ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И УРОВНЯ ПЕНЫ НАД ЕЕ ПОВЕРХНОСТЬЮ Российский патент 1996 года по МПК G01F23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости и уровня токопроводящей пены над ее поверхностью.

Наиболее близким аналогом является датчик параметров жидкости, содержащий электродвигатель, вал которого кинематически связан с входом электромагнитной муфты, зонд с зондопроводником, сигнализатор меток зондопроводника и блок управления, подключенный первым входом к электродвигателю и электромагнитной муфте, а вторым выходом к входу сигнализатора меток зондопроводника.

Кроме того, он имеет барабан для намотки зондопроводника, кинематически связанный с выходным валом электромагнитной муфты, и регулятор натяжения зондопроводника, включающий измеритель момента вращения, дополнительный электродвигатель, кинематически связанные с барабаном для намотки зондопроводника, и блок регулирования, вход которого подключен к измерителю момента вращения, а выход к дополнительному электродвигателю, причем зонд выполнен из материала, средняя плотность которого меньше плотности жидкости. Для измерения уровня пены датчик имеет блок сравнения, электрод и формирователь импульсов, причем первый вход блока сравнения связан с зондопроводником, второй вход с электродом, погруженным в жидкость. Вход синхронизации блока сравнения подключен к второму выходу блока управления, а выход блока сравнения к входу формирователя импульсов, выход которого используется в качестве дополнительного выхода датчика параметров жидкости.

Блок сравнения содержит триггер Шмидта, эмиттерный повторитель и первый и второй резисторы, причем первый вход блока сравнения через эмиттерный повторитель связан с первым входом триггера Шмидта, а через первый и второй резисторы с вторым входом блока сравнения и входом синхронизации соответственно, второй вход триггера Шмидта подключен к входу синхронизации блока сравнения, а выход к выходу блока сравнения.

Недостатком данного датчика является ограниченность его функциональных возможностей, поскольку с его помощью не обеспечивается автоматическое измерение уровня жидкости и уровня пены над ее поверхностью. Для выполнения этой задачи датчик должен быть подключен к специальному достаточно сложному устройству, в частности к микроЭВМ. Сложным оказывается и алгоритм точного определения уровня жидкости.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей измерителя за счет непосредственной оценки измеряемых уровней.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Измеритель содержит зонд 1, зондопроводник 2, барабан 3, первый, второй и третий формирователи 4, 5 и 6, реохорд 7, трос 8, инерционный датчик 9, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 10 и 11, первый и второй цифроаналоговые преобразователи 12 и 13, блок 14 формирования результата, первый и второй индикаторы 15 и 16, блок 17 подготовки замера и технологическую ванну 18, в которой измеряется уровень жидкости и уровень пены над ее поверхностью.

Устройство работает следующим образом.

Очередной цикл измерения начинается с подъема зонда 1 на заданную высоту, когда и уровень пены, и уровень жидкости находится заведомо ниже зонда. Это осуществляется блоком 17 подготовки замера путем поворота барабана 3 на требуемый угол. В процессе вращения барабана 3 на него наматывается зондопроводник 2, что и обеспечивает подъем зонда.

После окончания подъема блок 17 подготовки замера освобождает барабан 3 и подает постоянное напряжение на вход второго формирователя 5. Барабан 3 начинает вращаться под действием веса зонда 1. Вращение барабана 3 вызывает поворот ползунка реохорда 7, что ведет к изменению напряжения на нем. В момент подачи напряжения на вход второго формирователя 5 им генерируется одиночный импульс, который передается на первые входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей 10 и 11, подготавливая их к очередному измерению напряжения.

До тех пор, пока в процессе своего движения зонд 1 не касается токопроводящей пены, его сопротивление по отношению к корпусу токопроводящей ванны 18 составляет сотни килоом. Между входами первого формирователя 4 приложено напряжение обусловленной величины. В момент касания зондом токопроводящей пены напряжение участка цепи зонд 1 корпус ванны 18 резко уменьшается, что вызывает уменьшение и входного напряжения первого формирователя 4. Это приводит к появлению одиночного импульса на выходе первого формирователя 4, который передается на третий вход первого аналого-цифрового преобразователя 10, на второй вход которого, как и на второй вход второго аналого-цифрового преобразователя 11, подведено напряжение ползунка реохорда 7.

