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処理の効果と効率を向上させるための水流の測定方法 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No. 1973 2025. 2. 11
処理の効果と効率を向上させるための水流の測定方法
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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DC36V系リレー制御回路 【LP69:制御回路編】
処理の効果と効率を向上させるための水流の測定方法
(DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、水の流量や水位、液体の深さなどを測定するためにEndress+Hauser社製のツールを活用する方法について解説した記事をご紹介します。

処理の効果と効率を向上させるための水流の測定方法

 水や液体の流量を測定することは、工場や自治体の水処理/廃水処理施設、農業や鉱業の施設、食品や飲料の加工などにおいて不可欠です。そのような用途ではマグフローメータ(磁気流量計)を使用すると、水や液体に接触せずに流量の測定ができます。

マグフローメータの測定原理

 マグフローメーターは、流体が磁場を通過すると流体の電気抵抗が変化することを利用した流量計です。すなわち、流体が配管を通過する際に発生する磁気インピーダンスの変化を検出して流量を測定します。流体と直接接触しないため腐食や摩耗が少なく、メンテナンスも容易です。

 マグフローメータは、上図の青色で示す液体中の帯電粒子が2つのフィールドコイルの間を流れ、それにより発生した誘導電圧をプローブが検出します。フィールドコイルにはパルス状の電圧を加えることで磁場を発生させます。ここで検出された誘導電圧は流速と体積に比例します。

 また、液体の深さや水位を測定するには、静水圧センサおよび超音波やレーダーを使用したレベルセンサを使用します。静水圧センサーは、プローブを液体中に浸し、液体の重量がセンサーにかかる圧力を測定し、その圧力を基に液体の深さを計算します。

 レベルセンサは、ToFの原理を使ってパルス状の超音波や電波を液体の表面に発射し、反射して戻ってくるまでの時間を測定し、時間差から液面のレベルを計算します。レベルセンサは液体に接触せずに測定ができ、粉体にも使用できます。

 【アプリケーションラボ】では、水流と水量の測定や監視に役立つツールとしてEndress+Hauser社の製品を取り上げて、その動作原理や使い方を解説しています。

 Endress+Hauser社は、1953年にドイツで設立された工業用プロセスの測定やオートメーション向けの製品を開発・販売する企業です。社名は二人の創設者の名前であり、現在の本社はスイスに置かれています。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

Picomag DMA電磁流量計【DMA50-AAABA1】
 バックライト付き1.4" TFTカラーディスプレイを搭載したマグフローメーターで、体積流量、温度、導電率の測定が可能です。IO-Linkによるデータ通信やBluetoothによる無線通信にも対応しています。
・単価:¥214,838(税込)
・配管呼び径の範囲:15~50mm
・測定範囲:1.5L/min~750L/min
・出力電圧:2V~10V
・動作温度範囲:-10℃~+60℃
・最大圧力:1.6MPa
・電源電圧:DC18V~30V

Waterpilot FMX11静水圧レベルセンサ【FMX11-CA11FS10】
 直径が22mmの小型サイズで、ボーリング孔や小口径の井戸などの用途に適した静水圧レベルセンサです。飲料水用途に認証されています。
・単価:¥133,163(税込)
・測定範囲:0~200kPa
・動作温度範囲:-10℃~+70°C
・通信:4~20mA
・電源電圧:DC8~28V
・ケーブル長:6~30m

▽Prosonic FMU30超音波レベルセンサ【FMU30-AAHEAAGGF】
 超音波を使用したToFレベルセンサで、1.5"センサと2"センサを使用できます。表示や設定などを行うための4行表示ディスプレイを搭載しています。
・単価:¥227,774(税込)
・測定範囲:
 1.5"センサの場合、流体5m/バルク材2m
 2"センサの場合、流体8m/バルク材3.5m
・動作温度範囲:-20℃~+60℃
・最大圧力:70~300kPa
・電源/通信:4~20mA

Micropilot FMR10レーダーレベルセンサ【FMR10-AAQBMWDEWFE2】
 Kバンド(~26GHz)のレーダーを使用したToFレベルセンサで、Bluetoothによる設定やメンテナンスが可能です。
・単価:¥150,698(税込)
・測定範囲:標準で最大8m、溢れ防止チューブ付きで最大12m
・動作温度範囲:-40℃~+60°C
・最大圧力:-1~3MPa
・電源/通信:4~20mA

Ecograph T RSG35データマネージャ【RSG35-C2A】
 5.7インチのTFTカラーグラフィックディスプレイを搭載し、入力信号の記録や表示、監視を行えるユニバーサルグラフィックデータマネージャです。測定値は、デジタル、棒グラフ、曲線などで表示できます。Ethernet接続用のRJ45ジャックとデータ転送用のUSBコネクタを備え、アラームやリミット値超過が発生した場合は電子メールで通知します。 
・単価:¥477,092(税込)
・8個のアナログ入力(U、I、TC、RTD、周波数、パルス)と6個のデジタル入力
・出力:最大6個のリレーと1個の変換器電源
・電源:AC100~230V、DC24V
・内部メモリ、SDカード、USBフラッシュドライブにデータ保存が可能

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DC36V系リレー制御回路 【LP69:制御回路編】

 電子回路においてはDC5[V]、DC12[V]、DC24[V]のリレーを使用することが一般的ですが、今回はDC36[V]系のリレー制御回路を製作致しました。またDCDCコンバータ回路も組み込み、必要な電圧変換を行います。

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