Дискретный уровнемер Советский патент 1987 года по МПК G01F23/24 

1128

Изобретение относится к приборотроению, а именно к устройствам для онтроля и измерения уровня, и может айти применение в различных отрасях промьшшенности и сельского хозяйства для измерения уровня электропроводных сред.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем устранения электролитического эффекта..

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- временные диаграммы работы уровнемера.

Дискретный уровнемер содержит п электродов (где п. - целое число) 1а, 1Ь,...,In, установленных равномерно по высоте вдоль вертикальной стенки резервуара 2, генератор 3 импульсов, п конденсаторов 4а,4Ь,...,4п, многоканальную логическую схему 5 и индикатор 6 уровня. Выход генератора 3 через конденсаторы 4а,4Ъ,..., 4п подключен к электродам 1а,1Ь,..., In и к соответствующим входам многоканальной логической схемы 5, выходы которой подсоединены к соответству- ющим входам индикатора 6 уровня.

Логическая схема 5 конструктивно состоит из идентичных каналов,число которых равно количеству электродов, и может, например, содержать полупроводниковые диоды 7а,7Ь,...,7п, положительные выводы которых являются входами логической схемы 5, одновиб- раторы 8а,8Ь,...,8п и логические элементы ИСКгаОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9а,9Ь,...,9п. Причем отрицательным вьшодом диоды 7а,7Ь,...,7п подключены к входам соответствующих одновибраторов 8а, 8Ь,...,8п, а выход одновибратора 8а канала, к кoтopo Iy подключен нижний электрод 1а, подсоединен к первому входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9а своего канала. Второй вход логического элемента ИС1ШОЧАЮЩЕЕ ИЛИ .9а подключен к выходу одновибратора 8Ь канала вышерасположенного электрода и к первому входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9Ь этого же канала. Второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9Ь подключен к выходу одновибратора и первому входу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ следукщего канала вьппарасположенного электрода и т.д., а второй выход логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ

2

9п канала, к которому подключен электрод In, определяющий максимгитьно озможньш уровень электропроводной среды, подключен к общему проводу стройства. Выходы логических элеменов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9а,9Ь, ...,9а явяются выходами логической схемы 5.

Индикатор уровня может, например, состоять из инверторов 10а,lOb,..., 10п, светодиодов 11а,11Ь,...,1 In и ограничивающих резисторов 12а,12Ь,..., 12п, причем входы инверторов 10а, 10Ь,...,10п являются входами индика- тора 6 уровня. К выходам инверторов отрицательными выводами подключены соответствующие светодиоды Па, 11Ь,...,11п, положительные выводы которых через ограничивающие резисторы 12а,12Ь,...512п подсоединены к по- ложительном выводу источника пита- ния (не показан).

Выбор конструкции электродов 1а, Ь,...,1п определяется материалом, из которого выполнен резервуар 2, и условиями работы дискретного уровнемера. Например, в случае возможности подключения к металлическому резервуару 2 общего провода уровнемера (фиг. 1) электроды можно выполнить из металлических штырей определенной длины, а при изолированном резервуаре иди при отсутствии возможности подключения к нему общего провода - в виде отрезков коаксиального кабеля, наружная оболочка которого дополнительно изолирована специальными материалами с учетом их стойкости к среде, уровень которой измеряется, и температурным режимам.

В качестве генератора 3 можно применить автоколебательный мультивибратор, вьшолненный на п-р-п транзисторах. 1 .

Одновибраторы 8а,8Ь,...,Вп могут бьггь конструктивно реализованы на основе К8 триггера, на комплементарных МОП, интегральных микросхемах.

В качестве логических элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9а,9Ь,...,9п можно применять, например, микросхемы К561ЛП2, а в качестве инверторов 10а, 1 Ob,...,1 On - инвертирующие буферные усилители К561ЛН2, обеспечивайщие хо

55

рошее согласование логических элементов серии К561 со светодиодами Па, ПЬ,...,Пп, например, типа.АЛЗЮА.

Дискретный уровнемер работает следующим образом.

