Следящий уровнемер Советский патент 1990 года по МПК G01F23/22 G01F23/44 

Изобретение относится к технике контроля уровня жидкости поплавковыми средствами и может быть использовано для контроля наполнения сосудов оптически прозрачными жидкостями.

Цель изобретения - повышение надежности в условиях значительных скачков жидкости.

На чертеже представлена принципиальная схема следящего уровнемера.

Следящий уровнемер содержит сообщенную с сосудом (не показан), запол- ненным оптической прозрачной жидкос- тью, водомерную трубку 1 с установ- ленным в ней непрозрачным поплавком

2. Каретка 3 охватывает водомерную трубку и содержит закреппенную на ней фотоэлектрическую пару с источником 4 света и фоторезистором 5, включенным в мостовую схему на входе усилителя 6. Электродвигатель 7 соединен с датчиком 8 положения каретки 3. Путевые переключатели 9 и 10 ограничивают диапазон хода каретки сверху и снизу соответственно. По краям каретки 3 установлены верхнее 11 и нижнее 12 фотореле так, что фотопара 5 размещена между ними. Инверторы 13 и И входами соединены с подвижными контактами путевых переключателей 9 и 10. Выходы двух логических элементов 2И-НЕ 15 и 16 соединены соответственно с входами Установка единицы и Установка нуля триггера 17 , выход которого соединен с входом электронного реле 18, подвижная пара контактов 19 мо- жет переключать цепи сетевого напряжения и усилителя 6.

В путевых переключателях 9 и 10 первые неподвижные контакты соединены с источником опорного напряжения U0, вторые - с выходами фотореле 11 и 12 соответственно.

Следящий уровнемер работает следующим образом.

Плавающий в водомерной трубке 1 поплавок 2 частично перекрывает световой поток осветителя 4, поступающий на фоторезистор 5. Если при этом мост на входе усилителя 6 сбалансирован, выходной сигнал усилителя отсутствует, электродвигатель 7 не вращается и каретка 3, а вместе с ней и движок потенциометра 8 неподвижны, выходной сигнал потенциометра не изменяется .

При уменьшении уровня поплавок смещается вниз, поток света, падаю1

щи и

10

15

20

25

на фоторезистор 5, возрастает, его сопротивление уменьшается и мост разбалансируется таким образом, что выходной сигнал усилителя 6 заставляет электродвигатель 7 перемещать каретку 3 вниз до восстановления равновесия моста. Выходной сигнал потенциометра при этом уменьшается.

При повышении уровня поплавок 2 смещается вверх, уменьшая поток света, падающий на фоторезистор 5, сопротивление его возрастает, мост разбалансируется таким образом, что полярность (фаза) выходного сигнала усилителя 6 изменяется на противоположную и электродвигатель 7 перемещает каретку 3 вверх до восстановления баланса моста.

В этом рабочем режиме фотореле 11 отключено (сигнал на его выходе отсутствует), а фотореле 12 включено (на выходе имеется единичный сигнал). Поскольку выход фотореле 11 через размыкающий контакт переключателя 9 соединен с входом инвертора 13 и одним из входов элемента 15, то на этих входах сигнал также нулевой, а на выходе инвертора 13 - единичный. Так как выход фотореле 12 через размыкающий контакт путевого переключателя 10 соединен с входом инвертора 1 и одним из входов элемента 16, то на этих входах сигнал также единичный, а на выходе инвертора I1 - нулевой. 35 Таким образом на обоих входах элемента 15 сигнал нулевой, следовательно, на его выходе и связанном с ним входе Установка единицы триггера 17 сигнал единичный. В тоже время на обоих входах элемента 16 сигнал единичный, а на выходе этого элемента и связанном с ним входе Установка нуля триггера 17 сигнал нулевой. Триггер 17 при этом находится в состоянии 1 (на неинвертирующем выходе триггера сигнал единичный, а на инвертирующем - нулевой). Электронное реле 18 не включено, поэтому , управляющий электродвигателем 7 сигнал поступает через размыкающие контакты 19 электронного реле 18 с выхода усилителя 6.

Если при скачкообразном повышении уровня поплавок 2 быстро поднимается выше каретки 3, то на своем пути он сначала перекрывает оба фотореле, затем только верхнее, далее оба фотореле отключаются, В тот момент, когда оба фотореле 11 и 12 перекрыты

30

40

45

50

55

51

(т.е. включены), на обоих входах элементов 15 и 16 сигналы разноименны (на одном входе - единичный сигнал, на другом - нулевой), поэтому на выходах этих элементов сигналы единичные и триггер 17 не переключается, а остается в прежнем состоянии 1. Но как только включенным остается только фотореле 11, на входе элемента 15 сигналы становятся единичными, а его выходной сигнал - нулевым, в то время на входах элемента 16 сигналы нулевые, а его выходной сигнал- единичный.

При этом триггер 17 переключается в состояние О, на его инвертирующем выходе появляется сигнал, включающий электронное реле 18, которое своими замыкающими контактами 19 подключает электродвигатель 7 к сети, полярность (фаза) которой такова, что электродвигатель начинает перемещать каретку 3 вверх. В момент, когда оба фотореле освещены и их сигналы нулевые, на входах элемеятов 15 и 16 сигналы разноименны, на их выходах сигналы одинаковы (единич- ные), триггер 17 не изменяет своего предыдущего состояния, электронное реле 18 не отключается. При перемещении вверх каретка сначала достигает нижней части поплавка, срабатывает фотореле 11, при этом сигнал на входе Установка единицы становится нулевым, а на входе Установка нуля остается единичным, т.е. триггер 17 продолжает оставаться в состоянии О, а каретка продолжает движение вверх, затем включается и фотореле 12, но переключения триггера 17 тоже не происходит. И только в тот момент, когда реле 11 станет выше поплавка 2, происходит переключение триггера 17 в положение 1, электронное реле 18 отключается, электродвигатель 7 вновь при помощи контактов 19 оказывается подключенным к выходу усилителя 6, т.е. устройство возвращается в рабочее состояние, закончив поиск поплавка.

