Уровнемер Советский патент 1992 года по МПК G01F23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в мукомольной и комбикормовой промышленности для дистанционного контроля наличия и расхода сырья в бункерах.

Известно устройство, содержащее груз с отрицательной плавучестью, находящийся в контролируемой жидкости, груз закреплен в конце мерной ленты, перекинутой через мерный шкив на барабан намотки, установленный на валу электродвигателя, который имеет в цепи обмотки управления переменный резистор, измерительный прибор связан с мерным шкивом.

Однако известное устройство (способ) при очевидной простоте имеет ограниченную область применения, так как контролирует только уровень жидкости. Кроме того, измеряемая аналоговая величина представляется в виде угла поворота мерного шкива с подачей на аналоговый (стрелочный) прибор, что не сопрягается с управляемыми ЭВМ. Фактически мерная лента приводит во вращение мерный шкив, причем с реверсированием, что приводит к скольжению ленты на поверхности шкива, следовательно, и к неоговоренной промышленности.

|

СО 1 N3

О

J

Целью изобретения является шение точности измерения уровня сырья в бункерах.

Цель достигается тем, что цифровой уровнемер, содержащий электродвигатель, на валу которого установлен ролик намотки мерной ленты, ролик управления, через который перекинута мерная лента, на конце которой закреплен зонд с толкателем, пружина, микропереключатель и рычаг, содержит оптический датчик, включающий излучатель и фотоприемник, счетчик импульсов, блок управления, два регистра, два сумматора, шифратор и блок индикации, причем выход оптического датчика подключен к счетному входу счетчика импульсов и к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с выводом микропереключателя, первый выход блока управления подключен к входу установки ноль счетчика импульсов, второй и третий выходы блока управления подключаются к синхронизирующим входам соответственно первого и второго регистров, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к выводам обмотки управления электродвигателя, выход счетчика импульсов подкл чен к входу шифратора и к второму синхронизирующему входу первого регистра, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход первого сумматора соединен с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и к информационному входу первого регистра, первый вход второго сумматора соединен с выходом второго регистра, выход второго сумматора подключен к входу блока индикации и к информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска блока управления.

При этом блок управления содержит три триггера, два одновибратора, два элемента И и коммутатор, единичный и нулевой выходы первого триггера подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И выход первого элемента И подключен к счетному входу первого триггера, выход первого одновибратора подключен к входам установки единица первого и установки ноль второго триггеров, единичный выход второго триггера подключен к первому входу

37276

коммутатора, второй вход которого соединен с единичным выходом третьего триггера, прямой выход второго одно- с вибратора подключен к счетному входу третьего триггера, инверсный выход второго одновибратора подключен к счетному входу второго триггера.

Блок управления (фиг. 1) имеет пять

Ю выходов, они соответствуют поочередно в развернутой схеме (фиг. 3) выходу первого одновибратора, выходам первого и второго элементов И, первому и второму выходам коммутатора,

15 аналогично входами являются поочередно первые входы элементов И, вход второго одновибратора, вход установки единица второго триггера (запуск уровнемера), входы установок ноль

20 и единица третьего триггера, которые задают направление вращения электродвигателя, но не указаны на фиг.1 (блок управления).

Анализ отличительных признаков

25 предложения на предмет соответствия их критерию существенные отличия показал, что в доступных нам источниках информации РНТБ РА не выявлены подобные технические решения, что

,0 позволяет сделать вывод о наличии существенных отличий.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 - ролик намотки мерной ленты с оптическим датчиком; на фиг. 3 - техничес35 кая реализация блока управления.

Цифровой уровнемер содержит электродвигатель 1, ролик 2 намотки, ролик 3 управления, пружину k, микропереключатель 5, рычаг 6, мерную ленту 7,

толкатель 8, зонд 9, оптический датчик 10, счетчик 11 импульсов, блок : 12 управления, регистры 13 и И, сумматоры 15 и 16, шифратор 17 и блок 18 индикации.

45 Блок управления содержит триггеры 19-21, одновибраторы 22 и 23, элементы И 2, 25 и коммутатор 26.

