ES2279014T3 - Sensor de nivel de multiples entradas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de medición del nivel de un material que comprende: - uno o más recipientes de almacenamiento con una alta relación de aspecto, comprendiendo cada uno una pluralidad de sensores de nivel de tipo flotador colocados en partes adyacentes de la altura del recipiente de almacenamiento; - un sistema de medición del nivel de un material (10) que comprende: * una pluralidad de puertos de entrada para sensores de nivel (52), cada uno ellos configurado para recibir una señal eléctrica desde un sensor de entre los sensores de dicha pluralidad de sensores correspondiente al nivel de material de la parte adyacente de la altura del recipiente de almacenamiento; * un circuito de entrada (60) configurado para combinar las señales eléctricas recibidas; * estando el circuito de entrada (60) configurado para generar una señal de salida; * correspondiendo dicha señal de salida a un nivel de material combinado de dichas partes adyacentes de la altura del recipiente de almacenamiento.
Description
Sensor de nivel de múltiples entradas.
La presente invención se refiere en general a
sensores de nivel para tanques de almacenamiento de líquidos. La
presente invención, más particularmente, se refiere a sensores de
nivel y a circuitos operacionales para los mismos.
Los sensores de nivel (por ejemplo, sensores
flotador) se utilizan habitualmente para indicar el nivel de
líquido en un recipiente de almacenamiento de líquidos. Por ejemplo,
los tanques de almacenamiento de líquidos para combustible, aceite,
propano, gas natural y amoniaco anhídrido típicamente incluyen uno o
más sensores de nivel para indicar el nivel de líquido en su
interior. Un sensor de nivel típico incluye un brazo flotador, que
convierte el desplazamiento vertical producido por los cambios de
nivel del líquido en la rotación de un imán impulsor. Un indicador
de aguja dispuesto en el exterior del tanque incluye un conjunto
imán/puntero de acoplamiento que se copla típicamente mediante
flujo magnético al imán impulsor. A medida que el imán impulsor
gira, el imán puntero rota de manera similar, y un puntero
típicamente proporciona una indicación visual del nivel del tanque.
Además, existen numerosos dispositivos comerciales que no solamente
ofrecen una indicación de nivel visual, sino que también pueden
proporcionar una señal eléctrica proporcional al nivel. Por ejemplo,
el dispositivo "Hall Effect Twin Site Sender™" fabricado por
Rochester Gauges, Inc. Dallas, TX, utiliza un sensor de efecto Hall
y proporciona un voltaje o una tensión de salida proporcional al
nivel. También se da a conocer un dispositivo similar en la patente
US 4.554.494 de Howeth. De manera alternativa, el dispositivo
"Advanced Matrix Film Twin Site Sender™", también fabricado por
Rochester Gauges, Inc., Dallas, TX, incluye un puntero con un
conjunto de escobillas acoplados a un sustrato conductivo formando
un potenciómetro cuya salida es proporcional al nivel. También se
da a conocer un dispositivo similar en la patente US 5.357.815 de
Williamson.
Para muchas aplicaciones, tal como el
almacenamiento industrial de propano líquido, aceite, gas natural
licuado, amoniaco y otros líquidos, en las que se utilizan un gran
número de tanques, puede resultar deseable una indicación remota.
La empresa Robertshaw Control Company, Inc., de Richmond, VA (el
apoderado de la presente solicitud) comercializa en la actualidad
el sistema de monitorización de nivel Centeron® para aplicaciones de
monitorización remota del nivel de líquido en recipientes de
almacenamiento de líquidos. En algunas aplicaciones un único tanque
puede incluir dos o más sensores de nivel (por ejemplo, debido a la
relación de aspecto del tanque, tal como se describirá en mayor
detalle a continuación en la presente memoria). Además, en la misma
aplicación o en otras aplicaciones, pueden acoplarse entre sí dos o
más tanques (por ejemplo, a través de un colector). La
determinación remota del nivel de líquido resulta, en este tipo de
aplicaciones, un reto mayor, y por lo tanto, existe una necesidad
de un sensor de nivel mejorado, y en particular, de circuitos
operacionales para el mismo mejorados.
La patente US5513527 da a conocer un sistema de
medición de combustible por ultrasonido para un avión con al menos
dos tanques de combustible. El sistema incluye sondas en cada uno de
los tanques conectadas a unos circuitos concentradores de datos de
doble vía. Las salidas digitales de una de las vías de los circuitos
concentradores de datos son suministradas a respectivos circuitos
de los tanques, cuyas salidas se conectan a los circuitos de
entrada/salida. Las salidas de las otras vías de los circuitos
concentradores de datos se conectan directamente a uno de los dos
circuitos de entrada/salida.
