Устройство для измерения уровня жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01F23/30 

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и предназначено для измерения уровня жидкости в закрытых объемах.

Цель изобретения - повышение точности измерения уровня жидкости.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения уровня жидкости в закрытом объеме; на фиг.2 - вид электрического замыкателя.

Устройство содержит датчик 1 уровня, блок 2 измерения, пули 3 управления, линию 4 связи и блок 5 переключений.

Датчик 1 уровня предназначен для формирования стопового импульса. Блок 2 измерения служит для измерения временного интервала между стартовым и стоповым импульсами, который равен времени свободного падения стального шарика. Пульт 3

управления предназначен для формирования стартового импульса, питания элементов и управления ими. Линия 4 связи служит для дистанционного измерения и передачи электрических сигналов между пультом 3 и блоком 5 переключений, связанным с датчиком 1. Блок переключений предназначен для переключения электрических цепей датчика 1 и его привода.

Датчик 1 уровня выполнен в виде трубы 6 из немагнитного материала, устаноилен- ной вертикально в закрытом объеме в пределах которое контролируется уровень помещенной в него жидкости. Труба б у своего основания имеет отверстие 7 и образует с закрытым объемом сообщающиеся сосуды. Внутри трубы 6 размещены подвижный поправок 8 с замыкателем 9, стальной шарик 10, электромагнит 11,связанный тросио.

- ел

00

4 -N

ком 12 с приводом 13, в качестве которого используется электродвигатель. Замыкатель 9 электрически связан через пульт 3 управления (клеммы Ь и с с вторым входом блока 2 измерения. Электромагнит 11 электрически связан с блоком 5 переключений и пультом 3 управления. На вершине трубы 6 установлено ограничительное кольцо 14.

Блок 2 измерения представляет собой электронный формирователь временных измерительных интервалов с двумя входами. В его состав входят триггер 15, задающий генератор 16 тактовых импульсов, электронный переключатель 17 и счетчик 18 с цифровыми индикаторами.

Пульт 3 управления содержит три электронных ключа на транзисторах 19 - 21, реле 22 и блок 23 питания, конденсатор 24, контакты 25, 26 и кнопку управления.

Блок 5 переключателей содержит механический узел 28, размыкающий контакты при движении через него тросика 12, реле 29 для коммутации электродвигателя привода 13.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки 27 Кн Изм срабатывает реле 22, включенное в цепь коллектора транзистора 21 пульта 3 управления. При этом контакты 25 реле 22 размыкаются. Благодаря емкости конденсатора 24. включенного параллельно обмотке реле 92, последнее продолжает еще некоторое ьремя оставаться по включенном состоянии, Это позволяет через замкнувшиеся контакты 26 реле 22 пропускать ток от плюса источника 23 питания через клемму е на электромагнит 11 датчика 1 и реле 29 блока преключений. В результате этого коммутируется и приводится в действие двигатель привода 13, электромагнит притягивает к себе шарик 10, который вместе с электро- магнитом 11 поднимается при помощи тросика 12, связанного механически с приводом 13. В момент трогания тросика 12 контакты механического узла 28 размыкаются. Последнее приведет к тому, что потенциал нуля (земли) снимается с базы транзистора 19, что вызывает открывание транзистора 19 и закрытие транзистора 20. В следствие этого транзистор 21 открывается и остается в таком режиме до тех пор, пока электромагнит 11 не достигает ограничительного кольца 14. При достижении электромагнитом 11 кольца 14 движение тросика 12 прекращается, что вызывает возврат механического узла 28 в исходное положение, при котором его контакты вновь оказываются в замкнутом состоянии В результате этого транзистор 20 открывается, а транзистор 21 закрывается, реле 22 обесточивается и его контакты 25 и 26 возвращаются в исходное положение, при котором

контакты 25 замкнуты, а контакты 26 разомкнуты. Эти действия ведут к обесточива- нию электромагнита 11 и реле 29, в результате чего электродвигатель привода 12 отключается от цепи питания и стальной

