Překlad dokumentu D100384 ARNOLD automation Popis zařízení Sondy měření vlhkosti typové řady FS Typ FS V (Hloubkově nastavitelná sonda) Typ FS A (Sonda na tyči) Typ FS 1 (Disková sonda) Typ FS M (Sonda do míchačky) Typ FS H (Sonda pro vysoké teploty)
Strana 2/26 Obsah 1. Sondy měření vlhkosti...3 2. Použití...4 3. Metody měření a základní informace...4 4. Konstrukční podrobnosti...6 5. Teplotní čidlo pro materiál...7 6. Pokyny pro montáž...7 7. Kalibrace sondy...11 8. Kalibrace na vlhký písek...13 9. Označení typu...16 10. Technické údaje...17 11. Ochrana před poškozením bleskem...18 12. Označení kolíků konektorů...19 13. Kabeláž...20 14. Montážní rozměry...21 15. Mechanické rozměry...23 16. Příslušenství...25 17. Poznámky...26
Strana 3/26 1 Sondy měření vlhkosti Firma Arnold Automation se specializuje na výrobu odolných sond pro měření vlhkosti obsažené v materiálu s velmi dobrým poměrem cena/výkon. Tyto sondy již prokázaly své opodstatnění a jsou úspěšně nainstalovány na různých místech ve světě. Obal a upevňovací držák jsou celé vyrobeny z nerezavějící oceli. Jak ukazují obrázky na přední straně manuálu, jsou k dispozici různé modely pro různé způsoby použití. Typová označení ukázaných modelů jsou: FSV, FS1, FSA, FSM a FSH. Srovnání různých modelů: Model Oblast použití Upevnění FSV Nastavitelná sonda pro univerzální použití. Velký rozsah Nastavitlný kruhový možnosti nastavení. Též vhodná pro silné stěny. Možno třemi pevnými otvory. namontovat na kluzný držák pro měření vlhkosti materiálu na pasu. FS1 Univerzální použití. Vzdálenost mezi předním okrajem Pevný kruhový držák se třemi sondy a upevňovací patou je pevná. Tato vzdálenost je otvory. 9mm bez chránícího krytu (proti obrušování) a 11mm s krytem. FSA Sonda montovaná na tyč s délkami 0,2m, 0,5m a 1m. Nastavitelná nosná tyč pro sondu. Vhodná pro instalaci v silech. Může být též dodáváno se skládací tyčí nebo se zalomenou tyčí. FSM Sonda určená pro instalaci do míchaček. Koncipována Masivní kruhový držák se šrouby pro použití v drsných podmínkách. Přídavná ochrana na stranách pro vložení a proti obroušení 8mm silných tvrzených nebo polohování chráněné sondy. netvrzených vyměnitelných trubek. Povrch senzoru je chráněn pomocí 10mm silného vnějšího keramického obalu. FSH Sonda pro velké teploty. Pro měření obsahu vlhkosti v Nastavitelný kruhový držák se aplikacích vyžadujících odolnost do 190 C. třemi pevnými ovory. Upozornění: Maximální povolená teplota měřící hlavy je 190 C. Povolená okolní teplota zadní elektroniky je 80 C. držák se
Strana 4/26 2 Použití Několik typických, níže uvedených příkladů ukazuje možnosti univerzálního použití sond: Vlhkost písku, štěrku a pod. (výroba betonu) Regenerace slévárenského písku na požadovaný obsah vlhkosti Obsah vlhkosti křemičitého písku např. pro výrobu skla Optimalizace kvality při výrobě potravin Produkce zrna Potravinářský průmysl pro výrobu zvířecí potravy Keramické prášky a pasty Oxidy kovů Obsah vlhkosti ve stavebních a konstrukčních materiálech Vlhkost půdy Kaly z čističek odpadních vod atd. 3 Metody měření a základní informace Obecné informace o měření vlhkosti: Všechny současné měřicí systémy (ať založené na měření kapacitním, mikrovlnném, či vodivosti atd.) měří obsah vody médií pouze nepřímo, kde se pro tento účel využívá fyzikálního jevu. Některé vlastnosti média se mění (v souladu s tímto fyzikálním jevem) v důsledku změny v obsahu vlhkosti a tyto změny poté čidlo přeměňuje na úměrně se měnící signál [0-10 V] nebo [0(4) - 20 ma]. Jelikož neexistuje žádná absolutní indikační stupnice, je nezbytné měřicí sondu kalibrovat v závislosti na příslušném materiálu. Tato kalibrace je nutná, ať se materiál pohybuje či nikoli. Sondy Arnold pro měření vlhkosti jsou konstruovány pro on-line měření materiálů od stavební suti až po mnohem jemnější materiály. Proces měření určuje skutečný obsah vody ve směsi. Aby se toho dosáhlo, vypočítává se zhruba rozdíl mezi dielektrickou konstantou vody (ε = 80) a dielektrickou konstantou příslušného materiálu. Většina materiálů má dielektrickou konstantu v rozsahu ε = 3... 10. Obsah vody v materiálu vede k velmi proměnlivému rozsahu dielektrických konstant a měření změn v oblasti kapacitní nám dovoluje dosáhnout vysokého rozlišení odpovídajícího měřeného signálu. Ten pak dále zpracovává elektronika uvnitř sondy a zpracovaný signál je na svorkách sondy dostupný jako signál měření vlhkosti. To znamená, že pro každý materiál musí být sonda kalibrována individuálně a pro vyhodnocení výstupu signálu na svorkách sondy je nutná kalibrační křivka, specifická pro každý materiál. Kalibrace této sondy je obzvlášť důležitá během procesu instalace. Viz též kapitoly 7 a 8.
