Вибрационный датчик уровня SICK LFV200 и его внутренний мир


Всем привет!
Мы продолжаем разламывать всякое странное.
Сегодня это будет вибрационный датчик уровня от широко известной в узких кругах фирмы SICK(и не спрашивайте, кто им такое название придумал).
Добро пожаловать под кат!

Датчики уровня бывают очень разнообразные:
Выбор конкретного типа определяется тем, уровень чего нужно измерить, и важна ли при этом непрерывность или достаточно точечности измерения.
Самые старые датчики — поплавковые:
Просты и дешевы, но в силу наличия подвижных частей не очень надежны и долговечны, а также непригодны для измерения уровня сыпучих сред. Для сыпучки нужны другие решения: если внутрь емкости лезть совсем-совсем нельзя, то её придется просветить насквозь гамма-излучением, а если всё-таки можно, то поверхность придётся щупать лучом микрорадара(с недавних пор) или вилочкой-камертоном. Вот как раз датчиком последнего типа SICK LFV200 и является.
Он имеет общую длину 152 и диаметр 32 мм. Подопытный экземпляр поврежден — отломана одна из ножек камертона, и поэтому мы можем его распотрошить.
Верхняя часть датчик сделана из прозрачного пластика(через который видны внутренние светодиоды) и имеет стандартный 4-контактный разъём М12х1:
Вот так к нему подключаются внешние устройства:
Датчик частично разборный — верхнюю часть можно вытащить из корпуса при помощи отвертки:
С её внутренней стороны тоже находятся контактные штыри:
Сама электроника датчика находится на двух платах, размещенных в пластиковой обойме и залитых прозрачным силиконовым герметиком:
Её тоже можно выдернуть из корпуса:
В нем при этом остается 6-контактный разъём:
Он тоже выдергивается, и от него вглубь датчика уходит гибкий печатный кабель к пьезоэлементу(до которого без токарного станка уже не добраться):
Поэтому откидываем корпус датчика в сторону и ковыряем обойму с платами:
Герметик, которым они залиты, мягкий, приятный на ощупь, и легко отрывается. Сами платы соединены между собой FPC-шлейфом, который при разборке оторвался — ну и ладно, всё равно его не жалко:
Силовая, если так можно выразиться, часть датчика — два PNP транзистора, защитные диоды и параметрический стабилизатор(потому что датчик питается напряжением от 10 до 36 вольт, а его электронике нужно 5):
И её обратная сторона:
А вот измерительная часть:
Она реализована на основе микроконтроллера PIC16C505 от Microchip:
Он работает на частоте 2 МГц, заданной кварцевым резонатором, размещенным на обратной стороне платы…
… и возбуждает пьезоэлемент, настроенный в резонанс с вилкой на внешней стороне корпуса датчика.
Ответный сигнал снимается с другой секции пьезоэлемента, усиливается операционным усилителем LMC6024 от Texas Instruments…
… и подается на пороговую схему, управляющую выходной частью датчика:
Ещё у датчика есть модификация с выходом IO-Link.
Работает он очень просто: пока ножки ничего не касаются, они вибрируют свободно, как только до них дотягивается содержимое емкости, они пытаются заставить его вибрировать вместе с собой — естественно, безуспешно, потому что для этого надо менять частоту. При этом в определенный момент происходит срыв резонанса и сильно падает уровень сигнала с пьезоэлемента, что регистрируется пороговой схемой.

Так как лапки сделаны из сплошной нержавеющей стали и не содержат ничего внутри себя, то датчик может работать в агрессивных средах при температуре до +150 градусов, реагируя на изменения уровня среды порядка 1-3 мм.
Но это все про достоинства, а как же недостатки?
Основным недостатком датчика является цена — порядка 100 т.р. в ЧиД. Впрочем, для домашнего применения он и не предназначен:)
Планирую купить +1 Добавить в избранное +69 +87
+
avatar
  • sunpp
  • 27 марта 2024, 22:46
+6
почему все, что имеет приставку «промышленный» — имеет конскую цену?
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 22:52
+22
Потому что:
а) сертификация
б) гарантия
в) надежность
г) поддержка(вплоть до «доставим замену в любую* точку мира за 24 часа»)
д) ответственность производителя, которому могут влепить иск на конскую сумму
е) а куда ты денешься с подводной лодки?

Впрочем, с учётом того, что оборудование, куда этот датчик вкручивается, может стоить десяток миллионов долларов — не такой уж он и дорогой. В инструкции к станку с ЧПУ прямым текстом пишут — «запас быстроизнашиваемых деталей на складе обойдется дешевле, чем простой станка».