Появление одиночного импульса на третьем входе первого аналого-цифрового преобразователя 10 включает его в работу по измерению напряжения на ползунке реохорда 7, которое характеризует высоту уровня пены в момент ее касания зондом 1. Сформированный в результате срабатывания первого аналого-цифрового преобразователя 10 код в виде потенциального кода его выходов передается на входы первого цифроаналогового преобразователя 12, на выходе которого формируется напряжение, равное напряжению на ползунке реохорда 7 в момент касания пены зондом. Это напряжение подается на первый вход блока 14 формирования результата, в котором на его основе формируется напряжение, характеризующее уровень пены в технологической ванне 18. Это напряжение подводится к входу первого индикатора 15, который выдает визуальную информацию об уровне пены.

При дальнейшем движении зонд 1 достигает поверхности жидкости, что вызывает его резкое торможение. Одновременно происходит торможение и других элементов, в том числе инерционного датчика 9, закрепленного на барабане 3 тросом 8, движение которых обусловлено движением зонда 1. Инерционный датчик 9 срабатывает, формируя перепад напряжения на входе третьего формирователя 6, который в свою очередь генерирует одиночный импульс, выдаваемый на третий вход второго аналого-цифрового преобразователя 11. В нем начинается процесс аналого-дискретного преобразования, в результате которого формируется код, характеризующий напряжение на ползунке реохорда 7 в момент касания зондом 1 поверхности жидкости, т.е. уровень жидкости в технологической ванне 18. Этот код определяет потенциальный код на выходах второго аналого-цифрового преобразователя 11, который подается на входы второго цифроаналогового преобразователя 13. При этом на выходе второго цифроаналогового преобразователя 13 формируется напряжение, равное напряжению на ползунке реохорда 7 в момент касания зондом поверхности жидкости.

Это напряжение подводится к второму входу блока 14 формирования результата, в котором на его основе формируется напряжение, отображающее высоту нижней кромки зонда в момент его удара о поверхность жидкости, т.е. текущее значение уровня жидкости в технологической ванне 18. Со второго выхода блока 14 формирования результата это напряжение подается на вход второго индикатора 16, который выдает визуальную информацию о текущем уровне жидкости.

Введение цифроаналоговых преобразователей обеспечивает хранение результата измерения от предыдущего замера до последующего. Их выходные напряжения могут быть использованы для автоматического управления уровнем жидкости и уровнем пены над ее поверхностью.

Сущность изобретения: устройство содержит зонд 1, зондопроводник 2, барабан 3, три формирователя 4, 5, 6, реохорд 7, трос 8, инерционный датчик 9, два аналого-цифровых преобразователя 10, 11, два цифроаналоговых преобразователя 12, 13, блок 14 формирования результата, два индикатора 15, 16, блок 17 подготовки замера. 1 ил.

ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И УРОВНЯ ПЕНЫ НАД ЕЕ ПОВЕРХНОСТЬЮ, содержащий токопроводящий зонд, с помощью токопроводящего зондопроводника связанный с первым входом первого формирователя импульсов и закрепленный на барабане, кинематически соединенном с блоком подготовки замера, а второй вход первого формирователя импульсов заземлен, отличающийся тем, что в него введены второй и третий формирователи импульсов, реохорд, инерционный датчик, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, блок формирования результата, первый и второй индикаторы, с входами которых соединены соответствующие выходы блока формирования результата, к первому и второму входам которого подключены выходы соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, входы которых соединены с соответствующими выходами соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, к первым и вторым входам каждого из которых подключены соответственно выход второго формирователя импульсов, соединенного с выходом блока подготовки замера, и ползунок реохорда, ось которого кинематически соединена с выходной осью барабана, на котором закреплен с помощью троса инерционный датчик, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам третьего формирователя импульсов, выход которого и выход первого формирователя импульсов соединены с третьими входами соответственно второго и первого аналого-цифровых преобразователей, при этом первый вход реохорда подключен к источнику постоянного напряжения, а выход реохлора заземлен.