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Viskositätssensor VLO-M2_ex für Flüssigkeiten
Der VLO-M2_ex Sensor für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gemäss ATEX: II1G und IECEx: Zone 0 misst die Dichte und Viskosität von Flüssigkeiten in einem mikroelektromechanischen System (MEMS-System). Innerhalb des MEMS-Systems wird die Flüssigkeit zu einem omegaförmigen Mikrokanal geleitet, dem sogenannten Omega-Chip. Dieses winzige Siliziumrohr – es ist kaum dicker als ein Haar – wird für die Messung in Schwingung versetzt. Aus der Resonanzfrequenz dieser Schwingung kann die Dichte des Messstoffes abgeleitet werden: Sie ist umso kleiner, je höher die Dichte des Messstoffes ist.
Dank der Messung im MEMS-System ist der Sensor nur 37 x 83 x 18.2 mm³ klein und findet auch bei engen Verhältnissen Platz. Die hochpräzisen Messresultate sind sofort verfügbar, damit ist eine kontinuierliche Messung im laufenden Prozess möglich. Die Dichte von Flüssigkeiten ist abhängig von ihrer Temperatur. Um diesen Effekt zu kompensieren, erfasst ein integrierter Widerstand aus Platin die Temperatur der Flüssigkeit.
Der Viskositätssensor sendet die Messdaten über die Datenleitung im Modbus RTU Übertragungsmodus an das Auslesesystem.
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Produktbeschreibung
Modbus RTU
- Modbus RTU
- RS-485 Punkt-zu-Punkt Verbindung
- Modbus over serial line – Spezifikation
Inline Messung
- Direkt im laufenden Prozess
- Werte werden instantan ausgegeben
- Schneller Wechsel der Medien möglich
Dichte
- Dichtewert
- Max. Messabweichung:
±0.2 kg/m³ (bzw 0.0075 x abs (T-25 °C)] kg/m³ wenn der Wert >0.2 kg/m³ ist) - Wiederholbarkeit: ±0,1 kg/m³
Viskosität
- Viskositätswert: Dynamisch & kinematisch
- Messgenauigkeit:
±[0,2 mPa s + 5% vom Messwert] - Wiederholbarkeit: ±0,1 mPa s
Flüssigkeiten
- Kohlenwasserstoffe
- Wässrige Medien
- u.v.m. – Fragen Sie uns
Konzentrationspakete (Option)
- Zucker / Wasser nach ICUMSA (%mass)
- NaCl / Wasser nach Laliberté / Cooper (%mass)
Fortsetzung Konzentrationspakete
- Maissirup mit hohem Fruktosegehalt HFCS42, HFCS55, HFCS90
(%mass / °Brix / °Plato / °Balling)
Fortsetzung Konzentrationspakete
- Ethanol / Wasser nach OIML IST-90
(%mass / %vol@20°C / ABF@20°C)
Fortsetzung Konzentrationspakete
- Methanol / Wasser (%mass)
- Ethylenglykol / Wasser in (%mass)
Fortsetzung Konzentrationspakete
- Mineralgehalt in Wasser nach Huber (mg/l)
- Wasserstoffperoxid in Wasser (H2O2) (%mass)
Anwendungen
Flugfeldbetankung
Wird Kerosin von einem Pump-LKW aus dem Flugfeldverteilsystem in ein Flugzeug gepumpt, wird standardmässig das Volumen der betankten Flüssigkeit erfasst. Da die Dichte aber je nach Druck und Temperatur variiert, sind damit keine präzisen Aussagen zur Masse möglich. Darum werden über den Tag verteilt Proben aus dem Tanklager entnommen und dem Piloten zu Berechnung der Masse übergeben. Mit dem VLO-M2_ex Sensor von TrueDyne erfassen Sie die nötigen Daten zur Dichte im laufenden Prozess und können daraus die Masse berechnen (V·ρ=m).
Gemeinsam mit der volumetrischen Messung lässt sich mit der Dichte die Masse der betankten Flüssigkeit in Kilogramm berechnen, die an den Kunden übergeben wird. Zusätzlich liefert die Dichte wichtige Hinweise zur Qualität vom Treibstoff welches ein weiteres Sicherheitsmerkmal im Flugbetrieb darstellt.
1. Standardisierte volumetrische Messung in Litern. 2. In einem Bypass erfasst der Dichtesensor VLO-M2_ex die Dichte direkt auf dem Pump-LKW. Dank der kompakten Bauweise des Sensors kann dieser auch nachträglich in den Prozess integriert werden. 3. Das Kerosin wird aus dem Flugfeldverteilsystem ins Flugzeug gepumpt.