+
avatar
  • sunpp
  • 27 марта 2024, 23:22
+7
я немножко в теме и реальность всегда отличается от «как должно быть»
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 23:27
+4
На этот случай в списке предусмотрен пункт «е».
Оно не только с промышленным железом так.
Например, у Wacom перо к хоббийному планшету стоит 20 долларов, а к профессиональному — 100. И сэкономить, надурив систему, не получится, потому что профессиональный планшет не видит хоббийные перья.
+
avatar
  • botph2
  • 28 марта 2024, 05:46
+22
Не то что бы не видит. Он когда их видит глазки ручками закрывает.
+
avatar
  • nikkky
  • 29 марта 2024, 04:45
0
у графайров (или как их сейчас зовут, хоббийных) снимаются 3 параметра (кроме кнопок), у профессиональных intous'сов — 5 (кроме координат и давления они ещё отслеживают угол наклона и вращение,) что позволяет имитировать довольно хитрые техники живописи. но что сделано на уровне драйверов, так это контекстная привязка действий, когда в одном приложении нужна 3я кнопка, а вне его на неё вешается двойной клик, что бы не долбить, как дятел или не держать рядом мышь.
+
avatar
  • oleg235
  • 31 марта 2024, 01:20
0
у графайров (или как их сейчас зовут, хоббийных) снимаются 3 параметра (кроме кнопок), у профессиональных intous'сов — 5 (кроме координат и давления они ещё отслеживают угол наклона и вращение,)
В самом пере датчиков кроме давления нет. Наклон и поворот отслеживается антенной планшета.
+
avatar
  • pronja
  • 28 марта 2024, 08:12
+11
в узких кругах фирмы SICK
еще нормальное название, есть еще штойбля, так и хочется добавить — штрилять буду
+
avatar
+12
"- Как вы получили такую должность? Блат?
— Нет, сестла."
+
avatar
0
А ещё время жизни. Это наверное не так важно для датчиков, основанных на проверенных технологиях, но вот для микросхем которые быстро устаревают очень важно — что через 15+ лет ты можешь купить эту детальку.
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 23:35
+2
Для микросхем общегражданского применения неважно — через 15+ лет вся система управления скорее всего пойдет под модернизацию. В авиации и у военных своя атмосфера.
+
avatar
+2
Ну редизайнить систему управления НПЗ потому что микроконтроллер на замену не купить — тоже такое себе.

А НПЗ и 50 лет может работать.

Ну или там система управления сегмента ЖД или метро…
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 23:39
+2
Никто на НПЗ менять отдельный микроконтроллер не будет. Хотя бы потому, что прошивки для него у них нет — она у подрядчика или субподрядчика.
Менять будут блок целиком. Благо интерфейсы стандартизированы.
+
avatar
+2
То-то то там то тут истории как люди руками и зубами держат системы типа компов с Win'95 или даже каким-нибудь OS/2 3.0 WARP на ЖД, заводах, etc. Потому что не заменить…
+
avatar
  • oleg235
  • 28 марта 2024, 00:07
+7
Не «потому что не заменить», а «потому что жалко денег».
И да, ПК и блок на микроконтроллере — это железо сильно разного уровня.
+
avatar
  • zaooza
  • 28 марта 2024, 04:44
+6
Что значит «жалко денег»? Должно быть не жалко? Мы тут с коллегой недавно носились искали где бы 5 дюймовые флопари купить для линии tetra pak (на них логи сохраняет конвейер). Нашли, за оверпрайс, но это несоизмеримо дешевле замены линии, которая работает нормально.
+
avatar
  • Reverse
  • 28 марта 2024, 05:30
+1
хм… есть же эмуляторы флопарей, пишут на обычную флешку.
Я не заморачивался с поиском, но таки натыкался где-т на подобные поделия народного промысла…
пы-сы:
гуглёж первой строкой https://aliexpress.ru/item/1005003486488808.html
intechnology.ru/emulator-diskovoda/
+
avatar
  • Reverse
  • 28 марта 2024, 05:43
+3
Дело, зачастую, не в деньгах, а в техпроцессе. Проблема в том что любая модернизация остановит его. Эффектнодефективные манагеры этого не любят, им надо выжать максимально денег, чтоб красивые графики на презентациях рисовать…
+
avatar
+3
Обычно Win'95 или даже OS/2 3.0 WARP всего лишь оболочка для запуска основной программы. Далеко не всегда эта основная программа будет работать на новом «железе».