Устройство работает следующим образом.

50 в исходном состоянии мерная лента 7 компактно намотана на ролик 2 (на фиг. 2 указаны три витка). Обозначив диаметр первого (наружного) витка D1, по которому вычисляется длина егс

5$ окружности, легко убедиться, что каждый диаметр отличается от предыдущего на 2$,

D2 D1-2#,

где S1 - толщина мерной ленты 7. ..

При этом длина окружности (витка) представляется в виде

. (1) ;

Обозначив число отверстий п на правой боковой стенке ролика 2 намотки, можно определить длину дуги между двумя отверстиями на уровне первого витка

to

по модулю п, по появлении на его выходе импульса, что имеет место при каждом полном обороте ролика 2 намотки, на выходе шифратора формируется дополнительный код величины коррекции а по формуле (3), так как первый сумматор 15 выполняет операцию

ftui -2itf . §

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в мукомольной и комбикормовой промышленности для дистанционного контроля наличия и расхода сырья в бункерах. Целью изобретения является повышение точности измерения уровня. Мерная лента, на конце которой закреплен зонд, перекинута через ролик управления и компактно намотана на ролик, установленный на валу электродвигателя. Опусканием зонда в бункер начинается вычисление длины размотанной ленты путем подсчета угла поворота ролика при помощи устройства обработки цифровой информации, При соприкосновении зонда с поверхностью сырья происходит останов электродвигателя и результат измерения отображается на цифровом индикаторе. Новым в предлагаемом уровнемере является применение оптического датчика и специального устройства вычисления цифрового кода, кроме того, механическое увеличение числа отверстий п на боковой стенке ролика намотки позволяет уменьшить погрешность квантования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

л Ъъ А п

(2)

Второе слагаемое выражение (1)х учитывает изменение длины витка, вызванное толщиной мерной ленты 7, что учитывается в вычислениях после каждого полного оборота ролика 2 нэмот-v ки, величину коррекции можно записать в видеу

2Ъ$

п

(3)

По включении питания на выходе одновибратора 23 формируется импульс который .обнуляет устройство, т.е.; перед запуском уровнемера регистры 13,. И и счетчик 11 импульсов содержат нулевой код, а триггер 21 устанавливается в состояние, которое определяет направление вращения электродвигателя 1. Запуск уровнемера осуществляется установкой триггеров 19 20 в единичное состояние. По поступлении первого импульса от оптического датчика 10 блок -12 управления записывает в регистр 13 код начальной уставки, представленной выражением (2). Код на выходе регистра 13 при помощи сумматора 15 суммируется с нулевым кодом на выходе шифратора 17 и поступает на вход сумматора 16, где суммируется также с.нулевым кодом на выходе регистра . По окончании первого импульса, т.е. его задним фронтом, триггер 19 устанавливается в нулевое состояние и блокируется вход начальной уставки регистра 13, теперь второй и последующие импульсы проходят по элементу И 25 и поступают на синхронизирующий вход регистра Н, под воздействием синхроимпульса код на выходе сумматора 16 записывается в регистр 14, в результате код на выходе сумматора 16 до n-го импульса увеличивается на величину уставки по форму- ле (2). Счетчик 11 импульсов работае

5

0

5

0

по окончании импульса счетчика 11

импульсов код на выходе сумматора 15 записывается в регистр 13, т.е. формируется новая уставка, которая хранится в регистре 13. Код на выходе сумматора 16 поступает на блок 18 индикации, содержащий в своем составе дешифратор двоичного кода в семисег- ментный и цифровой индикатор.

В крайнем нижнем положении зонда 9, когда он соприкасается с поверхностью сырья, пружина k резко расслабляется и рычаг 6. переключает микропереключатель 5, который коммутирует логический О, в результате запускается одновибратор 22, положительный импульс на его прямом выходе устанавливает триггер 21 по счетному входу в противоположное состояние, вследствие чего осуществляется торможение электродвигателя 1 методом кратковременного переключения питания обмотки управления (реверсиро- вания). Положительным фронтом отрицательного импульса одновибратора 22 триггер 20 по счетному входу устанавливается в исходное (нулевое) состояние, электродвигатель 1 полностью обеспечивается и реверсирование и включение питания электродвигателя 1 осуществляются при помощи двух реле, входящих в состав коммутатора 26.