Strana 5/26 Množství vody v materiálu pod sondou se mění podle hustoty materiálu pod sondou (hloubka zanoření 7 15 cm). Příklad: U písku s vysokou hustotou (hloubka zanoření cca 10 cm) je více molekul vody v měřeném vzorku pod sondou než u volného písku bohatého na zachycené molekuly vzduchu. V tomto případě to znamená vyšší hodnotu výstupního signálu. Je proto zřejmé, že kromě důležitosti kalibrace sondy na spolehlivá měření má také rozhodující vliv umístění čidla, viz kapitola 6, Pokyny pro montáž. Tato čidla mohou také měřit obsah vlhkosti v materiálech i když mezi materiálem a sondou je malá vzduchová mezera. Tato vzdálenost však nesmí být proměnná. Mez měřitelnosti je dána minimálním obsahem vlhkosti v materiálu. Stejná kritéria také platí, pokud se musí měření provádět pomocí zprostředkujícího média. Příklad: Z druhého konce pásového dopravníku nebo přes nějaké dodatečné ochranné vrstvy, jako jsou vrstvy proti oděru apod. Měření nelze provádět přes kovový pásový dopravník nebo skrze kontejnery. Důležité: Čím je větší vzdálenost mezi povrchem čidla a měřeným médiem, tím je menší citlivost měření. Existuje-li více možností umístění sondy, je třeba volit takové, kde je nejmenší vzdálenost mezi čidlem a materiálem. 3.1 Měřitelnost různých materiálů Základní úvahy o dobré měřitelnosti materiálů: Materiál by měl mít dielektrickou konstantu ε mnohem nižší ve srovnání s toutéž konstantou vody (ε = 80), galvanický odpor (ohm/cm) by neměl být příliš nízký a hustota materiálu by měla během měření být v prostoru vlivu čidla dostatečně konstantní. Jednoduché možnosti testování: Materiál je v zásadě měřitelný, když vzorky s různým obsahem vlhkosti produkují za shodných podmínek měření sondou reprodukovatelné signály. Zakreslení výstupního signálu sondy na určitou hodnotu obsahu vlhkosti (sestavení kalibrační křivky) se poté musí provést v laboratoři. Tato kalibrace je dosti pružná: např. výstupní signál 1 V může být přiřazen obsahu vlhkosti 1 % a výstupní signál 10 V obsahu vlhkosti 10 %. Alternativně 1 V = 2 % a 10 V = 20 % je podle zvoleného rozsahu měření rovněž možné. Toto zjednodušené přiřazení hodnot vlhkosti k signálům je možné pouze za předpokladu, že je kalibrační křivka lineární. To je případ malých odchylek pro písky získané ze středoevropských oblastí, zejména těch, které se používají při výrobě betonu. V ostatních případech je nezbytné sestavit kalibrační křivku za použití nejméně 3 různých hodnot vlhkosti. Procesor Arnold FMP pro měření vlhkosti je schopen přijmout pro sestavení kalibrační křivky až 6 takových kalibračních bodů. Alternativně lze takové linearizace dosáhnout za pomoci počítače nebo programovatelného regulátoru. Neměřitelné jsou takové materiály, jejichž dielektrická konstanta se blíží hodnotě pro vodu, kde je vodivost vysoká (a vyvolává u vysokofrekvenčních měřicích polí zkrat), nebo takové materiály, u kterých velmi kolísá
Strana 6/26 hustota v závislosti na výrobním procesu (např. v důsledku přítomnosti proměnného množství vzduchu v materiálu). Neměřitelný je také materiál, kdy je obsah vlhkosti tak vysoký, že čidlo vstupuje do tzv. oblasti nasycení. U písků se do této situace dostáváme, když je obsah vlhkosti tak vysoký, že z něj začíná odtékat voda. V takovém případě již nehovoříme o obsahu vlhkosti v materiálu, ale namísto toho hovoříme o pevném obsahu vody. Pro měření pevného / kapalného obsahu takových materiálů doporučujeme použití optického zařízení ARNOLD typu OFS. Jiným zdrojem chyby měření by mohl být proměnný obsah soli v materiálu. K tomu dochází v důsledku zvýšené iontové vodivosti v materiálu a za jistých okolností to může vést k úplným iontovým zkratům. Pro materiály obsahující velmi málo vlhkosti (např. syntetické materiály, kde se obsah vlhkosti může dostat až do oblasti ppm) musí být signál čidla natolik zesílen, že výstupní signál čidla mohou začít ovlivňovat vnější fyzikální parametry. Nedoporučuje se tedy provádět za takových okolností žádná měření online. Doporučujeme použití vhodného laboratorního zařízení (např. ARNOLD - MB45) pro diskrétní měření. 4 Konstrukční podrobnosti Mechanické rozměry viz kap. 15, str. 23. Veškerá čidla ARNOLD pro měření vlhkosti jsou zabudována v robustních pouzdrech z nerezavějící oceli. Požadovaná upevnění jsou rovněž zhotovena z nerezavějící oceli. Vyspělá měřicí elektronika je velmi kompaktní a konstruovaná za použití moderní technologie SMD. Měřicí elektronika pro čidla je zcela zapouzdřená uvnitř speciálních pouzder, čímž je zabezpečena vysoká mechanická a elektronická stabilita pro použití za extrémně nepříznivých podmínek, jako jsou vibrační dopravníky. Všechny sondy vyhovují normě pro krytí IP66, pouze sonda FS1 vyhovuje jen krytí IP50. Každé z výše uvedených čidel lze také objednat s ovládáním pro nastavení kalibrace na 0 a % (zesílení). To je přístupné přes vodotěsně přišroubovaný kryt vzadu na horní straně pouzdra. Standardní napájecí napětí je +/- 15 V DC. Alternativní volba 9-30 V DC je rovněž možná. Pro připojení sondy se dodává 3 m dlouhý, 5-kolíkový krytý kabel s permanentně připevněnými kovovými objímkami kolem koncových přípojek. Alternativně je k dispozici i verze se zásuvkovým konektorem. Standardní měřicí povrch čidla je vyroben ze speciálního syntetického materiálu. Pro měřicí povrchy lze dodat následující typy ochranných krytů:
