Лотовый уровнемер Советский патент 1988 года по МПК G01F23/04 

Изобретение относится к измерению зовня различных материалов и может бз1ть применено на предприятиях агропро- ма и химической промышленности.,

Цель изобретения - повышение на- д жности и улучшение условий эксплуа- тЬции уровномера.

На фиг. 1 изображена принципиальная э||ектрическая схема уровнемера; на фиг. 2 - у;тройство датчика натяжения троса с барабаном и тросоукладчиком; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 3 - взаимное положение пальца ведущего диска,выреза ведомого диска и системы отверстий обоих дисков оптоэлектронного преобразователя у:-ловых перемеш,ений в случае нахождения лота выше уровня материала; на фиг. 4 - Т) же, взаимное положение этих же элементов устройства в случае нахождения лота на материале.

Лотовый уровнемер (фиг. 1) имеет реверсивный электропривод 1 с бесконтактным блоком управления и самотормозящимся редуктором, вращение которого в крайних положениях ограничено конечными выключателями 2 и 3, барабан 4, на который наматывается лот в виде груза с тросом 5, датчик 6 натяжения троса,контролирующий натяжение троса через угловое перемещение барабана, оптоэлектронный датчик 7 импуль- сзв, кнопку «Пуск 8, программируемый за- датчик 9 глубины бункера, дешифратор 10, индикатор 11, переключатель 12 режима ра- б|оты, первый элемент ЗИ-НЕ 13, второй эле- eнт ЗИ-НЕ 14, одновибратор 15, первый три- 16, второй триггер 17, первый элемент 2И-НЕ 18, второй элемент 2И-НЕ 19, реверсивный счетчик 20 импульсов it реверсивный счетчик 21 установки нулевого уровня q общим элементом 22 установки нуля, i Датчик натяжения троса (фиг. 2) состоит из оптоэлектронного блока, выполненного, 1|апример, на светодиоде 23 и фотодиоде 24. инфракрасного излучения и усилителе, а так- ke из первичного преобразователя угловых Перемещений.

Последний образован ведущим диском 5 и ведомым диском 26. Ведущий диск 25 ;|акреплен на валу редуктора 27 жестко, имеет несколько пальцев или выступов 28 и является ведущей щестерней тросоуклад- Эика, гайка 29 которого с кольцом 30 пе- |)емещается по винту 31. Винт приводится 150 вращение щестерней 32. Ведомый диск Й6 имеет вырезы 33, в которых свободно могут перемещаться пальцы или выступы 28 (фиг. 3). Диск 25 имеет равномерно расположенные по окружности отверстия 34, а Диск 26 - тождественные им отверстия 35. Ведомый диск 26, кроме того, имеет отверс- |ия или вырезы 36 для оптоэлектронного Датчика 7 импульсов, i Для компенсации веса троса и надежЙой остановки барабана 4 при достижении

лотом поверхности материала используется притормаживающее устройство 37 (фиг. 2) с регулируемым усилием.

Ручное управление электроприводом лота

осуществляется кнопками 38 и 39 (фиг. 1). После монтажа уровнемера на бункере производится его наладка (при отсутствии сыпучего материала). Коммутацией кнопок ручного управления 37 и 38 (фиг. 1) лот устанавливается в нулевое (верхнее) положение, соответствующее максимальному значению уровня материала в бункере. Переключатель режима работы 12 устанавливается в положение «Наладка, а на программируемом задатчике 9 глубины бун5 кера устанавливается нулевой код. При включении источника питания реверсивный счетчик 20 импульсов и реверсивный счетчик 21 установки нулевого уровня устанавливаются в нулевое состояние элементом 22 установки нуля.

0 Поскольку груз находится в верхнем положении, он, воздействуя через трос 5 на барабан 4 с ведомым диском 26 (фиг. 2), поворачивает его до тех пор, пока палец 28 ведущего диска 25 (фиг. 3) не займет край5 нее левое положение в вырез 33 ведомого диска 26. Дальнейшему вращению барабана 4 препятствует самотормозящийся редуктор 27 (фиг. 2), на валу которого жестко закреплен ведущий диск 25. При этом отверстия 35 ведомого диска 26 сдвину0 ты относительно отверстий 34 ведущего диска 25 (фиг. 3) и световой поток от све- тодиода 23 (фиг. 2) не поступает на фотодиод 24. На выходе усилителя датчика 6 натяжения троса (фиг. 1) присутствует уровень логической «1. При нажатии кнопки

5 «Пуск 8 (фиг. 1) на вход триггера 16 поступает уровень логического «О, триггер переключается и на его прямом выходе возникает уровень логической «1, который поступает на вход бесконтактного блока управления электропривода 1, вторые входы