+
avatar
0
Вот именно, есть софтина для 95й винды, которую можно запустить и на Windows XP, условно говоря, только проблема в том что то оборудование для которой эта софтина предназначена не работает с современным железом и как ни крути, нужно такое же старое железо как и сама софтина, более того, я даже могу сделать конфигурационный файл для старого оборудования на новой оси, но как закачать этот конфиг в старый ноут, у которого из всех интерфейсов только COM, LPT и IRDA, как подумаешь, что для этого нужно сделать, плюнешь и поправишь программу на этом же старом ноуте… :)
+
avatar
0
снять HDD и закачать в него конфиг.
+
avatar
0
Гдеж взять такой древний IDE интерфейс, что бы этот ХДД подключить к современному компу, или вы думаете что такая мысль мне в голову не приходила? :)) И да, чтобы достать этот пресловутый хард, там нужно весь ноут разобрать, а там и так уже все «ходуном ходит», так что это тоже не вариант и да что, что бы там условно 25 сек. поменять на 27 или 23 мне каждый раз ноут разбирать-собирать прикажете? :)
+
avatar
  • oleg235
  • 31 марта 2024, 01:21
0
но как закачать этот конфиг в старый ноут, у которого из всех интерфейсов только COM, LPT и IRDA, как подумаешь, что для этого нужно сделать
Надо найти USB-IRDA для нового компа, очевидно же.
+
avatar
0
О! Диванная экспертиза подтянулась :)
Очевидно, но проще просто на на нем циферки поменять… :) А можно еще какой нить усилитель COM порта сколхозить, что бы его подключать к USB-COM адаптеру и заливать программу уже с нового компа… вариантов масса, но я же уже ответил:
как подумаешь, что для этого нужно сделать, плюнешь и поправишь программу на этом же старом ноуте… :)
:)
+
avatar
+5
Ну здесь, как приято ща говорить: «не все так однозначно» дело не в деньгах!
Ну например как человек в теме, который касался этого лично могу привести такой пример: Есть светофорный объект, которым управляет старинный контроллер аля 1998 года выпуска, нормально так управляет все ему ни почем, но проблема в том что изменить программу управления можно только со старого ноута с Windows 95 и железным COM портом, это тот ком порт который на выходах выдает по 12 вольт, все эти современные конвертеры он не видит, потому и держат как было сказанно выше вот этот старый ноут, как раз для этого, что бы можно было поменять программу, а теперь почему нельзя поменять данный контроллер на что нить современное, ну во первых современное стоит ну очень дорого, второе, тот кто за это платит, ему это не надо, у него же все работает и все хорошо, ему придет предписание поменять программу от ГИБДД, он это спустит экспуатационщикам, т.е. тем технарям, у кого этот контроллер на обслуживании, они им не владеют, они его только обслуживают и менять им его за свой счет, тоже нахрен не приперлось, но зато у них есть этот старый ноут, которым можно поменять програму управления… :)
Я надеюсь разъяснил, что в жизни не все мериться деньгами, даже если они есть, они могут быть, но не на эти цели… :)
+
avatar
  • Reverse
  • 28 марта 2024, 05:39
+10
С десяток лет назад был на подкачивающей станции магистрального нефтепровода… Стоит комп на 286, под 4 досом… Только блоки питания ему меняют. Как 30 лет назад софтину ему какой-то студент написал, на практике, так и работает. Ни кто не трогает его с тех пор, ибо можно раком поставить всё и сразу. Исходников нет, само собой.
+
avatar
  • botph2
  • 28 марта 2024, 05:53
+2
Работает? Не трожь.
+
avatar
+3
Ага именно так и есть:
+
avatar
  • Corvair
  • 29 марта 2024, 04:31
0
У нас ещё недавно был спирограф Master-Jaeger конца 80х с 386 компом Epson под MS-DOS 5.0 и Windows 1.0(!), выводивший результаты на цветной матричный принтеръ Fujitsu. На этом компе я в первый и единственный раз видел Windows 1.0. Комп сам по себе очень интересный — НГМД только 3,5", но в 5,25 отсеке, без салазок, именно 3,5" флоп под 5,25 отсек, при этом НЖМД 3,5" MFM, стоит в 5,25 отсеке через салазки. ОЗУ нестандартными модулями на дочерней плате. Клавиатура фирменная Epson уже PS/2, ёмкостная Foam and Foil, а принтеръ, несмотря на то, что комп от Epson, почему-то Fujitsu.
В конце концов древнего немца заменили на какой-то отечественный, а комп и принтеръ забрал себе.