La patente FR2640556 da a conocer un dispositivo
caracterizado porque incluye medios para medir los niveles de
combustible en la cámara principal y en la cámara auxiliar del
tanque, una bomba aspirante dispuesta en la cámara principal del
tanque que succiona el combustible desde la cámara principal y lo
dirige hacia el resto del vehículo, una bomba de transferencia de
combustible dispuesta en la cámara auxiliar del tanque y que
resulta adecuada para transferir el combustible desde la cámara
auxiliar del tanque hasta la cámara principal, y una unidad de
procesamiento de datos conectada a los medios de medición de nivel,
y a la bomba de transferencia con el fin de accionar esta bomba
cuando el combustible alcanza un primer nivel bajo en la cámara
principal hasta que el combustible alcanza un segundo nivel alto
determinado en esta cámara principal, siendo esto así hasta que el
combustible alcanza un tercer nivel bajo en la cámara auxiliar.
La patente US6157894 da a conocer un sistema de
medición de líquido para el líquido de un contenedor, que comprende
una pluralidad de sensores; midiendo cada uno de los sensores un
respectivo parámetro del líquido del contenedor y produciendo una
salida en el sensor relacionada con el parámetro medido; habiendo
por lo menos dos sensores que miden diferentes parámetros del
líquido; y un procesador que recibe las salidas de los sensores y
que determina, en base a las salidas de los sensores, una cantidad
del líquido que hay en el contenedor; determinando el procesador la
cantidad mediante la ejecución de por lo menos un algoritmo de
fusión sensorial que se basa en un conjunto de relaciones entre los
parámetros medidos y la cantidad.
Por consiguiente, la presente relación se
refiere a un sistema de medición del nivel de un material, tal como
se reivindica en la reivindicación 1. En las reivindicaciones 2 a 26
se reivindican formas de realización adicionales.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento de medición del nivel de un material, tal como se
reivindica en la reivindicación 27.
La Figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de monitorización de nivel inalámbrico que incluye la
presente invención;
La Figura 2A es una vista esquemática de un
corte transversal de un tanque de almacenamiento que incluye la
presente invención;
La Figura 2B es una vista esquemática de un
corte transversal de una pluralidad de tanques de almacenamiento
acoplados que incluye la presente invención.
La Figura 3 es una ilustración esquemática que
incluye una forma de realización de un circuito de entrada de la
presente invención;
La Figura 4 es una ilustración esquemática que
incluye otra forma de realización del circuito de entrada de la
presente invención;
La Figura 5 es una ilustración esquemática que
incluye todavía otra forma de realización del circuito de entrada
de la presente invención; y
La Figura 6 es una ilustración esquemática que
incluye todavía otra forma de realización de la presente
invención.
En referencia, de forma breve, a la Figura 1, se
ilustra un sistema de monitorización de nivel 10 que incluye la
presente invención. El sistema 10 típicamente incluye una pluralidad
de sensores de nivel 50A, 50B, 50C acoplados a un circuito de
entrada de sensores 60 que se copla adicionalmente a un dispositivo
de monitorización 20.
Los sensores 50A, 50B, 50C, el circuito de
entrada 60 y el dispositivo de monitorización 20 se conectan
típicamente por medio de conexiones eléctricas convencionales. El
dispositivo de monitorización 20 (al que también se hace referencia
en la presente memoria como transmisor) puede acoplarse 22 (por
ejemplo, mediante un enlace de comunicaciones de radiofrecuencia
inalámbrico) a un controlador local 30. El controlador local 30
puede conectarse adicionalmente 32 (por ejemplo, mediante un enlace
telefónico que incluye un modem y una línea de teléfono por cable o
un enlace de teléfono móvil) a un histórico central 40, que prevé
diversas funciones de procesamiento de datos, de almacenamiento de
datos y de acceso a datos, tal como acceso a través de Internet al
nivel del líquido de un recipiente o de diversos recipientes de
almacenamiento de líquidos.
En referencia, a continuación, a la Figura 2A,
se ilustra un conjunto de tanques de almacenamiento de líquidos con
una alta relación de aspecto 100 que incluye la presente invención.