элементов ЗИ-НЕ 13 и 14, вход одновиб- ратора 15 и второй вход элемента 2И-НЕ 18. Подключается электродвигатель реверсивного электропривода 1 и, воздействуя через редуктор на барабан 4, начинает раз5 матывать трос 5 с грузом. Груз опускается. Одновременно передним фронтом импульса запускается одновибратор 15, на выходе которого кратковременно возникает уровень логического «О, поступающий на вход управления записью реверсивного счет0 чика 20 импульсов. При этом происходит запись нулевого кода выставленного на программируемом задатчике 9 глубины бункера в реверсивный счетчик импульсов 20. С началом вращения барабана на выходе оптоэлектронного датчика 7 импульсов

5

возникают импульсы, число которых пропорционально углу поворота барабана, а следовательно, величине перемещения троса 5 с грузом. Импульсы с выхода датчика 7 поступают на первые входы элементов ЗИ-НЕ 13 и 14 и первые входы элементов 2И-НЕ 18 и 19. На втором и третьем входах элемента ЗИ-НЕ 13 присутствует уровень логической «1, следовательно, импульсы от датчика 7 беспрепятственно поступают на счетный вход сложения реверсивного счетчика 20 импульсов. Элемент ЗИ-НЕ 14 в режиме «Наладка« закрыт, так как на его третьем входе присутствует уровень логического «О, поступающий с выхода переключателя режима работы 19. На втором входе элемента 2И-НЕ 18 присутствует уровень логической «1, и импульсы от датчика 7 поступают на счетный

10

13 и 14 и элемент 2И-НЕ 18 в этот момент не пропускают импульсов, так как на вторых входах этих элементов присутствует уровень логического «О. По мере движения груза вверх происходит постоянное выч итание импульсов из числа записанного в счетчик 21. При достижении лотом нулевого уровня происходит считывание последнего импульса из счетчика 21. При этом на выходе счетчика 21 возникает уровень логического «О, который поступает на вход установки «О триггера 17. Триггер 17 переключается и на его выходе возникает уровень логического «О. Отключается электропривод барабана. Так как

вход сложения реверсивного счетчика 21 15 число импульсов, записанное в счетчик 21

установки нулевого уровня. Элемент 2И-НЕ 19 в этот момент закрыт, так как на его втором входе присутствует уровень логического «О.

При достижении грузом дна бункера трос 5 ослабляется и вращение барабана 4 с ведомым диском 26 прекращается, а ведущий диск 25 продолжает вращение до тех пор, пока палец 28 ведущего диска не займет крайнее правое положение в вырезе 33 ведомого диска 26 (фиг. 4). При этом отверстия 34 ведущего диска 25 совместятся с отверстиями 35 ведомого диска 26 и световой поток от светодиода 23 оптоэлектронного датчи20

25

при движении лота вниз равно числу импульсов, вычитанных из счетчика при движении лота вверх, то лот постоянно останавливается в нулевом уровне. Число импульсов, записанное в счетчике 20 в параллельном двоичнодесятичном коде, поступает на вход дешифратора 10 и далее на индикатор 11. На индикаторе индицируется число, соответствующее глубине бункера. Оператор устанавливает на программируемом задатчике 9 глубины бункера число, соответствующее глубине бункера, и переводит переключатель режима работы 12 в положение «Измерение. На этом наладка уровнемера заканчивается.

Измерение уровня материала в бункере

ка 6 натяжения троса (фиг. 1) беспре- 30 производится следующим образом.

пятственно поступает на фотодиод 24. На выходе датчика натяжения троса 6 возникает уровень логического «О, который поступает на вход установки «О триггера 16 и вход установки «1 триггера 17. Триггеры 16

При нажатии кнопки «Пуск 8 (фиг. 1) на вход триггера 16 поступает уровень логического «О. Триггер переключается и на его прямом выходе возникает уровень логической «1, который поступает на вход

и 17 переключаются, на прямом выходе 35 блока управления электроприводом 1, вторые триггера 16 возникает уровень логическоговходы элементов ЗИ-НЕ 13 и 14, второй

вход элемента 2И-НЕ и вход одновибра- тора 15. На инверсном выходе триггера 16 возникает уровень логического «О, посту- . пающий на второй вход элемента 2И-НЕ 19.