Strana 7/26 Povrch čidla Vlastnosti Syntetický (standardní) Pro standardní použití. Nevhodný pro abrazivní materiály. Dobré kluzné vlastnosti. Keramický (výměnný) Extrémně tvrdý. Má velmi vysokou odolnost vůči oděru. V důsledku nárazů kamenů nebo kovových předmětů se mohou objevit praskliny. Tvrzená pryž (výměnný) Je opatřen odolnou pryží s dobrými ochrannými vlastnostmi proti oděru. Teflon (výměnný) Obvykle používaný v potravinářství a pro přilnavé materiály. 5 Teplotní čidlo pro materiál Na požádání lze na pouzdro připevnit volitelné čidlo pro sledování teploty materiálu PT100 (4-vodičový systém). To je umístěno centrálně za měřicím povrchem čidla. Pro sondy s teplotním čidlem je přípojný 8kolíkový krytý kabel. Pro pomalu se pohybující materiály (např. v sile), kde je teplota obvykle pod 30 C, je pro externí měření třeba použít externí snímač měření teploty (např. Arnold TS10). Měření pomocí integrovaných teplotních čidel se nedoporučuje, protože měřená hodnota může být mírně zkreslená v důsledku vnitřního zahřívání sondy od vyzařování elektronických obvodů. Je-li teplota materiálu nad 35 C, může se použít integrované teplotní čidlo. 6 Pokyny pro montáž Pro optimální výsledky měření má zásadní význam umístění čidla! A B A) ŠPATNĚ Materiál se hromadí na měřicím povrchu C B) ŠPATNĚ Velké kolísání údaje vlhkosti, pokud je výpusť otevřená. Materiál často obchází sondu. C) SPRÁVNĚ Sonda je umístěna přímo v toku materiálu přes hlavici. Zanedbatelné kolísání údaje vlhkosti při toku materiálu a zavřené výpusti. Obr. E1
Strana 8/26 Nehybný materiál, který klouže dolu pouze při prázdném silu A B A) ŠPATNĚ Sonda není v tekoucím materiálu C B) ŠPATNĚ Sonda není v tekoucím materiálu C) SPRÁVNĚ Sonda je v hlavním toku Obr. E2 A B A) ŠPATNĚ Možné přerušení toku nebo vzduchové bubliny. Výstupní signál kolísá. B) SPRÁVNĚ Materiál klouže rovnoměrně přes měřící hlavu. Nutné průměrované snímání a vyhodnocování při dávkovacím cyklu. Obr. E3 Instalace sondy v desce skluzu písku pod výpustí. Měření je možné pouze za použití funkcí průměrování a Start-Stop. Start signálu, jakmile se klapka otevře, nebo automaticky, jakmile písek dorazí k sondě (je sondou rozpoznán). Vyžaduje se zpoždění měření po startu signálu až do startu monitorování sondou. To je nezbytné, aby měřené hodnoty nebyly falešné v důsledku časové prodlevy, než písek dorazí k sondě nebo počátečním prudkým pohybem písku po otevření klapky. Zjišťování průměru během toku materiálu. Zastavení měření při uzavření klapky nebo automaticky, pokud přes čidlo neprochází žádný písek (což sonda registruje). Uložení zprůměrovaného signálu do doby dalšího měření. Obr. E4
Strana 9/26 6.1.1 Měření na pásovém dopravníku za použití kluzných patek A B Obr. E5 A) ŠPATNĚ Vzduchová mezera a měnící se kontakt s povrchem zkreslují měřený signál B) SPRÁVNĚ Rovnoměrný kontakt měřicího povrchu s materiálem - zanedbatelná vzduchová mezera. Ideální kluzný úhel kluzné patky by měl být mezi 5 a 15 (v závislosti na materiálu). DŮLEŽITÉ - Měření je nepřesné, pokud se výška měření mění pro tloušťku vrstvy materiálu mezi 6 a 10 cm (v závislosti na materiálu). V tomto případě je nutné povrch mechanicky uhladit např. stěrkou a vytvořit rovnoměrnou vrstvu materiálu. Změny výšky povrchu materiálu je možné zanedbat, pokud je tloušťka materiálu více než 10 cm. 6.2 Měření plátů a desek (sádra, dřevo atd.) pohybujících se na válečkových dopravnících. Obr. E6 Měření přes vzduchovou mezeru (1 až 5 mm) je možné. Důležité: Vzduchová mezera musí být konstantní. I drobná změna velikosti mezery znamená změnu naměřeného signálu. 6.3 Pokyny k montáži (obecné) 6.3.1 Montážní rameno: (viz Obr. E1 E3) Hlavice čidla je přimontovaná k rameni pod úhlem 45. Je tedy možné kdykoli měnit nastavení úhlu mezi povrchem čidla a proudícím materiálem. Měřicí povrch čidla by měl svírat úhel 35 až 45 se směrem proudícího materiálu. Značka na zadním konci ramena vyznačuje sklon měřicího povrchu sondy.
