilindrica in cui trovano posto la capsula ricetrasmittente ad ultrasuoni, l elettronica di controllo e, nelle applicazioni low power, le batterie. Dal cavo di collegamento è possibile accedere a tutti i segnali di uscita e di trasmissione dati. Opzionalmente l USM-02 può essere fornito nella versione con Display e tastiera. In questa versione si ha la possibilità di porre l elettronica con il display in una posizione facilmente accessibile, anche distante rispetto al trasduttore ad ultrasuoni.

3 Ultrasonic Level Meter USM-02 Estratto dal manuale operatore Pag. 3 Caratteristiche principali MISURE PARAMETRO 3.6Vcc 12/24Vcc um Descrizione Massima distanza misurabile 500 cm Minima distanza misurabile 30 cm Precisione su f.s. 1 % Risoluzione Modbus 1 mm Risoluzione 0-2V 5 mm Risoluzione 4-20mA - 5 mm Temperatura di funzionamento -20/ +65 C Compensazione temperatura Si Frequenza di trasmissione 40 KHz Periodo ripetizione impulsi 140 msec Corrente di alimentazione in acquisizione low power (senza display - senza RS-485) in acquisizione high power (senza display - senza RS-485) in mantenimento (senza display - senza RS-485) * ma (@12,5V) 16* ma (@12,5V) - µa *Sommare uscita in corrente *Sommare uscita in corrente Vout = R = 100KΩ Periodo singola acquisizione 750 msec Numero campioni = 4 Dimensioni: Peso: Tensione di alimentazione: a batteria esterna Protezione agenti atmosferici: Sostegno previsto: Connessioni: Diametro 80mm, Altezza 230mm 800 g con batteria 3.6 Vcc con batteria al Litio da 7,2 a 30 Vcc IP67 Attacco per tubo 18 mm Cavo dati 5m (o altra lunghezza su richiesta) USCITE ANALOGICHE Uscita in Tensione: Uscita in Corrente: 0-2V (default)(impostabile fino a 2.5 V), risoluzione 12bit. 4-20mA, risoluzione 12bit. Nelle applicazioni low power è attiva la sola uscita analogica in tensione. Quando si utilizza l alimentazione 12/24Vcc è attiva sia l uscita analogica in tensione che l uscita analogica in corrente. L uscita in corrente è di tipo attivo ed utilizza come sorgente l alimentazione esterna. COMUNICAZIONE RS485 Slave con protocollo di comunicazione MODBUS-RTU. Per ottimizzare i consumi, è possibile attivare l uscita solamente durante il suo utilizzo.

4 Ultrasonic Level Meter USM-02 Estratto dal manuale operatore Pag. 4 Descrizione Funzionale Essenzialmente l USM-02 è composto da: Sezione Alimentatore La sezione di alimentazione è doppia, in modo da poter accettare come sorgente il pacco batteria al litio interno da 3.6V oppure una sorgente da 7,2V a 30V esterna. Sezione Alimentazione del trasduttore Questa è la sezione che, in base alle impostazioni, permette di pilotare il trasduttore ad ultrasuoni in alta o in bassa potenza. Questa funzione è attiva sia che lo strumento sia alimentato con la batteria interna sia che l'alimentazione sia fornita da una sorgente esterna. Uscite Analogiche Le due uscite analogiche, una in tensione ed una in corrente, di cui l'usm-02 è provvisto, sono tra loro indipendenti e completamente configurabili. L'uscita in tensione è può raggiungere una tensione massima di 2,5V, l'uscita in corrente una corrente massima di 20mA. Nel caso lo strumento sia alimentato con la batteria interna a 3,6V viene attivata la sola uscita in tensione. Quando l'alimentazione arriva dall'esterno sono attive entrambe le uscite. L'uscita in corrente è di tipo attivo e sfrutta come sorgente l'alimentazione esterna. Affinché il segnale in corrente sia correttamente pilotato sarà quindi necessario che la tensione di alimentazione sia almeno: Interfaccia RS-485 V Alim [V] = 0,02[A] * R Load [Ω]+ 4,5[V] L'interfaccia permette la connessione con protocollo MODBUS sia per l'acquisizione dei dati da parte di una periferica di telecontrollo o di altra apparecchiatura, sia per le impostazioni dei parametri di funzionamento quando non siano presenti tastiera e display. Display Il display alfanumerico (2x16) visualizza le misure attuali ed i parametri impostati. Il display può essere utilizzato anche in configurazione low power, ovviamente l'utilizzo in continuo non si addice a questo tipo di applicazioni. Tastiera Tramite la tastiera è possibile scegliere la misura da visualizzare ed impostare i parametri di funzionamento.

5 Ultrasonic Level Meter USM-02 Estratto dal manuale operatore Pag. 5 Firmware Applicativo Il modulo di controllo dell USM-02, oltre al canale di acquisizione del sensore ad ultrasuoni, integra al suo interno diverse interfacce verso un sistema di telecontrollo o altre apparecchiature di controllo: uscite analogiche in tensione ed in corrente, comunicazione seriale RS-485 con protocollo MODBUS. Il firmware all accensione verifica per prima cosa il tipo di alimentazione che si è scelto di utilizzare e si comporta di conseguenza. Nel caso di alimentazione con batteria interna da 3,6V il misuratore si predispone al funzionamento low power altrimenti, se l alimentazione proviene dall esterno, il funzionamento sarà di tipo standard. L'azione principale svolta dal sistema è quella di misurare la distanza tra il trasduttore ed la sommità del liquido o solido da misurare. Tale distanza viene sottratta dalla massima distanza da misurare (recipiente vuoto) e ciò che ne risulta è il livello cercato. Tale misura viene riportata digitalmente nel registro modbus e convertita per i segnali analogici rispetto al fondo scala. Funzionamento Low Power Nel funzionamento low power il sistema procede alla misura del livello ad intervalli regolari, secondo le impostazioni ricevute. L'uscita analogica in tensione, sempre attiva, viene quindi aggiornata periodicamente. Questo tipo di funzionamento riduce drasticamente i consumi senza pregiudicare la corretta rilevazione del livello. Funzionamento Standard Nel funzionamento standard il trasduttore ad ultrasuoni è sempre attivo. La misura del livello è acquisita in modo continuo ed i campioni mediati secondo le impostazioni ricevute. Le uscite analogiche sono aggiornate in continuo. Comunicazione MODBUS su linea RS-485 La sezione RS-485 del misuratore di livello può essere abilitata solo quando necessario; sia in modalità low power che standard. La comunicazione avviene in protocollo MODBUS RTU. I registri dal numero 1 al numero 3 riportano le misure e sono di sola lettura (Read Input Registers 04), dal numero 101 in poi sono riportate le impostazioni (Read Holding Registers 03) (Write Multiple Registers 16).

6 Ultrasonic Level Meter USM-02 Estratto dal manuale operatore Pag. 6 Software di configurazione Il software USM2 CONFIG consente di modificare le impostazioni del misuratore. Tramite questo software è possibile eseguire la regolazione delle uscite analogiche, impostare il range di misura e visualizzare in tempo reale le misure acquisite dallo strumento. La comunicazione tra il software e l'usm-02 sfrutta la connessione RS-485 utilizzando per lo scambio dati il protocollo MODBUS-RTU. I pannelli presentati dal software sono divisi in tre sezioni: Measure: riguarda la visualizzazione in tempo reale dei dati acquisiti dal misuratore; Advanced: riporta le impostazioni da eseguire nell'usm-02; Communication: per le impostazione di comunicazione del software. Visualizzazione misure acquisite

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