ARM Based Hybrid Measurement System Design for Liquid Level Measurement with High Accuracy under Vibrating Case

Murat ARTAN; Mehmet Uğur SOYDEMİR; Savaş ŞAHİN

doi:https://doi.org/10.31590/ejosat.780632

Article Details

ARM Based Hybrid Measurement System Design for Liquid Level Measurement with High Accuracy under Vibrating Case

Authors:

Murat ARTAN | Mehmet Uğur SOYDEMİR | Savaş ŞAHİN

Publisher:

Osman SAĞDIÇ

Main Topics:

Applied physics

Journal:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.381-388

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2020

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000919163

Frequency:

Quarterly

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.780632

Keywords:

Abstract:

 

In this study, the design and implementation of a 32-bit ARM microcontroller based measurement system which can measure the liquid level with an accuracy and resolution that have maximum 1% error level in liquid tanks under the mechanical vibrations produced by the actuators during their work is realized. It is aimed to prevent losses of sensor’s measurement accuracy over time and so preventing the erroneous results of the measurements by measuring the liquid level without contact and without adding any measuring material or device to the liquid in the tank. The measurement system is created by using hybrid method of ultrasonic, temperature and humidity sensors, and unlike conventional tactile liquid level measurement methods, it can measure the level of non-contact liquids such as fuel, chemical solutions, and it might be easily adapted to liquid tanks of different sizes and shapes. Since the of the sound waves sent from the ultrasonic sensor can change with the temperature and humidity, for calculation of the actual speed of the sound waves, taking the measurement data obtained from temperature, humidity sensors into consideration. Thus, the accuracy of liquid level measurement is increased by using this hybrid sensor consisting of ultrasonic, temperature and humidity sensors. Liquid levels are measured in 3 different vibration intensity as low, medium and high, respectively and the measurement error that might be caused by mechanical vibrations is reduced by using different iterations of the median filter, and the remaining measurement error is eliminated by using data such as liquid level measurement and liquid tank vibration intensity in a regression analysis. The final liquid level measurement result after regression model is transferred from 32-bit ARM based microcontroller to an android application via a Wi-Fi module wirelessly.

 

Bu çalışmada aktüatörlerin çalışmaları sırasında ürettiği mekanik titreşimler altındaki sıvı tanklarında, sıvı seviyesini hata oranı en fazla %1 olacak şekilde bir doğruluk ve çözünürlükle ölçebilen 32-bit ARM mikrodenetleyici tabanlı ölçüm sisteminin tasarım ve gerçeklemesi yapılmaktadır. Tank içinde bulunan sıvıya herhangi bir ölçüm maddesi veya cihazı eklemeden sıvı seviyesi temassız ölçülerek kullanılan algılayıcının zamanla ölçüm hassasiyetini kaybetmesi ve bundan dolayı ölçümlerin hatalı sonuçlar vermesinin önlenilebilmesi amaçlanmaktadır. Ölçüm sistemi, ultrasonik, sıcaklık ve nem sensörlerinin melez biçimde kullanılmasıyla oluşturulup geleneksel temaslı sıvı seviye ölçüm yöntemlerinin aksine tank içindeki yakıt, kimyasal çözeltiler gibi temassız sıvıların seviyesini ölçebilmekte, farklı boyut ve şekillerdeki sıvı tanklarına da kolayca uyarlanabilmektedir. Ultrasonik algılayıcıdan gönderilen ses dalgalarının tank içerisindeki hızı, sıcaklık ve nem ile değişebileceğinden ses dalgalarının gerçek hızının ölçülebilmesi için sıcaklık, nem algılayıcılarından alınan ölçüm değerleri de göz önüne alınarak sıvı seviyesi hesaplanmaktadır. Böylece, ultrasonik, sıcaklık ve nem algılayıcılarından oluşan bu melez algılayıcı kullanılarak sıvı seviyesi ölçümünün doğruluğu arttırılmaktadır. Düşük, orta ve yüksek olarak 3 farklı titreşim şiddetinde sıvı seviyesi ölçülmektedir ve bu mekanik titreşimlerden kaynaklanabilecek ölçüm hatası ise medyan filtrenin farklı iterasyonları kullanılarak azaltılıp geriye kalan ölçüm hatası ise sıvı seviyesi ölçümü, tankın titreşim şiddeti verilerinin bir regresyon analizinde kullanılmasıyla giderilmektedir. Nihai elde edilen sıvı seviye ölçüm sonucu 32-bit ARM mikrodenetleyiciden bir Wi-Fi modül aracılığıyla kablosuz şekilde bir Android uygulamasına aktarılarak takibi yapılabilmektedir.

Article Details

ARM Based Hybrid Measurement System Design for Liquid Level Measurement with High Accuracy under Vibrating Case

Authors:

Murat ARTAN | Mehmet Uğur SOYDEMİR | Savaş ŞAHİN

Publisher:

Osman SAĞDIÇ

Main Topics:

Applied physics

Journal:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.381-388

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2020

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000919163

Frequency:

Quarterly

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.780632

Medyan Filtre

Regresyon Analizi

Hibrit Sensör

Sıvı Seviye Ölçümü

ARM Mikrodenetleyici

Issues

Article Details

ARM Based Hybrid Measurement System Design for Liquid Level Measurement with High Accuracy under Vibrating Case

Authors: Murat ARTAN | Mehmet Uğur SOYDEMİR | Savaş ŞAHİN

Publisher: Osman SAĞDIÇ

Main Topics: Applied physics

Journal: European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.381-388

Document Type: Article

Publication Date: 8/2020

Document Language: English

Document ID (Org No.): 2000919163

Frequency: Quarterly

eISSN: 2148-2683

DOI: https://doi.org/10.31590/ejosat.780632

Medyan Filtre

Regresyon Analizi

Hibrit Sensör

Sıvı Seviye Ölçümü

ARM Mikrodenetleyici

Issues

Authors:

Murat ARTAN | Mehmet Uğur SOYDEMİR | Savaş ŞAHİN

Publisher:

Osman SAĞDIÇ

Main Topics:

Applied physics

Journal:

European Journal of Science and Technology 2020 Vol. Issue , pp.381-388

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2020

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000919163

Frequency:

Quarterly

eISSN:

2148-2683

DOI:

https://doi.org/10.31590/ejosat.780632