Strana 10/26 Standardní montážní plech svírá s ramenem úhel 90. Alternativně je k dispozici i montážní konzola s úhlem 60. Sonda namontovaná na rameni je také k dispozici s vnějšími potenciometry pro nastavení na 0 a na % (zesílení). S jejich pomocí se měřicí rozsah sondy může měnit tak, aby vyhovoval různým typům materiálů (sonda se normálně dodává s kalibrací na písek). Hlavice čidla by měla být umístěna v matriálu 50 až 70 cm nad výstupním otvorem. Pro zjednodušení mechanické přípravy montážních otvorů a otvoru pro rameno se též dodávají samolepicí šablony. Instalace v zásobníku písku Sonda namontovaná na rameni může být instalována v zásobníku již naplněném pískem, neboť písek se nesype ven montážním otvorem (pokud písek není suchý). Před instalací sondy je však nutno písek v místě sondy vyprázdnit. Tip: Vložte skrze instalační otvor trubici s hladkým povrchem a odstraňte nadbytečný písek. 6.3.2 Pokyny pro instalaci kluzné patky (viz Obr. E 5) Povrch čidla sondy FSV musí být vyrovnaný s vnějším povrchem kluzné patky. Povrch kluzné patky s namontovanou sondou by měl svírat úhel 5 až 15 se směrem toku materiálu (v závislosti na materiálu). Nastavený úhel by měl zůstávat víceméně konstantní, i když se výška procházejícího materiálu mění. Nosné konzoly pro kluznou patku by měly být přiměřeně dlouhé a vhodně navržené. Přímo ve výrobě je možné kluznou patku spolu se sondou pokrýt teflonem. To se doporučuje zejména pro přilnavé, ale neabrazivní materiály. 6.3.3 Pokyny pro instalaci sondy FSM pro míchačky Sonda musí být umístěna takovým způsobem, aby na měřicím povrchu čidla nebo před ním byl při pohybu míchačky vždy přítomen nějaký materiál. Pro vertikální míchačky se doporučuje sondu namontovat na dno míchačky. U horizontálních míchaček by sonda měla být namontovaná na čelní stěně nádoby. Možné špičky signálu v důsledku průchodu lopatky míchačky lze eliminovat nastavením meze a funkcí průměrování pomocí elektronického procesoru. 6.3.4 Pokyny pro instalaci vysokoteplotní sondy FSH Obecný postup je stejný jako u typů FSV a FS1. UPOZORNĚNÍ Pouze přední strana sondy, kde je umístěn skutečný měřicí povrch, je schopna vydržet teploty max. do 190 C. Zadní strana jednotky sondy, obsahující elektroniku, by neměla být vystavena teplotám nad 80 C.
