Цифровой уровнемер Советский патент 1992 года по МПК G01F23/60 

7 Ш

Сущность изобретения: цифровой уровнемер содержит: поплавок 2, 1 грузик 3, противовес 4, тросик 5, шкив 6, преобразователь 8 перемещения, регистрирующие устройства 9 и 12, передатчик 10 кода, приемник 11. 3-2-5-6-8-10-11-12, 6-4, 8- 9.5 ил., 1 табл.

(Л

С

2 ю vi

со

Изобретение относится к измерителям уровня жидкости.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности в работе.

На фиг. 1 изображена схема цифрового уровнемера; на фиг. 2 - схема преобразователя перемещения; на фиг. 3 - цифровой круг; на фиг. 4 - одна из осей преобразователя перемещения; на иг. 5 - схема передаточного механизма с коэффициентом передачи ,:1.

Уровнемер состоит из объема 1, поплавка 2 с балластом-грузиком 3, противовесом 4, размещенным в заглушенной снизу трубе 4. Поплавок 2 и противовес 4 соединены между собой тросиком 5 через шкив 6. Ось шкива 6 кинетически связана с осью 7 преобразователя 8 перемещения. Выходы по- -следнего подключены к входам регистрирующего устройства 9 и к передатчику 10 кода, который через канал связи соединен с приемником 11 кода, а выходы приемника 11 подключены к входам регистрирующего устройства 12.

Преобразователь представляет собой электромеханическое устройство, состоящее из корпуса 13. в котором размещено п осей, на каждой из которых укреплены четыре кодовых диска а, в, с, d, с отверстиями. Каждая ось связана с соседней передаточным механизмом, который состоит из двух колес - ведущего 14 и ведомого 15. Оба колеса одинакового диаметра. Первое имеет один зубец, а второе - десять. Кроме того, первая ось выведена наружу и на ее конце закреплен внешний диск 16, который служит для связи с поплавком 2. Отверстия на дисках а, в, с, d расположены по окружности. По обе стороны каждого диска установлены источник 17 и приемник 18 света, которые образуют фотопару, и световой контакт между ними осуществляется через отверстия диска.

Отверстия на каждом диске размещены в соответствии с двоичным изображением цифр 0,1,2,3.4,5.6,7,8,9 в виде логических символов Г и 0я. Это поясняется с помощью таблицы и цифрового круга (см.табл.).

Цифровой круг (фиг. 3) имеет десять отверстий, равномерно расположенных по окружности и которым присвоены номера от О до 9, соответствующие цифрам 0-9 в таблице, в которой каждой 1-е соответствует наличие отверстия-на диске. Поэтому на диске а имеются отверстия под номерами 1,3,5, 7,9. В соответствии со столбцом в на диска в сделаны отверстия под номерами 2, 3, 6, 7. Точно так же на диске t размещены отверстия 4,5, б, 7, и на диске d - отверстия 8 и 9. Таким образом, количество отверстий

на кодовых дисках а, в, с, d различно, а расположены они на каждом диске в соответствии с кодом цифр 0-9.

Кодовые диски а, в, с, d размещают и

жестко закрепляют на оси Х-Х так, что мнимые отверстия под номером О на всех четырех дисках располагаются на одной мнимой оси Y-Y. Смежные отверстия на дисках в, с, d могут быть соединены между

собой сплошной прорезью.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии все кодовые диски а, в, с, d вращением внешнего диска

устанавливают в нулевое положение, т.е. такое, когда мнимая ось Y-Y проходит между окошечками источников 17 и приемников 18 света. В таком состоянии все приемники 18 будут заслонены дисками от источника 17

света. Поэтому на всех выводах приемников 18 сигнала не будет, например напряжения при использовании фотодиодов. Это состояние приемников 18 соответствует логическому состоянию О. Если же приемник 18

получает поток света от источника 17 через отверстие в диске, то на его выходе будет сигнал - состояние, соответствующее логической единице 1.

Таким образом, в исходном состоянии

преобразователя на выходах четырех приемников а, в, с, d, расположенных у каждой оси, будет записана информация нулевого состояния 0000.

Представим, что поплавок 2 переместился от исходного положения на единицу длины. Коэффициент передачи между ним и диском 16 выбран таким, что последний повернется на одну десятую часть оборота

(36°). На такой же угол против часовой стрелки повернутся все четыре диска на оси Х-Х. Отверстие 1 на диске а установится между источником 17 и приемником 18 света, а на выходе приемника 18 будет 1.