El conjunto 100 incluye una pluralidad de sensores de nivel de tipo
flotador 50A', 50B', 50C' instalados en el tanque de almacenamiento
110. El tanque 110, tal como se muestra, es típico entre los muchos
tanques de almacenamiento de líquido industriales (por ejemplo,
para almacenar propano líquido, gas natural licuado, amoniaco, y
similares) en el sentido de que su relación de aspecto (es decir,
altura con respecto a anchura) tiende a dificultar la utilización de
un único sensor de nivel de tipo flotador convencional. Por lo
tanto en el tanque 110 pueden instalarse una pluralidad de sensores
de nivel 50A', 50B', 50C', cada uno de los cuales mide una parte del
nivel (es decir, volumen de líquido) del interior. Por ejemplo, tal
como se muestra, el sensor de nivel 50C' mide el tercio inferior,
el sensor 50B' mide el tercio central y el sensor 50A' mide el
tercio superior del tanque 110. El conjunto 100 incluye
adicionalmente un circuito de entrada de sensores 60, que se
configura para recibir las señales de entrada de cada uno de los
sensores de nivel 50A', 50B', 50C'y para proporcionar una señal de
salida proporcional al nivel del líquido del tanque 110. El
circuito de entrada de sensores 60 puede acoplarse a un dispositivo
de monitorización 20, tal como se ha descrito anteriormente en la
presente memoria con respecto a la Figura 1.
En referencia a la Figura 2B, se ilustra otro
conjunto de tanques de almacenamiento de líquidos ejemplar 100' que
incluye la presente invención. El conjunto 100' incluye una
pluralidad de tanques de almacenamiento 110A, 110B, 110C acoplados
entre sí (por ejemplo, a través de un colector 120), presentando
cada uno de los tanques 110A, 110B, 110C por lo menos dos sensores
de nivel 50A', 50B', 50C', 50D', 50E', 50F' instalados en el mismo,
cada uno de los cuales mide una parte del volumen total del
interior. Por ejemplo, los sensores de nivel 50B', 50D' y 50F'
miden la mitad inferior de los tanques 110A, 110B y 110C,
respectivamente, mientras que los sensores 50A', 50C' y 50E' miden
la mitad superior de los mismos. De esta manera, cada uno de los
sensores de nivel 50A', 50B', 50C', 50D', 50E', 50F' mide un sexto
del volumen total del conjunto de tanques 100'. El conjunto 100'
también incluye adicionalmente un circuito de entrada de sensores 60
configurado para recibir las señales de entrada de cada uno de los
sensores de nivel 50A', 50B', 50C', 50D', 50E', 50F' y para
proporcionar una señal de salida proporcional al nivel del líquido
del tanque 110 a un dispositivo de monitorización 20.
La presente invención resulta ventajosa en el
sentido de que prevé un sensor de nivel de múltiples entradas
relativamente sencillo y de bajo coste para monitorizar el nivel del
líquido de un recipiente de almacenamiento de líquidos (por
ejemplo, un tanque de almacenamiento de propano líquido, gas natural
licuado, o amoniaco). La presente invención resulta adicionalmente
ventajosa en el sentido de que prevé un dispositivo de
monitorización de múltiples entradas capaz de monitorizar el nivel
del líquido de recipientes de almacenamiento y/o de sistemas con
recipientes de almacenamiento (por ejemplo, tanques de
almacenamiento acoplados por medio de un colector) que incluyen una
pluralidad de sensores de nivel. Otras ventajas de la presente
invención se describen en mayor detalle a continuación en la
presente memoria en una descripción más detallada de diversas formas
de realización de la misma.
En referencia, a continuación, a la Figura 3, se
ilustra una forma de realización del circuito de entrada de
sensores 60 de la presente invención. El circuito 60 típicamente
incluye un único conector de salida 25 (al que también se hace
referencia en la presente memoria como un puerto de salida), y una
pluralidad de conectores de entrada 52A, 52B, 52C (a los que
también se hace referencia en la presente memoria como puertos de
entrada) para recibir las señales de entrada de los sensores de
nivel 50A, 50B, 50C (Figura 1). El conector de salida 25 y los
conectores de entrada 52A, 52B, 52C pueden incluir considerablemente
cualquier tipo de conector eléctrico conocido en la técnica, sin
embargo, típicamente resultan deseables los conectores de tres pines
para acoplar las líneas de potencia 62 y tierra 64 (por ejemplo, de
manera que el circuito 60 y los sensores 50A, 50B, 50C puedan ser
alimentados por el dispositivo de monitorización 20), así como para
acoplar la línea de salida de señal 63, o la línea de entrada de
señal 54A, 54B, 54C, respectivamente.