Strana 11/26 UPOZORNĚNÍ Při svařování prováděném na zařízení musí být sondy zcela elektricky odpojené. Při umístění sond dovnitř zásobníků je nutné dbát na to, aby vlivem vnějšího zdroje tepla nedošlo k zahřátí sondy nad 80 C. 7 Kalibrace sondy 7.1 Obecně Kalibrace sond ARNOLD pro měření vlhkosti se provádí dvěma potenciometrickými ovladači označenými 0 a %. Ovladač se značkou 0 je určen pro nastavení vyrovnané hodnoty. Ovladač se značkou % je určen pro nastavování zesílení nebo strmosti kalibrační křivky. Sondy lze dodat se zabudovanými nastavovacími potenciometry 0 a %. Pro měření písků tyto nastavovací potenciometry nejsou potřeba, protože tyto sondy jsou u výrobce předem kalibrované na písek. Pro použití s jinými materiály se doporučuje pořízení sond s těmito nastavovacími potenciometry. Pro různé materiály neexistuje standardní kalibrační nastavení a také nejsou možná absolutní měření vlhkosti. Kalibrace čidel pro měření vlhkosti je specifická pro daný rozsah a materiál. Je třeba se ubezpečit, že napětí signálu čidla je v povoleném rozsahu 0-10 V (nebo v rozsahu 0/4-20 ma). K zajištění tohoto je nutné mít dva vzorky materiálu pro potřeby kalibrace: Jeden s minimálním obsahem vlhkosti v materiálu a druhý s maximálním možným množstvím vlhkosti v materiálu. Napětí signálu je třeba měřit přímo na výstupních svorkách sondy (u proudových výstupů je třeba proud měřit v sériovém zapojení na výstupních svorkách). Pro procesor signálů ARNOLD FMP lze zvolit křivku vlhkosti 0. Zobrazovaná hodnota v procentech (%) poté odpovídá výstupnímu napětí sondy 0-10 V. V případě že sonda není kalibrovaná na 0 a % předem, nemůže to už následující elektronický procesor napravit, zejména pokud se již signál sondy dostal do oblasti nasycení. 7.2 Příprava na kalibraci Sondy pro měření vlhkosti jsou kalibrovány s předem připravenými vzorky materiálu s obsahem vlhkosti. Hodnoty vlhkosti by se měly nacházet v rámci požadovaného rozsahu měření. Jeden vzorek by měl spadat do dolní části rozsahu a druhý do horní části požadovaného rozsahu. Pro přípravu vzorků by jeden vzorek měl mít 1 až 2 litry materiálu s obsahem vlhkosti na připravený vzorek. Kontejnery na materiál by se neměly používat. Obdobně není povolena žádná kovová podpěra nebo
Strana 12/26 podložka. Výška vrstvy materiálu by měla být nejméně 8 až 10 cm. Tato výška by měla být stejná ve všech nádobách na vzorky. 7.3 Poznámka V případě velmi vlhkých vzorků má voda snahu usazovat se v dolní části nádoby. Obdobně může změnit obsah vlhkosti v horní části materiálu vzorku odpařování z jeho povrchu. Z těchto důvodů by měly být vzorky před každým kalibračním měřením dobře promísené a zamíchané. Pokud se momentálně nepoužívají, měly by být nádoby s materiálem dobře uzavřené a utěsněné. Také by neměly být umisťovány na přímém slunečním světle. 7.4 Princip kalibrace Nezbytné jsou dva vzorky materiálu s obsahem vlhkosti. Jeden by měl spadat do dolní části cílového rozsahu a druhý do jeho horní části. Potenciometr pro nastavování 0 je vždy pro nastavení kalibračního bodu pro relativně suchý rozsah (vyrovnání). Potenciometr pro nastavení % je vždy pro nastavení kalibračního bodu pro relativně vlhký rozsah (zesílení). Při střídavém umisťování sondy do suchých a vlhkých vzorků se kalibrační křivka nastavuje pro rozsah 0 10 V. Potenciometr 0 posunuje tuto kalibrační křivku nahoru nebo dolů, přičemž potenciometr % se používá pro nastavování strmosti kalibrační křivky. Nejdříve se rozsah stupnice = rozsahu měření a nastaví se např. na 0-10 %. Maximální možný rozsah signálu je 0-10 V (0-20 ma). Pro výše uvedený příklad: 10 % 10 V (nebo 10 % 20 ma pro proudové výstupy). To nám dává 1 % = 1 V Jsou-li např. k dispozici 2 vzorky s obsahem vlhkosti 1 % a 7,5 %, upraví se následující výstupní signály: Vzorek 1: Vzorek 2: 1% =1V 7,5 % = 1 V x 7,5 = 7,5 V Za tímto účelem se sonda zavede do materiálu vzorku a lehkým tlakem se otáčí. Povrch čidla by měl být při přenosu z vlhkého vzorku do suchého (a opačně) čistý.