При включении устройства каретка ожет оказаться выше или ниже полавка, а триггер - в состоянии 1

или

О.

Если каретка находится выше поплавка, а триггер - в состоянии 1, то система находится в рабочем режиме, фоторезистор 5 полностью

10

15

20

538416

освещен и электродвигатель 7 перемещает каретку 3 вниз до устранения разбаланса моста на входе усилителя.

Если каретка находится выше по- 5 плавка, а триггер - в состоянии О, то включается электронное реле 18, подключив электродвигатель 7 к сети. Электродвигатель перемещает каретку вверх до срабатывания путевого переключателя 10, при этом замыкающий контакт подключает вход инвертора 14 и соединенный с ним вход элемента 16 к источнику опорного напряжения Up , г,е. на эти входы поступает единичный сигнал. Так как поплавок находится ниже каретки, фотореле 11 освещено (отключено) и с его выхода на вход инвертора 13 и соединенный с ним вход элемента 15 поступает нулевой сигнал. На второй вход этого же элемента с выхода инвертора 14 также поступает нулевой сигнал, следовательно, на выходе элемента 15 - 5 единичный сигнал. В то же время на оба входа элемента 16 поступают единичные сигналы, а с его выхода на вход Установка нуля триггера 1 - нулевой сигнал. Триггер переключится в состояние 1, каретка перемещается вниз до устранения разбаланса моста.

Если каретка находится ниже поплавка, а триггер находится в состоянии 1, каретка перемещается вниз 5 до путевого переключателя 9, который своим замыкающим контактом подключает к источнику опорного напряжения вход инвертора 13 и соединенный с ним вход элемента 15, т.е. на эти входы

0 поступает единичный сигнал. Поскольку на аналогичные входы инвертора 14 и элемента 16 с выхода электронного реле 12 поступает нулевой сигнал, триггер 17 переключается в состояние

5 О и каретка начинает перемещаться вверх до окончания поиска поплавка.

Если каретка ниже поплавка, а триггер - в состоянии О, каретка начинает перемещаться вверх также

0 до окончания поиска поплавка.

Таким образом, во всех возможных случаях поиск поплавка и переход устройства в рабочий режим осуществляются автоматически, что существенно по5 вышает надежность работы уровнемера при следующих помехообразующих факторах: резкие колебания и скачки уровня; быстротекущие по времени процессы наполнений или опорожнений сосудов.

0

о р м у л а

изобретения

Следящий уровнемер, содержащий реверсивный электродвигатель, механически соединенный с подвижной кареткой, охватывающей водомерную трубку, сообщенную с сосудом, непрозрачный поплавок, размещенный в водомерной трубке, источник света и фоторезистор, установленные в середине каретки и размещенные с противоположных сторон водомерной трубки, выход фоторезистора соединен с усилителем, соединенным с электродвигателем, датчик положения каретки и источник переменного напряжения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности слежения за скачкообразными изменениями уровня оптически прозрачных жидкостей, в него введены верхний и нижний путевые переключатели, верхнее и нижнее фотореле, размещенные на соответствующих краях каретки, первый и второй инверторы, первый и второй элементы 2И-НЕ, триггер, электронное реле с двумя подвижными контактами и источник опорного напряжения, при этом выход верхнего фотореле соединен с первым неподвижным контактом нижне-

5

д

0

5го путевого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с источником опорного напряжения, а подвижный контакт - с входами первого инвертора и первым входом первого элемента 2И-НЕ, выход последнего соединен с входом Установка единицы триггера , выход нижнего фотореле соединен с первым неподвижным контактом верхнего путевого переключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с источником опорного напряжения, а подвижный контакт - с входом второго инвертора и первым входом второго элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с входом Установка нуля триггера, выход первого инвертора соединен с вторым входом второго элемента 2И--НЕ, выход второго инвертора соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, инвертирующий выход триггера соединен с входом электронного реле, подвижная пара контактов которого соединена с электродвигателем, первая пера неподвижных контактов электронного реле соединена с усилителем, а вторая пара неподвижных контактов электронного реле соединена с источником переменного напряжения.

Изобретение относится к технике контроля уровня оптически прозрачных жидкостей поплавковыми средствами. Цель - повышение надежности в условиях значительных скачков жидкости. В прозрачной трубке 1 установлен конечной длины непрозрачный поплавок 2. Снаружи трубки 1 установлена каретка 3, на которой вдоль направления изменения уровня последовательно установлены верхнее 11 фотореле, фоторезистор 5 и нижнее 12 фотореле. Расстояние между фотореле 11 и 12 не превышает длины поплавка 2. Каретка 3 соединена с реверсивным приводом 7. Схема включения фотореле 11 и 12, фоторезистора 5 и предельных выключателей 9 и 10 перемещения каретки обеспечивает направленное движение каретки вслед за границей жидкости во время скачкообразного изменения уровня жидкости (поплавка). В результате режим слежения не прекращается в случаях, когда перед кареткой 3 временно окажется газовая среда, прозрачная жидкость или тело непрозрачного поплавка. 1 ил.