Los sensores generan entradas de sensor, es
decir, entradas de voltaje o tensión V1, V2 y V3, que típicamente
se acoplan a un circuito de promediación 70 que incluye una
pluralidad de resistencias 72A, 72B, 72C conectadas en paralelo. El
circuito de promediación 70 puede también incluir un o más
interruptores 74B, 74C (como por ejemplo en forma de puentes)
acoplados en serie con una o más de las resistencias 72B, 72C. Un
experto en la materia reconocerá con facilidad que el circuito 60
puede incluir considerablemente cualquier número de conectores de
entrada 52A, 52B, 52C, de resistencias en paralelo 72A, 72B, 72C y
de puentes 74B, 74C. Típicamente se utilizan un mismo número de
conectores de entrada 52A, 52B, 52C y de resistencias en paralelo
72A, 72B, 72C. Además, el número de puentes 74B, 74C es típicamente
uno menos que el número de conectores de entrada 52A, 52B, 52C. El
circuito de promediación 70 se conecta a un seguidor de tensión 66,
tal como un transistor de efecto de campo (FET) o a un amplificador
operacional convencional (op-amp). Típicamente
resulta deseable un op-amp configurado como un
buffer de ganancia unitaria (tal como se muestra en la Figura 3) en
el sentido de que puede prever una impedancia de entrada
relativamente alta de manera que solamente se requiere una entrada
de corriente insignificante para los sensores 50A, 50B, 50C (Figura
1). También puede resultar deseable un op-amp en el
sentido de que puede configurarse para proporcionar una impedancia
de salida relativamente baja para minimizar el ruido electrónico.
La salida 63 del seguidor de tensión 66 se conecta al conector de
salida 25, que a su vez puede acoplarse a un dispositivo de
monitorización
20.
20.
En referencia, a continuación, a la Figura 4, se
ilustra una forma de realización del circuito de entrada de
sensores 60' de la presente invención alternativa. El circuito de
entrada de sensores 60' es considerablemente similar al circuito de
entrada 60 en el sentido de que incluye un circuito de promediación
70 que presenta una pluralidad de resistencias 72A, 72B, 72C
conectadas en paralelo. El circuito de entrada de sensores 60' se
difiere del circuito de entrada 60 en que cada una de las líneas de
entrada 54A, 54B, 54C, se conectan a los seguidores de tensión 66A,
66B, 66C. El circuito de entrada 60' es generalmente deseable para
la utilización con los sensores 50A'', 50B'', 50C'' con salidas de
potenciómetro (por ejemplo, el dispositivo "Advanced Matrix Film
Site Sender™" fabricado por Rochester Gauges, Inc. Dallas, TX).
Para la utilización con dichos sensores, cada uno de los seguidores
de tensión 66A, 66B, 66C típicamente incluye un
op-amp configurado como un buffer de ganancia
unitaria (es decir, con la salida conectada a la entrada de
inversión y la entrada del sensor conectada a la entrada de no
inversión). Además, generalmente también resulta deseable utilizar
op-amps que presenten una impedancia de entrada
relativamente alta (por ejemplo, superior a aproximadamente 10^{4}
ohms) debido a que los potenciómetros de carga tienden a desviar su
función de
transferencia.
transferencia.
En relación, a continuación, a la Figura 5, se
ilustra todavía otra forma de realización del circuito de entrada
60'' de la presente invención. El circuito de entrada 60'' es
considerablemente similar a los circuitos de entrada 60 y 60' en el
sentido de que incluye un circuito de promediación 70 que presenta
una pluralidad de resistencias 72A, 72B, 72C conectadas en
paralelo. El circuito de entrada 60'' se difiere de los circuitos
de entrada 60 y 60' en que cada una de las líneas de entrada 54A,
54B, 54C se conecta a tierra a través de un condensador 56 para
eliminar de manera considerable los transitivos de altas frecuencias
(la combinación de la resistencia en serie y del condensador en
paralelo forma un filtro pasa baja de polo simple para ayudar a
eliminar el ruido eléctrico inducido por las vibraciones de altas
frecuencias o por las interferencias electromagnéticas o EMIs
capturadas por el sensor y los hilos conductores). El circuito de
entrada 60'' también incluye seguidores de tensión tanto aguas
arriba (es decir, los seguidores de tensión 66A, 66B, 66C) como
aguas abajo (es decir, el seguidor de tensión 66) del circuito de
promediación 70. El circuito de entrada 60'' puede resultar, por lo
tanto, ventajoso en el sentido de que puede utilizarse fácilmente
con los sensores 50A, 50B, 50C (Figura 1) con una salida de efecto
Hall o con una salida potenciométrica. Los conectores 25, 52A', 52B'
y 52C' puede conectarse cada uno de ellos a una línea de tensión de
alimentación común (VCC o VDD) y a una línea de tierra, por
ejemplo, proporcionadas por el dispositivo de monitorización 20. Por
convención general, VCC típicamente se utiliza para hacer
referencia a valores de tensión o voltaje lógicos de un transistor
(típicamente en el intervalo de entre 0 voltios y 7 voltios),
mientras que VDD típicamente se utiliza para hacer referencia a
valores de tensión o voltaje lógicos de un componente CMOS (MOS
complementario) (típicamente en el intervalo de entre 0 voltios y 9
voltios).