Strana 13/26 7.5 DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ Toto platí pouze pro materiály, kde se signál sondy mění s obsahem vlhkosti lineárně (např. písek). Pro nelineární signály je potřeba více vzorků s dobře definovaným obsahem vlhkosti. Za pomoci potenciometrů (dodávaných na přání) integrovaných v sondě se stanoví pouze měřicí okno pro danou sondu. Skutečně naměřené hodnoty se poté určí a zobrazí za použití následné jednotky pro elektronické zpracování dat (např. procesor pro měření vlhkosti ARNOLD FMP) nebo programovatelného logického regulátoru s uloženou kalibrační křivkou. 8 Kalibrace na vlhký písek 8.1 Obecně Sondu zapněte asi 30 minut před kalibrací (stálá provozní teplota). Kalibrace sondy se provede ve dvou krocích: Statická kalibrace Dynamická kalibrace Důvodem těchto dvou kroků je závislost výsledků na proměnné hustotě materiálu a také na vlivu instalace na vysokofrekvenční pole čidla. Pozornost musí být věnována relativně konstantní hustotě materiálu na měřeném povrchu. 8.2 Statická kalibrace Pod pojmem statická kalibrace rozumíme měření prováděná mimo zásobníky písku, kde jsou vzorky vlhkého materiálu umístěné v plastových kbelících. 8.2.1 Odběr vzorku Mokrý vzorek: Pro kalibraci na písky se dávkovacím otvorem odebere vzorek asi 5-10 litrů materiálu. Nádoba by měla být během kalibračních úprav zůstat uzavřená, aby se zabránilo změnám obsahu vlhkosti v materiálu. Suchý vzorek: Stejné množství písku se odebere ze stejného zdroje a poté se vysuší tak, aby obsah vlhkosti poklesnul na hodnotu < 0,5 %. Tento vzorek by měl také být uchováván na chladném místě a uzavřený. Suchý písek se musí před kalibračním měřením zchladit. Tip: Protože příprava suchého vzorku trvá déle, lze tento postup zahájit dříve. 8.2.2 Určení obsahu vlhkosti ve vzorcích Před zahájením statických kalibrací se obsah vlhkosti vzorku určí v laboratoři. Obsah vlhkosti vysušeného písku lze vypočítat podle známého vzorce: Obsah vlhkosti = ((hmotnost včetně vlhkosti - suchá hmotnost) / suchá hmotnost) x 100 %
Strana 14/26 8.2.3 Provedení statické kalibrace Písek v plastovém kbelíku se na povrchu poněkud zkypří a rovnoměrně rozprostře. Statická kalibrace se suchým pískem: Sonda se nejprve umístí na horní povrch vzorku a poté se zatlačí dovnitř za mírného otáčení rukou. Na sondu se během tohoto postupu vyvíjí lehký tlak rukou. Sonda se poté uvolní z rukou, aniž by se vytahovala nebo se s ní pohybovalo. Nastavení na vzorek suchého písku: Poté se otáčí potenciometrem 0 tak, až se zobrazí laboratorní hodnota. Zaznamenávejte si během tohoto postupu obsah vlhkosti zobrazovaný na měřicím přístroji. Statická kalibrace na vlhký písek: Sonda se umístí na vzorek a - stejně jako minule - se zatlačí do vzorku. Nastavení na vzorek vlhkého písku: Poté se otáčí potenciometrem % tak dlouho, až se zobrazí laboratorní hodnota. Během tohoto postupu si zaznamenávejte hodnoty vlhkosti udávané na měřicím přístroji. Další kontroly kalibrovaných hodnot: Kalibrační proces by se poté měl opakovat s eventuálními drobnými úpravami pomocí potenciometrů 0 a %. Znázornění obsahu vlhkosti na měřicím přístroji by nyní mělo být pro suché a vlhké písky správné. POZOR: Měřicí povrch sondy musí být zcela v kontaktu s materiálem. Je třeba věnovat pozornost tomu, aby nedocházelo k nechtěným pohybům (např. jakékoli podélné pohyby), které mohou u měřeného povrchu způsobit nerovnoměrný kontakt nebo vzduchové mezery. DŮLEŽITÉ: Při přesunu čidla z mokrého do suchého písku vždy očistěte jeho povrch. Materiál vzorku by měl být často promícháván - vlhkost má snahu usazovat se na dně, a tak způsobovat, že horní povrch je sušší. 8.3 Dynamická kalibrace v zásobníku písku 8.3.1 Obecně Dynamická kalibrace je nezbytná, protože jakmile je materiál v zásobníku, obsah vlhkosti není možné libovolně měnit. Předchozí statická kalibrace nám umožňuje dosáhnout pouze určitého přiblížení ke kalibrační křivce a stanovení nulového bodu. Dynamická kalibrace primárně koriguje strmost kalibrační křivky, takže hodnoty skutečné vlhkosti a indikované hodnoty jsou víceméně ve shodě. 8.3.2 Postup pro dynamickou kalibraci Sonda je nyní namontovaná v zásobníku a zapnutá. Vlhký písek se poté nechá proudit přes sondu a zaznamenává se indikovaná hodnota vlhkosti. Současně se odebere vzorek písku a - stejně jako dříve - se
Strana 15/26 metodou vysušování určí v laboratoři obsah vlhkosti. Existuje-li rozdíl mezi naměřenou a indikovanou hodnotou, pak je správné použít potenciometr %. Důležité: Chyba měření při laboratorních zkouškách (v důsledku vysychání atd.) Jelikož je možné, že hodnoty vlhkosti vzorků budou při laboratorních měřeních kolísat v důsledku nehomogenity zdrojového písku, je třeba strmost kalibrační křivky opravovat jen minimálně. Požadované přesnosti měření se dosáhne pouze po opakovaných dynamických kalibracích, eventuálně s písky o různém obsahu vlhkosti. 8.3.3 Další poznámky Nulový bod se nastavuje obvykle jen jednou a obvykle nejsou nutné další korekce. Během provozu strmost křivky obyčejně kolísá v důsledku kolísání hustoty. Proto je nutné korigovat pouze strmost potenciometrem % tak, jak vyžadují měnící se podmínky.