При отсутствии жидкости в резервуаре 2 (фиг. 1) генерируемые генератором 3 импульсы отрицательной полярности (фиг, 2, Е) через конденсаторы 4а,4Ь,..,,4п поступают на входы логической схемы 5 (фиг. 2, Е), но поскольку диоды 7а,7Ь,...,7п, входящие в состав логической схемы 5, для данной полярности импульсов заперты, на выходах одновибраторов 8а,8Ь,..., 8п и всех входах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9а,9Ь, - ,9п присутствуют уровни Лог. О, в результате чего на входах индикатора 6 уровня (фиг.2, ЕЗ) также устанавливаются уровни Лог. О и свечение светодиодов Па, 11Ь,...1 In отсутствует, что соответствует пустому резервуару 2 (фиг. 2, О - t,). При погружении в

ренцирующей цепи, который является запускающим, прямоугольный импульс длительностью, равной

Т,

(3)

fO

5 где Т - период следования импульсов генератора 3.Поскольку вышерасположенный электрод 1Ъ это время находится в воздухе,на выходе одновибратора 8Ь присутствует уровень Лог.О,в результате чего на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9а присутствует сигнал,соответствующий сигналу на выходе одновибратора 8а,т.е. импульсы положительной полярности,приводящие к свечению нижнего светоди- ода Па (фиг. 2, ).

15

При затоплении жидкостью электродов 1а и 1Ь одновибратор 8Ь также

момент времени t, , например, нижнего 20 начинает формировать импульсы поло- электрода 1а в жидкость вход-логичес- жительной полярности, поступающие на

кой схемы 5, к которому подключен электрод 1а, подсоединяется к общему проводу устройства через сопротивление Rg электропроводной жидкости, которое совместно с конденсатором 4а образует дифференцирующую цепь с постоянной времени

(О

где Сд - емкость конденсатора 4а.

Таким образом, при выборе соотношения между постоянной времени цепи д и длительностью входного импульса t. , например, равной

/V

- 0,1-0,3,

-U

(2)

на вход логической схемы 5, к которому подключен электрод 1а, поступают разнополярные импульсы. Причем при прохождении импульсов положительной полярности диод 7а открывается и одновибратор. 8а в момент времени t (фиг. 2, EJ) формирует на каждый положительный импульс дифференцирующей цепи, который является запускающим, прямоугольный импульс длительностью, равной

Т,

(3)

где Т - период следования импульсов генератора 3.Поскольку вышерасположенный электрод 1Ъ это время находится в воздухе,на выходе одновибратора 8Ь присутствует уровень Лог.О,в результате чего на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9а присутствует сигнал,соответствующий сигналу на выходе одновибратора 8а,т.е. импульсы положительной полярности,приводящие к свечению нижнего светоди- ода Па (фиг. 2, ).

первый вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9Ь и на второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9а. При равенстве длительностей импульсов одновибраторов свечение свето- диода Па прекращается и начинает светиться светодиод lib.

формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий электроды, установленные равномерно по высоте вдоль вертикальной стенки

резервуара и подключенные к соответствующим входам многоканальной логической схемы, выходы которой соединены с индикатором уровня, отличающийся тем, что, с целью

расширения области применения, в не- го введена группа конденсаторов по числу электродов, при этом каждый электрод через конденсатор подключен к выходу генератора импульсов.

Фиг, г

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для контроля и измерения уровня. Цель изобретения - расширение области применения путем устранения электролитического эффекта. При загоплении жидкостью электродов 1а и 1Ь одновибратор 8Ь начнет формировать импульсы положительной полярности, поступающие на первьй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9Ь и на второй вход логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 9а. При равенстве длительности импульсов одновибра- торов 8а и 8Ь свечение светодиода Па прекращается. Начинает светиться светодиод lib. Аналогично происходит управление остальными светодиодами индикатора 6 уровня при изменении уровня ЖИДКОСТИ. Все время измерений. горит только один из светодиодов Па,.. ,,11п, соответствующий верхнему затопленному электроду п, т.е. уровню измеряемой жидкости. Точность измерения уровня пропорционально зависит от количества электродов 1а, 1 b,.. ., .1 п. 2 ил. (Л Ю 00 Фи2,1