Tal como se ha descrito anteriormente en la
presente memoria, el circuito de promediación 70 de cada uno de los
circuitos de entrada 60, 60', 60'' incluye una pluralidad de
resistencias 72A, 72B, 72C conectadas en paralelo entre sí. En
formas de realización en las que cada uno de los sensores mide un
volumen considerablemente igual, (por ejemplo, los sensores 50A',
50B' y 50C' de la Figura 2a), los valores de resistencia de las
resistencias 72A, 72B, 72C son considerablemente iguales, de
manera que el circuito de promediación 70 proporciona una media no
ponderada (Vin) de los voltajes de entrada V1, V2 y V3. En estas
formas de realización, el Vin promedio se consigue mediante la
utilización de cada una de las resistencias para reducir los
voltajes de entrada V (por ejemplo, V1, V2... Vn, etc.) hasta
(1/n)V, en el que n representa el número total de sensores
que están siendo utilizados. (En el ejemplo que se muestra en la
Figura 2a, las resistencias reducen de manera efectiva los voltajes
de entrada hasta un tercio de sus valores iniciales). Estas señales
de voltaje reducidas son acopladas entre sí para proporcionar una
señal sumada que es esencialmente un promedio de los voltajes
originales V1, V2... Vn, etc.
En una forma de realización alternativa, en la
que dos o más sensores miden un volumen mutuamente distinto (por
ejemplo, una aplicación en la que se acoplan entre sí tres tanques,
cada uno con un volumen distinto) los valores de resistencia de dos
o más resistencias 72A, 72B, 72C, etc., son mutuamente distintos. De
esta manera, el circuito de promediación 70 puede proporcionar una
media ponderada (Vin) de los voltajes de entrada V1, V2 y V3. Un
experto en la materia reconocerá con facilidad que los valores de
resistencia requeridos, relativos entre sí, estarán relacionados de
manera universal a los volúmenes medidos por cada sensor, relativos
entre sí, de manera que un volumen superior se corresponderá con una
resistencia inferior.
Los puentes 74A, 74B, etc., permiten que los
circuitos de entrada 60, 60', 60'' puedan utilizarse en un sistema
que presente considerablemente cualquier número de sensores. Por
ejemplo, para un tanque que incluye dos sensores, puede abrirse el
puente 74B (desconectando de manera efectiva la entrada 54C del
circuito de promediación 70). Entonces, el circuito de promediación
70 proporciona un promedio (Vin) de los voltajes de entrada V1 y
V2. Asimismo, pueden abrirse los puentes 74A y 74B para la
utilización con un tanque que incluye un único sensor de nivel. Un
experto en la materia reconocerá fácilmente que a pesar de que los
circuitos 60, 60', 60'' aparentemente incluyen tres líneas de
entrada 54A, 54B, 54C, pueden configurarse sustancialmente con un
número cualquiera de las mismas. Por ejemplo, para aplicaciones
tales como la que se muestra en la Figura 2a, puede resultar
suficiente un circuito que presente las relativamente escasas líneas
de entrada 54A, 54B, 54C. Para aplicaciones tales como la que se
muestra en la Figura 2b, en la que se acoplan entre sí múltiples
tanques, puede requerirse un circuito que presente un número
significativo (por ejemplo, varias docenas) de líneas de entrada.
Para muchas aplicaciones, resulta deseable un circuito que incluya
por lo menos 3 líneas de entrada. A pesar de que los interruptores
74A, 74B, etc., son mostrados y descritos en la presente memoria
como puentes convencionales, un experto en la materia reconocerá que
cualquiera de las diversas formas de realización de la presente
invención dadas a conocer en la presente memoria, pueden utilizar de
forma nominal cualquier tipo de interruptor. Por ejemplo, pueden
utilizarse interruptores que puedan ser accionados eléctricamente o
electrónicamente, y pueden accionarse mediante un microcontrolador,
tal como se describe a continuación en la presente memoria.
A pesar de que anteriormente se han descrito
formas de realización analógicas de la presente invención, un
experto en la materia reconocerá que puede proporcionarse un
equivalente digital 60''' de los circuitos 60, 60', 60'' sin
alejarse del alcance de la presente invención.