Strana 16/26 9 Označení typu Fsx -X -X -X -X -X Typ Volitelný model Poznámky U Napěťový výstup 0-10 V Standardní I Proudový výstup 0-20 ma I4 Proudový výstup 4-20 ma UT Napěťový výstup 0-10 V, teplota materiálu Čidlo PT100 integrováno IT Proudový výstup 0-20 ma, teplota materiálu Čidlo PT100 integrováno I4T Proudový výstup 4-20 ma, teplota materiálu Čidlo PT100 integrováno X Měřicí povrch ze syntetického materiálu K Měřicí povrch obrušování TF Měřicí povrch s teflonovým potahem G Měřicí povrch s pryžovým potahem X Bez zabudovaných kalibračních potenciometrů T Integrované kalibrační potenciometry 0 a % pro sondy montované na rameni / možné též pro ostatní typy sond TE 0 a % kalibrační potenciometry montované ve vnější bedně s keramickým potahem Standardní proti G50 Teplota do 50 C Standardní Standardní G80 Teplota do 80 C G190 Teplota hlavy čidla do 190 C (Pouze pro vysokoteplotní sondu FSH) 15 Napájení ± 15 V DC (standardní) 30 Napájení 9-32 V DC (volitelné) 18 Exportní zařízení pro státy mimo EU Kompatibilní se sondou typu 18 V 1 Disková sonda, základní typ s pevnou objímkou V Upravitelná sonda, rozsah úprav 50 mm (bez montážního upínacího kroužku) A Sonda montovaná na rameno, pro kontejnery (Délka ramena 0,2 m; 0,5 m nebo 1 m s konzolou) M Sonda do míchačky (extrémně odolná proti oděru) S kelímky 0 a %, 10 mm, keramická (bez konzol a bez oděruvzdorných trubic) H Vysokoteplotní hlava čidla je schopna vydržet max. 190 C (bez montážního kroužku) Pouze s keram. povrchem Standardní Nikoli pro FSH, FSM Pouze s keram. povrchem
Strana 17/26 Příklad: FSV-30-G80-T-K-IT Upravitelná sonda FSV pro napájení 9-32 V DC, teplotní rozsah do 80 C, s integrovanými potenciometry 0 a %, integrovanou keramickou ochranou proti oděru, s proudovým výstupem 0-20 ma a zabudovaným teplotním čidlem PT100. 10 Technické údaje Napájení sondy Typ FS (x) standardní Sondy +/- 15 V: Proudový vstup: Sondy 10-30 V: Proudový vstup: +/- 15 V (tolerance +/- 0,5 V) 30 ma (při +15 V pro napěťový výstup 0-10 V) 30 ma (při -15 V pro napěťový výstup 0-10 V) 50 ma (při +15 V pro proudový výstup 0-20 ma) 30 ma (při -15 V pro proudový výstup 0-20 ma) 10 V - 30 V DC 190 ma pro napájení 10 V 120 ma pro napájení 15 V 80 ma pro napájení 24 V 70 ma pro napájení 30 V Výstup signálu Standardní: Výstup. zátěž. odpor: 0-10 V 100 kω Možnost: Zátěž. odpor: 0-20 ma nebo 4-20 ma 500 Ω; 0,1 %; TK = 25 ppm Maximální hodnoty signálu Napěťový výstup: Proudový výstup 0-20 ma: Proudový výstup 4-20 ma: - 0,7 V do cca 13 V (RL = 100 kω) - 1,4 ma do cca 24 ma (zátěž = 500 Ω) + 4 ma do cca 24 ma (zátěž = 500 Ω) Ochrana proti: Čidlo teploty materiálu: Přepětí, polaritě a zkratu výstupu Všechny vstupy a výstupy jsou chráněny proti rušení odrušovacími filtry. PT100, volitelné Alternativně je možné polovodičové čidlo s napěťovými výstupy Rozsah měření a interní kalibrace sondy: Trimry 0 a % pro kalibraci sondy (volitelné) Ty umožňují nastavit měřicí rozsah sondy na požadovaný rozsah měření vlhkosti pro daný materiál. Přístupné pouze přes vodotěsný šroub na krytu sondy. Ochrana čidla proti oděru: Standardní: Keramická: Tvrzená pryž: Teflon: Materiál povrchu je syntetický 3 mm silný, s extrémně dobrou odolností proti oděru, ale křehký Ne tak dobrá jako keramická, nevhodná při vysokých požadavcích na odolnost proti oděru Pro přilnavé materiály pro potravinářství
Strana 18/26 Sonda FSM dodávána pouze s keramickým potahem, tloušťka 10 mm. Sonda FSH dodávána pouze s keramickým potahem, tloušťka 3 mm. Hloubka zapuštění okraje čidla FS1: 9 mm standardně (ochrana potahem syntetickým materiálem) FS1: 11 mm s keramickým, pryžovým nebo teflonovým potahem FSV, FSH: průběžně nastavitelná od 0 mm do cca 50 mm FSA: Délku lze měnit v širokém rozsahu (délka ramena 0,2 m, 0,5 m nebo 1 m) FSM: Nastavitelné na přivařené přírubě Podmínky okolí: Provozní: Skladování: + 0,5 C až + 50 C (teplotní rozsah G50, standardní) + 0,5 C až + 80 C (teplotní rozsah G80, volitelný) Typ sondy FSH: + 0,5 C až + 190 C pouze na měřicím povrchu, přípustná okolní teplota max. 80 C - 25 C až + 65 C Připojení k sondě Spojovací kabel Všechny typy sond 5 x 0,22 mm2, krytý Kabel je sestaven s kovovými koncovými objímkami. Zástrčka je volitelná. Úroveň ochrany sond: FSV, FSA, FSM, FSH: FS1: IP66 (prachotěsné, utěsněné proti průniku vody) IP50 Možnosti instalace FS1: FSV, FSH: FSA: FSM: Shoda: disková sonda - s pevnou přírubou se 3 otvory Nerezový ocelový upínací kroužek. Lze nastavovat. Přídržná konzola pro sondu montovanou na rameni. Vysunutí ramena lze upravit. Masivní a stabilní konstrukce. Nerezový ocelový povrch. Masivní navařovací prstenec z nerezové oceli. 8 mm silný nerezový ocelový válec je namontován kolem sondy a chrání ji před oděrem. Je podepřen navařovacím prstencem a ten může též být z tvrzené oceli. Je ve shodě s normou CE EMV89/336EWG 11 Ochrana před poškozením bleskem Sonda může být někdy, zejména při instalaci ve volném prostoru, poškozena bleskem. Vedle snižování rizika vyhověním předpisům stanoveným v normě VDE 185, Část 1 a 2, je nezbytné vyrovnávat potenciál mezi sondou a elektronickou procesorovou jednotkou. Toho se dosahuje uzemněním krytí kabelu na obou koncích.