+
avatar
  • Reverse
  • 29 марта 2024, 06:05
0
Встречал такие компы, обслуживался банк, притащили весь старый хлам к нам… процы были 386 (2003 год), а память была типа SIPов, но нестандартная разводка и была собрана на DIP корпусах, что-то типа РУ5… И да, компы были чисто белые, сборки IBM, там логотипы были даже на винтиках, по моему. Тогда-то я и увидел, впервые в жизни, плоскопечатные принтеры, матричники на 24 иглы. Жаль «подрезать» не удалось, принтеры они притащили на чистку. А с компов нечего было брать, древние как какашки мамонта и насквозь все нестандартное. Жестких дисков в них не было, эти компы работали на биосе, там была своя ось. Все остальное грузилось по локалке…
+
avatar
  • Corvair
  • 29 марта 2024, 14:28
0
Значит эти компы были терминалами к какому-то мэйнфрейму.
+
avatar
  • Reverse
  • 29 марта 2024, 14:38
0
Это понятно. Удивила нестандартность исполнения.
+
avatar
  • Reverse
  • 28 марта 2024, 05:28
+2
НПЗ взрывоопасный объект, там просто так менять ни чего не станут! не смотря на стандартные интерфейсы… исключительно то что в проекте, либо сертифицированная замена от производителя (все установки проходят сертификацию в сборе, полным комплектом). Посему, вышедшее из строя оборудование заменяется не просто блоком, а всей установкой в сборе, и внесением изменений в проект.
+
avatar
+1
Ну редизайнить систему управления НПЗ потому что микроконтроллер на замену не купить — тоже такое себе.
на ютубе есть интервью с главнюком microchip-a.

у них как раз модель бизнеса выстроена вокруг того, что они готовы выпустить свежую партию своих микроконтроллеров хоть из самого начала 80х годов. только деньги заготовь, все будет.
+
avatar
+5
Ага, только иногда бывают нюансы! Могу рассказать свой случай, когда всеми этими доводами меня пытались развести на полмиллиона всего за 3 датчика, только это все равно бы нихрена не работало бы, но думали долго, совещались в итоге выдали суперсовременное промышленное решение в виде радарного датчика за 150 тыщ за штуку. Ну поскольку это не пакетик орешков, который можно купить на попробовать, пришлось немного проанализировав суть проблемы разработать свое решение в виде фторопластовой втулки и болта из нержавейки, цена вопроса, если брать выточку втулки своими силами и стоимость болта с гайкой + немого герметика, ну так на вскидку получилось рублей 200 за датчик и что самое главное это работает!!! :)
И да, если вам любопытно где это нужно было, то это бак-миксер где в слабощелочном растворе воды распускают листовую целлюлозу и делают пульпу, так вот там идет непрерывное перемешивание и все стержневые кондуктометрические датчики там или загибает в сторону и после каждого замеса их нужно вынимать и чистить, я уже не говорю о том что внутреняя поверхность миксера вся в этой налипшей пульпе, страно как они догадались что там подойдет радар, который так же бы при первом замесе засрало бы и он ослеп бы наглухо, пусть за него и просили 150 тыщ, а их нужно было три…
Ну в общем вот вам не сертифицированое, но ооочень рабочий вариант :):
+
avatar
+3
И что он измеряет? Уровень жидкости?
Эти датчики не забиваются пульпой?
+
avatar
+3
Эти датчики ничего не измеряют, они нужны для включения и отключения насосов при достижении определенных уровней, это просто кондуктометрические датчики, тут же стоит отметить что и тот датчик который тут обозрели, предназначен для того же самого, т.е. есть погружение он включен/выключен или на оборот. Что же касается забивания пульпой, ну скажем так, они работают гораздо лучше тех что стояли до этого, причем в десятки раз, ну был один случай из ста когда на нем чет повисло, просто при сл. замесе, эту соплю смыло и он опять работал как новый, причем он сейчас работает в паре с детектором Овен БКК-1, сейчас идет модернизация системы управления, он же будет работать уже через Овен ПР200-х8, а в нем уже можно сделать более тонкую настройку, т.е. он будет отличать налипшую пульпу от жидкой…
+
avatar
0
Да, работал с овенами.
В каких-то реле уровня можно построечниками на морде реле выставить сопротивление электрод-жидкость, то есть тонкая подстройка чувствительности.
Я делал электроды из медной проволоки для колодца с уровенем жидкости и насос, который выкачивает воду при превышении уровня.
Где то год работали, потом пришлось чистить.
+
avatar
0
Через Овен ПР200-х8 чувствительность будет меняться цифровым методом, причем в качестве регулятора будет стоять инкрементный энкодер и одним им можно будет выставлять пороги чувствительности на 6 разных датчиках…
+
avatar
+5
На то и фторопласт в качестве изолятора чтобы к нему ничего не липло)))
+
avatar
+1
Чем-то неуловимо напоминает вибровилки от VEGA, vegaswing 51
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 23:08
0
Думаю, все вибровилки примерно похожи.