Technik
Überblick
Der Dichtesensor wurde konzipiert, um die Dichte von Fluiden zu messen. Dies geschieht mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) mit omegaförmigem Mikrokanal ( Omega-Chip), der in einen internen Bypass eingebaut ist.
Fliesst Messstoff durch den Dichtesensor, wird durch die Bypassanordnung ein Druckgefälle über den Mikrokanal erzeugt, wodurch der Messstoff zum Omega-Chip gelangt. Der Messstoff beeinflusst die physikalischen Eigenschaften des angeregten Sensors (Resonanzfrequenz und Güte), diese werden digitalisiert und im Microcontroller ausgewertet. Die Messwerte können über die serielle Schnittstelle (RS-485, Modbus) ausgelesen werden.
So sind Dichtemessungen im Bereich 600…1000 kg/m3 (weitere Optionen siehe Produktspezifikationen) bei einer Durchflussmenge von 0…10 l/h realisierbar. settings.
Omega-Chip
Der Omega-Chip, ein vibronisches Mikrosystem, ist das Herz des Messsystems und dient der Sensorsignalgenerierung im Gesamtsystem. Wesentlicher Bestandteil dieses Mikrosystems ist ein Siliziumrohr (Mikro kanal), das elektrostatisch in einer Vakuumatmosphäre in Schwingung versetzt wird. Zur Kompensation von Temperatureffekten ist ein Platinwiderstand integriert, der eine lokale Echtzeittemperaturerfassung zulässt. Der Omega-Chip besteht im Wesentlichen aus kristallinem Silizium und Glas.
Messprinzip (Omega-Chip)
Dichtemessung
Zur Dichtemessung verwendet der Dichtesensor den Omega-Chip. Der befüllte Mikrokanal wird dazu in resonante Schwingung versetzt und analysiert.
Die resultierende Eigenfrequenz des Mikrokanals hängt von der Masse und damit von der Dichte des Messstoffs im Mikrokanal ab: Je grösser die Messstoffdichte, desto kleiner ist die Eigenfrequenz. Die Eigenfrequenz ist somit eine Funktion der Messstoffdichte.
f = Eigenfrequenz, E ⋅ I = Rohrsteifigkeit, ρTube = Rohrdichte, ATube = Rohrquerschnitt, ρFluid = Messstoffdichte, AFluid = Messstoffquerschnitt.
Spezifikationen
Allgemein
Messgrösse:
Dichte und daraus abgeleitete Grössen (z.B. Normdichte, Konzentration, etc.)
Typische Medien:
Partikelfreie (<30 μm) Medien wie zum Beispiel:
- Benzin, Diesel, Kerosin
- OME (synthetische Stoffe)
- Öle und Schmierstoffe
- Wasserbasierte Medien
- Methanol, Ethanol, Isopropanol
- LPG*
- AdBlue®*
- Glykol-Mischungen*
Weitere Medien können ggf. nach Einzelabklärung verwendet werden. *Optional
Konzentrationspakete:
- Diverse Zucker in Wasser
- Invertzucker in Wasser
- High Fructose corn sirup
- Methanol in Wasser
- Ethanol in Wasser
- Kochsalz in Wasser
- Minerale in Wasser
- Wasserstoffperoxid in Wasser
- Ethylenglycol in Wasser
- Butan in Propan
Hinweis: Benutzerspezifische Konzentrationspakete auf Anfrage
Messperformance
Max. Messabweichung :
Viskosität: ±[0,2 mPa s + 5% vom Messwert]
Dichte: ±[0.2 bzw 0.0075 x abs (T-25 °C)] kg/m³ wenn der Wert >0.2 ist
Temperatur: ±0.15 bzw. ±[0.005 x abs(T-25 °C)] °C wenn der Wert >0.15 ist
Wiederholbarkeit:
Viskosität: ±0,1 mPa s
Dichte: ±0,1 kg/m³
Temperatur: ±0,05 °C
Temperaturbedingungen
Zulässige Mediumstemperatur:
-40…+60 °C
Zulässige Umgebungstemperatur:
-40…+60 °C
Zulässige Lagerungstemperatur:
-40…+60 °C
Einsatzbereich
Zulässiger Dichtemessbereich:
0…1600 kg/m³
Zulässiger Viskositätsbereich:
0,3…50 mPa s
Zulässiger Messstoffdruck:
0…20 bar (abs)
Berstdruck 80 bar (abs)
Zulässige Partikelgrösse:
Max. 30 μm
Zulässiger Durchflussbereich:
0…10 l/h (Wasser)
Vibrationen:
Vibrationen (<20 kHz) haben aufgrund der hohen Arbeitsfrequenz des Mikrokanals keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.