Strana 19/26 12 Označení kolíků konektorů Konektorová přípojka v čelním pohledu (na straně s kolíky) Typ A: Sondy s napájením +/-15 V Kolík č. (typ A) Barva kabelu Typ B: Sondy s napájením +/-15 V a s PT100 Kolík č. (typ B) Barva kabelu 1 Teplota žlutá 1 PT100 (1-1) fialová 2 Napájení -15 V hnědá 2 Napájení -15 V hnědá 3 Napájení +15 V bílá 3 Napájení +15 V bílá 4 Uzemnění šedá 4 Uzemnění černá 5 Výstupní signál zelená 5 Výstupní signál zelená Stínění kabelu -- 6 PT100 (1-2) červená 7 PT100 (2-1) modrá 8 PT100 (2-2) žlutá Stínění kabelu -- Sondy s napájením 10-32 V Kolík č. (typ A) Barva kabelu 3 Napájení 10-32 V bílá 4 Uzemnění šedá 5 Výstupní signál zelená Stínění kabelu -- Sondy s napájením 10-32 V a s PT100 Kolík č. (typ B) 1 PT100 (1-1) Barva kabelu fialová 2 nepoužito 3 Napájení 10-32 V bílá 4 Uzemnění černá 5 Výstupní signál zelená 6 PT100 (1-2) červená 7 PT100 (2-1) modrá 8 PT100 (2-2) žlutá Stínění kabelu --
Strana 20/26 13 Kabeláž Během instalace je nezbytné dodržet správné prostorové oddělení těch vedení, která působí jako zdroje rušení, a těch, jež jsou citlivá na jejich zachycení. Veškeré kabely přenášející měřicí a elektrické signály musí být kryté a správně uzemněné podle předpisů. Viz též článek 11 výše týkající se ochrany před bleskem. Minimální vzdálenost od napájecích kabelů by měla být přibližně 0,5 m a kabely přenášející signály by neměly vést paralelně s napájecími kabely nebo jakýmikoli jinými kabely, které by mohly měření ovlivňovat. Je však výhodné ukládat kabely do dostupných kovových žlabů nebo trubek již instalovaných zařízení, než je táhnout vně po konstrukcích. Rušení může také vznikat na upevněních, která mohou přenášet nežádoucí napětí. To lze překonat dodržováním opatření pro oddělování vazeb jako je galvanická separace apod. Napájecí sítě bez uzemňovacích vodičů je třeba náležitě uzemnit podle předpisů VDE.
Strana 21/26 14 Montážní rozměry 14.1 Sonda FSV (hloubkově nastavitelná) a sonda FSH (pro vysoké teploty) 14.2 Sonda FSA (na tyči)
Strana 22/26 Sonda FSM (do míchačky)
Strana 23/26 15 Mechanické rozměry 15.1 Sonda FS1 (disková)
Strana 24/26 15.2 Sonda FSA (na tyči) 15.3 Zabudování sondy FSA
Strana 25/26 15.4 Sonda FSV (hloubkově nastavitelná) 15.5 Sonda FSH (pro vysoké teploty) Maximální měřitelná teplota povrchu 190 C. 16 Příslušenství Viz též možné obměny modelů v článku 9 - Označení typu. Upínací kroužek pro sondy FSV, FSH Navařovací kroužek pro sondu FSM do míchaček Zpevňovací trubice pro sondu FSM do míchaček Kalibrační disk pro výstupní signál 0 V (0 %, písek) Kalibrační disk pro výstupní signál 4 V (8 %, písek) Kalibrační disk pro úpravy specifické pro určitý materiál Prodlužovací kabel (s přípojkou/zástrčkou). Délka na přání zákazníka Zástrčka / spojka jednotlivě Nerezové ocelové kluzné patky pro sondy. Používají se k měřením na pásových dopravnících.
Strana 26/26 17 Poznámky