Por ejemplo, tal como se muestra en la Figura 6,
los voltajes (analógicos) de entrada V1, V2 y V3, suministrados por
cada uno de los sensores a los puertos 52A, 52B y 52C, etc., pueden
ser convertidos a señales digitales utilizando un convertidor de
analógico a digital (A/D) 66A', 66B', 66C', etc. A continuación
puede utilizarse un microcontrolador 70' para realizar un cálculo
de la media ponderada numérica basado en el volumen conocido de la
parte o de las partes del tanque o de los tanques (tal como se
muestra en las Figuras 2a y 2b) que está siendo medido, para
determinar el nivel total (o volumen) de material en el tanque o en
los tanques. El microcontrolador puede proporcionar en su salida
este valor directamente a un transmisor adecuado 20' capaz de
recibir entradas digitales, o puede convertir el valor a una señal
analógica (por ejemplo, utilizando un convertidos D/A 66') y
proporcionar en su salida el valor analógico para el monitor 20. En
una variación de esta forma de realización, pueden utilizarse
sensores capaces de generar salidas digitales para eliminar la
necesidad de los convertidores A/D 66A', 66B', 66C' y 66'.
Los circuitos de entrada 60, 60', 60'' pueden
utilizarse considerablemente con cualquier tipo de dispositivo de
monitorización 20 (Figuras 1, 2a y 2b) configurado para realizar la
correlación entre una entrada de voltaje y un nivel de líquido. Los
circuitos de entrada 60, 60', 60'' son particularmente útiles para
la utilización con un dispositivo de monitorización inalámbrico
alimentado por baterías 20 que incluye un transmisor inalámbrico,
tal como el monitor Centeron®, (Robertshaw Control Company,
Richmond, VA). Por ejemplo, el dispositivo de monitorización 20
puede configurarse para que, de forma periódica, se encienda,
proporcione potencia a los sensores 50A', 50B', 50C', etc. y al
circuito de entrada 60, 60', 60'', tome una lectura del nivel del
tanque o de los tanques, y transmita dicho nivel a un controlador
30 (o a algún otro dispositivo de almacenamiento de datos)
utilizando cualquier protocolo de comunicación inalámbrica
convencional. De manera alternativa, el circuito de entrada 60,
60', 60'' puede incluirse en un dispositivo de monitorización (tal
como el monitor Centeron®) para proporcionar un dispositivo
unitario capaz de recibir señales de entrada desde una pluralidad
de sensores de nivel (por ejemplo, los sensores 50A, 50B, 50C de la
Figura 1), determinando el nivel de un líquido, y transmitiendo
opcionalmente (por ejemplo, por medio de una transmisión
inalámbrica, tal como se ha descrito anteriormente en la presente
memoria) el nivel del líquido a un controlador 30 (Figura 1) o a
algún otro dispositivo de gestión de datos. En una forma de
realización alternativa adicional, el circuito de entrada 60, 60',
60'' puede incluir un dispositivo de transmisión capaz de trasmitir
directamente la señal de salida a un dispositivo de gestión de
datos.
A pesar de que las formas de realización de la
presente invención han sido mostradas y descritas en la presente
memoria como medidores del nivel del líquido de un tanque o de unos
tanques, un experto en la materia reconocerá que pueden medirse
niveles no líquidos sin alejarse del alcance de la presente
invención. Por ejemplo, utilizando las indicaciones de la presente
invención, puede medirse el nivel de partículas sólidas, como por
ejemplo, granos.
Las modificaciones de los diversos aspectos de
la presente invención descritas anteriormente en la presente
memoria son meramente ejemplares. Se entiende que a expertos en la
materia se les ocurrirán otras modificaciones con respecto a las
forma de realización ilustrativas. Se considera que todas esas
modificaciones y variaciones se encuentran dentro del alcance de la
presente invención, tal como se define mediante las reivindicaciones
adjuntas.
Se fabricó un circuito de entrada según los
principios de la presente invención con el fin de evaluar el
comportamiento del mismo. El circuito de entrada ejemplar fue
fabricado de manera que fuera considerablemente idéntico al
circuito de entrada 60'' mostrado y descrito anteriormente en la
presente memoria. Los valores para los diversos componentes del
circuito de entrada utilizado en este ejemplo son proporcionados en
la Tabla 1. El circuito ejemplar fue probado en combinación con
un
Dispositivo de monitorización inalámbrico
Centeron® y con sensores de nivel instalados a un conjunto de
tanques similar al que se muestra en la Figura 2a. El circuito de
este ejemplo fue probado de forma repetitiva sin fallos y se
descubrió que funciona bien en combinación con sensores de nivel de
tipo "efecto Hall" o con sensores de nivel de tipo
potenciométrico.