Ein- und Auslaufstrecken:
Ein- und Auslaufstrecken haben keinen Einfluss auf die Messgenauigkeit.
Umgebungsbedingungen
Klimaklasse:
Noch nicht definiert
Elektromagnetische Verträglichkeit:
EMV 2014/30/EU (EN 61326-1)
Schwingungs – und Stossfestigkeit:
Noch nicht definiert
Schutzart:
IP54 (IEC 60529)
Material
Gehäuse:
Rostfreier Stahl:
- 1.4404 (316L)
- 1.4542 (AISI/SUS 630)
Medienberührend:
Rostfreier Stahl:
- 1.4542 (AISI/SUS 630)
BOROFLOAT® 33 Glas
Silizium
Epoxidharz
Dimensionen / Bauform
Bauform: VLO-M2_ex (Beim VLO-M2 (nicht Ex) entfällt der Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX – In der Grafik orange markiert
Abmessungen:
30 mm x 66 mm x 15 mm (ohne Kabel, Kabeldurchführung und Anschluss für Schutzerde)
Gewicht:
<200 g
Abmessungen Messkanal:
160 x 200 μm (500 nl)
Fluidische Schnittstellen
Fluidische Schnittstellen:
2 x M5 Gewindebohrungen im 45°-Winkel zur Seiten- und Stirnfläche
Elektrische Schnittstelle
Kommunikation:
Auf dem Hardware-Standard RS485.
Modbus RTU-Kommunikationsprotokoll (siehe Datenblatt)
Kabelbauform:
Fest verbautes Kabel. Anschlusskabel Typ KS-Li9YD11Y 4xAWG 28, Hersteller: Kabel Sterner
Kabellänge:
3 m (Option bis 30 m)
Kabelaussendurchmesser:
2,3 mm
Aderdurchmesser:
4 x AWG 28
Pegelführung:
Digitale Kommunikationsleitungen und Spannungsversorgung in einem gemeinsam geschirmten Kabel Unidirektional, RS-485
Terminierungswiderstand von 330 Ω auf der Client Seite vorsehen
Energieversorgung:
Maximale Stromaufnahme 26 mA
Maximale Leistungsaufnahme 350 mW
Versorgung: 9.4 V…13.3 V (Typ: 12 V)
Bei DLO-M2_ex XA Sicherheitshinweise beachten – Zenerbarieren (Versorgung und RS485)
Spannungsfestigkeit:
Das Bezugspotential (GND) ist mit dem Gehäuse und dem Erdanschluss (siehe Produktaufbau) verbunden. Es existiert keine galvanische Trennung zwischen den Versorgungskreisen, der Kommunikationsschnittstelle und GND
Datenrate:
Ansprechzeit: 100 ms
Kabelbelegung:
Aderfarbe Belegung
- gelb – RS485 B,D1
- grün – RS485 A,D0
- braun – GND (Signalmasse),common
- weiss – VDD (Versorgungsspannung)
- blank – Schirmung
Zertifikate / Zulassungen
CE-Zeichen:
Der Dichtesensor erfüllt die gesetzlichen Anforderungen der EG-Richtlinien. Die TrueDyne Sensors AG bestätigt die erfolgreiche Prüfung des Dichtesensors mit der Anbringung des CE-Zeichens.
Richtlinien:
- ATEX 2014/34/EU(L96/309)
- LVD 2014/35/EU(L96/357)
- EMC 2014/30/EU (L96/79)
- RoHS 2011/65/EU(L174/88)
Standards:
- EN 61010-1: 2010
- EN IEC 60079-0: 2019
- EN 60079-11: 2012
- EN 61326-1: 2013
- EN 61326-2-3: 2013
- EN 50581: 2012
Produktaufbau
Produktaufbau:
- Dichtesensor VLO-M2(_ex)
- Montagelöcher für mechanische Befestigung (6 x M3-Gewindebohrungen)
- Fluidische Schnittstelle (2 x M5-Gewindebohrungen)
- Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX
- Elektronische Schnittstelle für Kommunikation und für Stromversorgung
Beim VLO-M2 (nicht Ex) entfällt der Punkt 4 (Klemmbügel auf Erdungsplatte mit Schrauben M3×8 TORX).
In der Grafik orange markiert.
Mechanische Befestigung: VLO-M2_ex