П р и м е. pv В качестве мерной ленты 7 применяется металлическая лента шириной 20 мм, толщиной 0,2 мм, общей длиной 3000 см (глубина бункера) , реверсивный электродвигатель 1 типа Д-3.2, 72 об/мин. Принимая длину первого (наружного) витка С1 32 см, можно вычислить по формуле арифметической прогрессии длину последнего витка

,)(l25-l)2lNO,02 16,2 см,

i . ; а также сумму членов

8

B(CA+CK) k/2(32+l6,42)125/2 3026,10 см.

При числе отверстий (модуль счетчика 11 импульсов) на правой боковой стенке ролика Т намотки, согласно формуле (2), можно вычислить величину начальной уставки

A4 D1/n 320/l6 20 мм

и величину коррекции на выходе шифратора 17 по выражению (3)

а Ц2. 2.0,, мм.

конце которой закреплен зонд, тличающийся тем, что,

Оптический датчик 10 содержит в качестве излучателя инфракрасного диапазона диод-типа АЛ107Б и фотоприемника фотодиод типа ФД 8К. Устройство обработки информации (элементы 11... 17) выполнены на микросхемах серии 155. Точность измерения уровня материала в бункерах по предлагаемому уровнемеру определяется числом отверстий п на ролике 2 намотки и повышение точности измерения осуществляется простым увеличением числа отверстий п. В приведенном примере погрешность измерения не превышает величину начальной уставки мм (системная погрешность дискретного счета).

В прототипе измеряемой величиной является угол поворота мерного шкива и для дистанционного контроля необходимо угол поворота преобразовав в электрическое напряжение, а при сопряжении с управляемыми ЭВМ - и в цифровой код.

Итак, кроме погрешностей преобразователей, имеется и погрешность, вызванная неоговоренным скольжением

ленты на поверхности шкива.

Таким образом применение оптического датчика и специального устройства вычисления цифрового кода, а также механическое увеличение числа п (характеристика точности измерения) позволяет повысить точность измерения уровня сырья в бункерах.

Формула изобретения

1737276 на о

с целью повышения точности измерения, , в него введены оптический датчик, счетчик импульсов, блок управления, первый и второй регистры, первый и второй, сумматоры, шифратор, микропереключатель и рычаг, причем микропере10 ключатель соединен с роликом управления посредством пружины и штока, к которому также прикреплен рычаг, выходы оптического датчика подключены к счетному входу счетчика импульсов и

15 первому входу блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом микропереключателя, второй выход которого заземлен, перъый выход блока управления соединен с вхо20 Дом установки ноль11 счетчика импульсов, второй и третий выходы блока управления соединены с синхронизирующими входами первого и второго регистров соответственно, четвертый и

25 пятый выходы блока управления подключены к электродвигателю, выход счетчика импульсов соединен с входом шифратора и вторым синхронизирующим входом первого регистра, выход кото30 рого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и информационному входу первого регистра, выходы второго сумматора подключены к входу блока индикации и информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска блока управления.

единица

35

40

4S

55

второго триггеров, выход второго триггера соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к выходу единица третьего триггера, инверсный и прямой выходы второго одновибратора

8

конце которой закреплен зонд, тличающийся тем, что,

Дом установки ноль11 счетчика импульсов, второй и третий выходы блока управления соединены с синхронизирующими входами первого и второго регистров соответственно, четвертый и

5 пятый выходы блока управления подключены к электродвигателю, выход счетчика импульсов соединен с входом шифратора и вторым синхронизирующим входом первого регистра, выход кото0 рого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и информационному входу первого регистра, выходы второго сумматора подключены к входу блока индикации и информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска блока управления.

единица

5

0

S

5

второго триггеров, выход второго триггера соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к выходу единица третьего триггера, инверсный и прямой выходы второго одновибратора

Ф112.1

JO

Фиг.З

Фиг.2