\vskip1.000000\baselineskip
El ejemplo y la descripción anteriores están
destinados principalmente a fines ilustrativos. A pesar de que la
invención ha sido descrita según una forma de realización ejemplar,
los expertos en la materia deben entender que pueden llevarse a
cabo modificaciones sin alejarse del espíritu de la invención. No se
debe considerar que el alcance de la invención se vea limitada por
la descripción de la invención expuesta en la especificación o
ejemplo, sino que se debe considerar, tal como se define mediante
las reivindicaciones que siguen a continuación.
Claims (27)
1. Sistema de medición del nivel de un material
que comprende:
- -
- uno o más recipientes de almacenamiento con una alta relación de aspecto, comprendiendo cada uno una pluralidad de sensores de nivel de tipo flotador colocados en partes adyacentes de la altura del recipiente de almacenamiento;
- -
- un sistema de medición del nivel de un material (10) que comprende:
- \bullet
- una pluralidad de puertos de entrada para sensores de nivel (52), cada uno ellos configurado para recibir una señal eléctrica desde un sensor de entre los sensores de dicha pluralidad de sensores correspondiente al nivel de material de la parte adyacente de la altura del recipiente de almacena- miento;
- \bullet
- un circuito de entrada (60) configurado para combinar las señales eléctricas recibidas;
- \bullet
- estando el circuito de entrada (60) configurado para generar una señal de salida;
- \bullet
- correspondiendo dicha señal de salida a un nivel de material combinado de dichas partes adyacentes de la altura del recipiente de almacenamiento.
2. Sistema según la reivindicación 1 en el que
dicho recipiente o dichos recipientes de almacenamiento con una
alta relación de aspecto comprenden más recipientes de
almacenamiento acoplados entre sí y en el que el sistema
incluye
incluye
un primer sensor de nivel de entre los sensores
de nivel de dicha pluralidad de sensores de nivel que mide por lo
menos una parte de un primer recipiente de entre dichos recipientes
de almacenamiento adicionales;
un segundo sensor de nivel de entre los sensores
de nivel de dicha pluralidad de sensores de nivel que mide por lo
menos una parte de un segundo recipiente de entre dichos recipientes
de almacenamiento adicionales;
3. Sistema según la reivindicación 1 en el que
cada sensor de nivel de entre los sensores de nivel de dicha
pluralidad de sensores de nivel proporciona una salida de tensión o
voltaje.
4. Sistema según la reivindicación 3 en el que
la salida de tensión es generada mediante un sensor de efecto
Hall.
5. Sistema según la reivindicación 3 en el que
la salida de tensión es generada mediante un potenciómetro.
6. Sistema según la reivindicación 3 en el que
por lo menos un sensor de entre los sensores de dicha pluralidad de
sensores comprende un sensor de efecto Hall y por lo menos un sensor
de entre los sensores de dicha pluralidad de sensores comprende un
potenciómetro.
7. Sistema según la reivindicación 1 en el que
dicho circuito de entrada comprende un circuito de promediación que
incluye una pluralidad de resistencias conectadas en paralelo.
8. Sistema según la reivindicación 7 en el que
cada resistencia de entre las resistencias de dicha pluralidad de
resistencias presenta un valor de resistencia considerablemente
igual.
9. Sistema según la reivindicación 7 en el que
por lo menos dos resistencias de entre las resistencias de dicha
pluralidad de resistencias presentan valores de resistencia
mutuamente distintos.
10. Sistema según la reivindicación 7 en el que
dicho circuito de promediación comprende adicionalmente por lo
menos un interruptor conectado en serie con por lo menos una
resistencia de entre las resistencias de dicha pluralidad de
resistencias, estando dicho interruptor configurado para abrir y
cerrar de manera selectiva una parte de dicho circuito de
promediación.
11. Sistema según la reivindicación 1 en el que
dicho circuito de entrada incluye por lo menos un seguidor de
tensión.
12. Sistema según la reivindicación 11 en el que
dicho seguidor de tensión incluye un amplificador operacional.
13. Sistema según la reivindicación 11 que
comprende un circuito de promediación que incluye una pluralidad de
resistencias conectadas en paralelo, y una pluralidad de seguidores
de tensión (66a, 66b, 66c), estando cada uno de los seguidores de
tensión de entre los seguidores de tensión de dicha pluralidad de
seguidores de tensión conectado en serie con una resistencia de
entre las resistencias de dicha pluralidad de resistencias (72a,
72b, 72c).