+
avatar
0
Похожи, а тут прямо сильно. У вас даже фото в заголовке из карточки товара где продают VAGA.
+
avatar
  • oleg235
  • 27 марта 2024, 23:21
0
Значит, продавец на Ebay халтурит:)
+
avatar
0
И мануал с картинками как в веге.
+
avatar
  • noring
  • 28 марта 2024, 00:53
+1
А какой пьезоэлемент в трубе «необозримым » остался? Размеры, форма (пластиной или трубчатый?).Или много проблем с распилом и доставаться не будет?
+
avatar
  • oleg235
  • 28 марта 2024, 01:01
0
Скорее всего, пластина. Пилить вряд ли буду — это нержавейка, режется с трудом.
+
avatar
  • nigrol
  • 28 марта 2024, 01:38
+4
болгаркой?)) семь секундт
+
avatar
0
спасибо интересно
+
avatar
  • Alesh
  • 28 марта 2024, 08:37
+4
Широк спектр обзоров КИПовца ))))
+
avatar
0
«что вижу то пою»
+
avatar
  • saralex
  • 28 марта 2024, 08:38
+2
По моему такие обзоры не соответствуют профилю сайта.
Но если я не прав, то лайвхак — начать писать обзоры на книги.
Тогда можно вывалить на сайт неограниченное количество интересной информации.
+
avatar
  • Alesh
  • 28 марта 2024, 09:26
+1
Тогда можно вывалить на сайт неограниченное количество интересной информации.
и более нужной
+
avatar
+2
Ну если только чем проклеены и что получается если попробовать оторвать обложку…
+
avatar
  • oleg235
  • 28 марта 2024, 13:36
0
лайвхак — начать писать обзоры на книги.
С подключением, что ли…
mySKU.me/blog/europe-stores/78228.html
mySKU.me/blog/ebay/79505.html
mySKU.me/blog/usa-stores/60727.html
mySKU.me/blog/ebay/59564.html
+
avatar
  • Kooonst
  • 28 марта 2024, 12:07
0
Я конечно подробности техпроцесса не знаю, но по чему не угодили обычные ротационники стоящие практически на порядок дешевле? Обычно они на сыпухе применяются. Точность у них конечно меньше, но для бункеров и прочее как дискретные датчики критических/аварийных уровней само оно. Электроники в них не считая реле вообще нет и ломаться по большому счету там нечему. Плюс если на бункере стоит вибропривод от слеживоимости он может в резонанс с вилочковыми входить что добавляет плавающих глюков в асу процесса…
+
avatar
  • PSVik
  • 28 марта 2024, 13:33
+5
от широко известной в узких кругах фирмы SICK(и не спрашивайте, кто им такое название придумал).
Немцы в плане названий компаний большие затейники! Есть ещё ещё одна широко известная в аналогичных кругах компания LUST, не удивлюсь если названия вместе придумывали.
+
avatar
0
Название компании обозреваемого датчика дал её создатель в соответствии со своей фамилией — Эрвин Зик (Erwin Sick).
+
avatar
+4
Основной недостаток, не цена. Основной недостаток радаров и камертонов, в резервуарном парке, это КОНДЕНСАТ, ЗАТЕМ НАЛЕДЬ! Хоть как утепляй, если — 30, головняк обеспечен. Мысли не теоретика, а практика)))
+
avatar
  • oleg235
  • 29 марта 2024, 00:03
0
И для кого только греющий кабель придумали?
+
avatar
+2
У Вас наверно требования другие. У меня например на резервуар с горючим продуктом греющие кабеля запрещены. Первая проверка ростехнадзора, засунет греющий кабель в задницу и посадит в клетку. Так что не только теорию надо озвучивать, но и практику затрагивать. А практика, она иногда очень далека от теории.
+
avatar
0
У нас недостаток — между вилкой или масса пастообразная слипается и замыкает навовсе, или сахар.
+
avatar
  • Iron_69
  • 29 марта 2024, 12:07
0
А у меня был опыт когда такие датчики стояли в резервуаре с горячей водой, и вот как то они начали врать: показывать что резервуар полон, а на самом деле — нет. Выяснилось что рожки покрылись накипью и привет — показывают неверно. Приходилось периодически снимать их и промывать от накипи.
+
avatar
  • Barsik
  • 28 марта 2024, 22:49
+3
Эх, разобрать что ли для обзора датчик относительной мутности?