«О, а на инверсном - уровень логической «1. На Прямом выходе триггера 17 возникает уровень логической «1, который поступает- на вход бесконтактного блока управления реверсивным электроприводом «1. Электродвигатель реверсируется и, воздействуя через редуктор на барабан 4, начинает наматывать трос 5. Груз поднимается. При этом пальцы ведущего диска 25

Подключается электродвигатель и, воздействуя через редуктор на барабан 4, начинает разматывать трос 5. Груз опускается. Одновременно фронтом импульса запускается одновибратор 15, и на его вызаймут крайнее левое Положение в выре- дз ходе кратковременно возникает уровень

зах 33 (фиг. 3) ведомого диска 26. Отверстия 35 ведомого диска 26 сместятся относительно отверстий 34 ведущего диска 25 и перекроют световой поток от светодиода 23. На выходе датчика 6 налогического «О, поступающий на вход управления записью счетчика 20 импульсов. В счетчик 20 записывается число, соответствующее глубине бункера, выставленное на программируемом задатчике 9 глубины

тяжения троса 6 (фиг. 1) возникает 50 бункера. При вращении барабана оптоэлекуровень логической «1. При вращении барабана оптоэлектронный датчик 7 формирует импульсы, число которых пропорционально углу поворота барабана. Импульсы от датчика 7 беспрепятственно поступают на счеттронный датчик 7 импульсов формирует импульсы, число которых пропорционально величине перемещения троса 5 с грузом. Импульсы от датчика 7 через элемент ЗИ-НЕ 14 поступают на вход вычитания счетчиный вход вычитания реверсивного счетчика 5 д 20 и через элемент 2И-НЕ 18 - на вход

установки нулевого уровня, так как на втором входе элемента 2И-НЕ 19 присутствует уровень логической «1. Элементы ЗИ-НЕ

13 и 14 и элемент 2И-НЕ 18 в этот момент не пропускают импульсов, так как на вторых входах этих элементов присутствует уровень логического «О. По мере движения груза вверх происходит постоянное выч итание импульсов из числа записанного в счетчик 21. При достижении лотом нулевого уровня происходит считывание последнего импульса из счетчика 21. При этом на выходе счетчика 21 возникает уровень логического «О, который поступает на вход установки «О триггера 17. Триггер 17 переключается и на его выходе возникает уровень логического «О. Отключается электропривод барабана. Так как

число импульсов, записанное в счетчик 21

при движении лота вниз равно числу импульсов, вычитанных из счетчика при движении лота вверх, то лот постоянно останавливается в нулевом уровне. Число импульсов, записанное в счетчике 20 в параллельном двоичнодесятичном коде, поступает на вход дешифратора 10 и далее на индикатор 11. На индикаторе индицируется число, соответствующее глубине бункера. Оператор устанавливает на программируемом задатчике 9 глубины бункера число, соответствующее глубине бункера, и переводит переключатель режима работы 12 в положение «Измерение. На этом наладка уровнемера заканчивается.

Измерение уровня материала в бункере

производится следующим образом.

вход элемента 2И-НЕ и вход одновибра- тора 15. На инверсном выходе триггера 16 возникает уровень логического «О, посту- пающий на второй вход элемента 2И-НЕ 19.

Подключается электродвигатель и, воздействуя через редуктор на барабан 4, начинает разматывать трос 5. Груз опускается. Одновременно фронтом импульса запускается одновибратор 15, и на его вы ходе кратковременно возникает уровень

ходе кратковременно возникает уровень

логического «О, поступающий на вход управления записью счетчика 20 импульсов. В счетчик 20 записывается число, соответствующее глубине бункера, выставленное на программируемом задатчике 9 глубины

бункера. При вращении барабана оптоэлектронный датчик 7 импульсов формирует импульсы, число которых пропорционально величине перемещения троса 5 с грузом. Импульсы от датчика 7 через элемент ЗИ-НЕ 14 поступают на вход вычитания счетчи д 20 и через элемент 2И-НЕ 18 - на вход

сложения счетчика 21. Элементы 2И-НЕ 13 и 2И-НЕ 19 в этот момент для прохождения импульсов закрыты, так как на их входах

присутствует уровень логического «О. По мере движения груза вниз происходит вычитание импульсов из числа записанного в счетчик 20 импульсов. При достижении грузом уровня материала устройство работает аналогично, как и в режиме «Наладка, т. е. происходит реверсирование электропривода и возвращение лота в нулевое положение. На индикаторе 11 индицируется число, равное разности между высотой бункера и незаполненной его частью, т. е. действительное значение уровня материала.