14. Sistema según la reivindicación 1 que
comprende un único puerto de salida que puede acoplarse a un
dispositivo de monitorización, estando el dispositivo de
monitorización configurado para realizar la correlación entre la
señal de salida y el nivel de líquido.
15. Sistema según la reivindicación 14 en el que
dicho dispositivo de monitorización comprende un trasmisor
inalámbrico.
16. Sistema según la reivindicación 1 en el que
dicho circuito de entrada está incorporado en un dispositivo de
monitorización.
17. Sistema según la reivindicación 1 en el que
dicho circuito de entrada es dispuesto en un microcontrolador,
estando dicho microcontrolador configurado para recibir señales
eléctricas digitales correspondientes al nivel de material de las
partes de los recipientes de almacenamiento.
18. Sistema según la reivindicación 1 en el
que
dicho circuito de entrada incluye un circuito de
promediación configurado para combinar las señales eléctricas;
presentando dicho circuito de promediación una
pluralidad de resistencias conectadas en paralelo y por lo menos un
interruptor conectado en serie con por lo menos una resistencia de
entre las resistencias de dicha pluralidad de resistencias, estando
dicho interruptor configurado para abrir y cerrar de manera
selectiva una parte de dicho circuito de entrada;
incluyendo dicho circuito de entrada
adicionalmente una pluralidad de seguidores de tensión, estando un
seguidor de tensión de entre los seguidores de tensión de dicha
pluralidad de seguidores de tensión conectado en serie con cada una
de las resistencias de entre las resistencias de dicha pluralidad de
resistencias;
estando dicho circuito de entrada configurado
para generar una única señal de salida;
en el que dicha señal de salida es proporcional
al nivel de líquido combinado de una pluralidad de partes de los
recipientes de almacenamiento de líquidos.
19. Sistema según la reivindicación 1 que
comprende
un transmisor configurado para transmitir la
señal de salida a otro dispositivo.
20. Sistema según la reivindicación 19 en el que
dicho transmisor comprende un transmisor inalámbrico.
21. Sistema según la reivindicación 19 en el que
dicho circuito de entrada comprende un circuito de promediación que
incluye una pluralidad de resistencias conectadas en paralelo.
22. Sistema según la reivindicación 21 en el que
dicho circuito de promediación comprende adicionalmente por lo
menos un interruptor conectado en serie con por lo menos una
resistencia de entre las resistencias de dicha pluralidad de
resistencias, estando dicho interruptor configurado para abrir y
cerrar de manera selectiva una parte de dicho circuito de
promediación.
23. Sistema según la reivindicación 19 en el que
dicho circuito de entrada incluye por lo menos un seguidor de
tensión.
24. Sistema según la reivindicación 23 en el que
dicho seguidor de tensión comprende un amplificador operacional.
25. Sistema según la reivindicación 23 que
comprende un circuito de promediación que presenta una pluralidad
de resistencias conectadas en paralelo y una pluralidad de
seguidores de tensión, estando un seguidor de tensión de entre los
seguidores de tensión de dicha pluralidad de seguidores de tensión
conectado en serie con cada una de las resistencias de entre las
resistencias de dicha pluralidad de resistencias.
26. Sistema según la reivindicación 1, en el que
dicho circuito de entrada comprende:
una pluralidad de resistencias conectadas en
paralelo y por lo menos un interruptor conectado en serie con por
lo menos una resistencia de entre las resistencias de dicha
pluralidad de resistencias; estando dicho interruptor configurado
para abrir y cerrar de manera selectiva una parte de dicho circuito
de entrada; y estando cada uno de los seguidores de tensión de
entre los seguidores de tensión de dicha pluralidad de seguidores
de tensión (66a, 66b, 66c) respectivamente acoplado en serie con una
resistencia de entre las resistencias de dicha pluralidad de
resistencias (72a, 72b, 72c).
27. Procedimiento para la medición del nivel de
un material en un recipiente de almacenamiento con una alta
relación de aspecto que comprende:
- \bullet
- la colocación de una pluralidad de sensores de nivel de tipo flotador en partes adyacentes de la altura del recipiente de almacenamiento;
- \bullet
- el suministro de un dispositivo de medición del nivel de un material que comprende una pluralidad de puertos de entrada para los sensores de nivel;
- \bullet
- la configuración de dichos puertos de entrada para recibir una señal eléctrica de un sensor de entre los sensores de dicha pluralidad de sensores correspondiente al nivel de material de la parte adyacente de la altura del recipiente de almacenamiento;
- \bullet
- la combinación de las señales eléctricas recibidas en un circuito de entrada para generar una señal de salida correspondiente a un nivel de material combinado de dichas partes adyacentes.
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