Приемники дисков в, с, d не получат света от источника 17, так как отверстия 1 на этих дисках отсутствуют. На выходах этих приемников будет 0я. Следовательно, но фотоприемниках, расположенных на первой оси,

будет записана информация в двоичной системе: 1 000. При перемещении поплавка 2 на две единицы длины на этих выходах будет записано двоичное число О 1 00, так как отверстие 2 на диске в установится

между приемником 18 и источником 17 света, а на остальных дисках отверстия 2 нет, поэтому на выходах этих приемников сигнала нет. Аналогично на первой оси будут записываться и все остальные цифры от 3 до 9. Например, цифра 8 будет записана как О

001 (только у диска d приемник освещается источником света через отверстие 8).

Диски на 2-й и всех остальных четных осях преобразователя 1 закрепляют повернутыми на 180° относительно дисков, размещенных на 1-й и всех остальных нечетных осях.

Поэтому, когда 1-я ось совершит один полный оборот против часовой стрелки, 2-я ось через колеса 14 и 15 передаточного механизма повернется по часовой стрелке на 1/10 часть оборота. Поэтому на выходах приемников у второй оси будет записано число 1 О О О. Теперь очевидно, что на элементах каждой оси (1-п) преобразователя будет записываться цифра порядка многозначного числа десятичного исчислений. Самый младший разряд цифр записывается на элементах 1-й оси, а самый стерший - на элементах n-й оси. Например, если поплавок 2 переместился на 4927 единиц, то цифра 4 этого числа будет записана на выходах 4-й оси как О 0 1 0, цифра 9 - на выходах 3-й оси как 1 00 1, цифра 7 - на выходах 2-й оси, как О 1 О О, цифра 7 - на выходах 3-й оси как 111 0. Выходы фотоприемников образуют выходы преобразователя.

Уровнемер работает следующим образом.

При неизменяемом уровне жидкости в объеме 1 поплавок 2 неподвижен Его равновесие на поверхности жидкости достигается противовесом 4. Балласт 3 и противовес 4 за счет сил тяготения, определяемых их массой, увеличивают коэффициент трения между тросиком 5 и шкивом б и увеличивают момент сил, воздействующих на шкив 6 при изменении уровня жидкости. Коэффициент передачи К между осью шкива 5 и осью 7 преобразователя выбирают таким, чтобы при перемещении поплавка 2 на единицу высоты ось 7 повернулась на 1/10 часть оборота. Тогда эта информация об изменении уровня будет зафиксирована преобразователем 8 и регистрирующими

устройствами 9 и 12, которыми могут быть цифровые табло, самопишущие или печатающие устройства Передатчик 10 кода преобразует информацию с преобразователя 8

и передает ее в канал связи в виде последовательности дискретных сигналов. Эти сигналы приемник 11 преобразует в форму сигналов, подобным сигналам на выходе преобразователя 8, и выдает на регистрирующее устройство 12. Поскольку диапазон измерения преобразователя 8 практически неограничен, а длина тросика 6 может быть также сколь угодно длинной, то уровнемер может работать в объемах практически любой высоты. Это позволяет ему контролировать уровень жидкости в стационарных емкостях для ее хранения, в том числе горючих и взрывоопасных жидкостей, а также в глубоких и сверхглубоких скважинах.

Формула изобретения Цифровой уровнемер, содержащий помещенный в контролируемую жидкость поплавок, закрепленный на одном конце

троса, перекинутого другим концом через шкив, и подключенный к блоку регистрации преобразователь перемещения поплавка, включающий в себя оптически сопряженные источник света и фотоприемник, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности в работе, в него введен противовес, закрепленный на другом конце троса и размещенный внутри вертикально установленной в объеме с жидкостью направляющей, выполненной в виде трубы, а преобразователь перемещения поплавка кинематически связан с осью враще- ния шкива и выполнен в виде установленных в корпусе г осей, последовательИо кинематически связанных с переда- точным коэффициентом и содержащих по четыре разделяющих источник света и фотоприемник кодовых диска с отверстиями, расположенными равномерно

по окружности диска на одинаковых расстояниях от его оси.

ЈF

в h и ir g e i

J7

&

8H6fril

8

Фиг.З

ФигЛ

Фиг. 5