Таким образом, выполнение датчика натяжения троса и датчика импульсов на бесконтактных элементах, введение реверсивного счетчика установки нулевого уровня, бесконтактного блока управления электроприводом, а также контроль натяжения троса через угловое перемещение барабана позволяет повысить надежность уровнемера по сравнению с известным. Применение переключателя режима работ, первого и второго триггеров, первого и второго элементов ЗИ-НЕ, первого и второго элемента 2И-НЕ, одновибратора, реверсивного счетчика импульсов, программируемого за- |датчика глубины бункера, дешифратора, идикатора, позволяет улучщить условия эксплуатации уровнемера.

Формула изобретения

1. Лотовый уровнемер, содержащий счетчик импульсов, реверсивный э лектропривод со схемой управления, барабан, лот в виде троса с грузом, датчик натяжения троса, датчик импульсов, кнопку «Пуск, отличаю-- щийся тем, что, с целью повышения надежности и улучщения условий эксплуатации, он снабжен реверсивным счетчиком установки нулевого уровня, программируе- мым задатчиком глубины бункера, дешифра- тором, индикатором, переключателем режи- :ма работы, первым и вторым элементами ;ЗИ-НЕ, одновибратором, первым и вторым триггерами, первым и вторым элементами 2И-НЕ, а счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем выход датчика импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов ЗИ-НЕ и с первыми входами первого и второго элементов 2И-НЕ, выход датчика натяжения троса подключен к входу установки нуля первого триггера и входу установки единицы второго триггера, кнопка «Пуск подключена между корпусом и входом установки единицы первого триггера, прямой выход первого триггера подан на первый вход схемы управления реверсивного привода, вход одновибратора, второй вход первого элемента 2И-НЕ

0

5

0

5

0

5

0

и вторые входы первого и второго элементов ЗИ-НЕ, инверсный выход первого триггера подключен к второму входу второго элемента 2И-НЕ, прямой выход вто- pofo триггера подан на второй вход схемы управления реверсивным приводом, выход первого элемента 2И-НЕ соединен со счетным входом сложения реверсивного счетчика установки нулевого уровня, выход второго элемента 2И-НЕ подан на счетный вход вычитания реверсивного счетчика установки нулевого уровня, выход которого подключен к входу установки нуля второго триггера, выход «Измерение переключателя режима работы подан на третий вход первого элемента ЗИ-НЕ, выход «Наладка - на третий вход второго элемента ЗИ-НЕ, выход первого элемента ЗИ-НЕ соединен со счетным входом сложения реверсивного счетч ика импульсов, выход второго элемента ЗИ-НЕ подключен к счетному входу вычитания реверсивного счетчика импульсов, выход одновибратора подан на вход управления записью реверсивного счетчика импульсов, выходы программируемого задат чика глубины бункера соединены с информационными входами реверсивного счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам дешифратора, а выходы дешифратора поданы на входы индикатора.

2. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что датчик натяжения троса выполнен в виде оптоэлектронного блока с усилителем и первичного преобразователя угловых перемещений, имеющего ведущий и ведомый диски с равномерно расположенными по окружности тождественными отверстиями в обоих дисках, причем ведущий диск является ведущей шестерней тросоук- ладчика и установлен на валу самотормозящегося редуктора привода барабана жестко, ведомый диск установлен на том же валу с возможностью свободного вращения совместно с, барабаном и связан с ним жестко, причем ведущий диск имеет несколько пальцев или выступов, а ведомый - аналогичное число вырезов, в которых размещены пальцы или выступы, причем длина вырезов составляет не менее двух диаметров пальцев, а диаметр тождественных отверстий do на обоих дисках и диаметр пальцев dn связаны между собой соотнощением

do dn ,

f

где R - радиус окружности, на которой расположены центры тождествен- „ ных отверстий,

R - радиус окружности, на которой расположены центры вырезов и пальцев.

Изобретение м. б. применено на предприятиях агропрома и химической промышленности. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение условий ,1 Фиг.1 эксплуатации уровнемера. Для этого датчик натяжения троса и датчик импульсов выполнены на бесконтактных элементах, введены реверсивный счетчик установки нулевого уровня, бесконтактный блок управления электроприводом, а также произведен контроль натяжения троса через угловое перемеш,ение барабана. Применение переключателя 12 режима работ, триггеров 16 и 17, элементов ЗИ-НЕ 13 и 14, элементов 2И-НЕ 18 и 19 одновибратора 15, реверсивного счетчика 20 импульсов, программируемого задатчика 9 глубины бункера, дешифратора 10, индикатора 11 позволило улучшить условия эксплуатации уровнемера. 1 3. п. ф-лы. 4 ил. ,6 (О со оо со со с Iв

в

26

(fJue.5

(иг.г

вс/ff )

ф14гЛ