шарик 10 начинает свое свободное падение от верхнего фиксированного положения, определяемого кольцом 14. Момент отрыва шарика 10 от электромагнита 11 практически совпадает с моментом скачкообразного

падения до нуля напряжения на транзисторе 20. Этот отрицательный импульс с коллектора транзистора 20 через клемму а поступает на первый вход Вх.1 и становится стартовым импульсом, который переключает триггер 15 в новое устойчивое состояние, которое открывает электронный ключ 17. Начиная с этого момента, тактовые импульсы с выхода генератора 16 через ключ 17 поступают на счетчик 18, где накапливаются в виде суммы импульсов. Этот процесс в блоке 2 измерения продолжается до тех пор, пока стальной шарик 10 не достигнет поплавка 8 и замкнет контакты замыкателя 9. При замыкании контактов

замыкателя 9 нулевой потенциал через клеммы с и Ь пульта 3 управления поступает на второй вход Вх.2 блока 2 измерения в качестве стопового импульса. Стоповый импульс возвращает триггер 15 в

исходное положение, при котором электронный ключ 17 закрывается и импульсы с генератора 16 не пропускаются на вход счетчика 18. При этом индикаторы счетчика 18 зафиксируют определенное число тактовых

импульсов, пропорциональное времени свободного падения шарика 10 от верхней фиксированной точки датчика 1 до уровня жидкости, на котором находится поплавок 8.

По измеренному времени t определяют

сначала расстояние hi, затем и искомый уровень h2, как разность высоты Н закрытого обьема и расстояния hi. Величина hi определяется по формуле

50

hi - q T- , m2

где g - ускорение свободного падения шарика.

После считывания информации с инди- кэторов счетчика 18 процесс измерения заканчивается, Подготовка устройства к следующему измерению происходит за счет собственного веса электромагнита 11, который увлекает при опускании электромагнита на поплавок 8 за собой тросик 12 и раскручивает привод 13 до тех пор, пока электромагнит 11 не соприкоснется с шариком 10, лежащим на поверхности попгавк-1 После этого устройство готово к следующему измерению.

Формула изобретения 1, Устройство для измерения жидкости, содержащее неметаллическую трубу, датчик уровня, связанный с приводом, и блок измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерений, е устройство ввденены блок переключений, пупьт управления, электромагнит, стальной шарик. помещенный в трубу между электромагнитом и поплавком, расположенными ьнут ри трубы.

oTuri aneKTpoN .iiH -.I tcpc: привод - 1 .- динеч с одним входом бг, переключим.w а на поплавкеустановтены ионт- к ы, соединенные с другим дхгяог. блока ppp .nKV eний пог,ледо5ате ьн: ctCT.ine i пультом управления - блоком измерении.

2. Устройство по п. 1. о т т и ч « ю щ е - с я тем, что пулы упразлени;, содержит гри последовательно соединенных J/IGKTPOHных ключа, выполненных на транзисторах, и электромеханическое реле, соединен двухпроводным кабелем с блоком измерения и четырехпроводной линией связи с блоком переключений, содержащим механизм, размыкающий электрические контакт, при дг.ижении через нею привода, электромеханическое репе, контакты которого включены в цепь питания --лечтродригзтеля привом.

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и предназначено для измерения уровня жидкости в закрытых объемах. Цель изобретения является повышение точности измерения уровня. Датчик уровня формиоует стоповой импульс, блок измерения служит для измерения временного интервала между CTiproRMM и стоповым импульсами, который равен времени свободного падения стального шарика. Пульт управления предназначен для формирования стартоао о импульса, питания элементйв и управления ими. Линия связи служит для дисганциоиного измерения и передачи электрических с.иг- налов между пультом упраялзник и блоком переключений, связанным с датчиком уровня, блок переключений предназначен для переключения электрических цепей датчика уровня и его привода. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Г