Уровнемер Советский патент 1992 года по МПК G01F23/36 

диненным через редуктор с преобразователем угла поворота, выполненным в виде свя- занного с редуктором диска с укрепленными на нем постоянными магнитами и магнитоуправляемыми контактами (герконами), смещенными один относительно другого, источник питания и счетчик импульсов, подключенный к выходу преобразователя угла поворота, содержащего один геркон включенный через резистор параллельно источнику питания, дифференцирующий RC-цепь, другой геркон, подключенный между общей точкой ко нденсатора и резистора дифференцирующей RC-цепи и одной из выходных клемм, подсоединенных параллельно резистору дифференцирующей цепи. При уменьшении уровня контролируемой жидкости поплавок под действием собственного веса сматывает стальную ленту с мерного барабана, преодолевая действие крутящего момента пружинного двигателя. При увеличении уровня жидкости поплавок двигается вверх, ослабляя натяжение перфорированной стальной ленты. Пружинный двигатель начинает вращать мерный барабан в обратном направлении. Относительно медленное вращение барабана посредством редуктора преобразуется в быстрое вращение диска. При вращении диска каждый из магнитов проходя вблизи герконов, замыкает их. При этом на выходных клеммах формируются импульсы, полярность которых однозначно соответствует направлению вращения диска. Затем эти импульсы поступают на бесконтактный реверсивный счетчик импульсов с цифровой индикацией разности отрицательных и положительных импульсов.

Недостатком известного уровнемера является сложность конструкции преобразователя угла поворота из-за наличия пружинного двигателя, редуктора, направляющих для перемещения внутри трубы поплавка, что технологически не рекомендуется в обсадной трубе, ошибки пре- образования угла поворота в соответствующее число импульсов из-за дребезга герконов, т.е. многократно неконтролируемых замыканий и размыканий этих контактов при их переключениях за счет прохождения вблизи них постоянных магнитов. Из-за дребезга контактов на вход реверсивного счетчика поступит большее количество импульсов, чем то, которое соответствовало бы величине преобразованного угла поворота, а значит, величине изменения уровня жидкости, что снижает надежность и достоверность измерений,

повышает трудоемкость изготовления и установки известного уровнемера.

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности измерения уровня

жидкости, улучшение технологичности конструкции уровнемера, упрощение поплавковой системы.

Поставленная цель достигается тем, что в уровнемере, имеющем поплавок, связанный через гибкий элемент с мерным бараба- ном, соединенным через редуктор с преобразователем угла поворота, содержащего один геркон, включенный через резистор параллельно источнику питания,

дифференцирующую RC-цепь. другой геркон, подключенный между общей точкой конденсатора и резистора дифференцирующей цепи согласно изобретению преобразователь угла поворота выполнен в виде

диска с укрепленным на нем одним стержневым постоянным магнитом и герконами, равномерно расположенных вокруг диска, поплавок связан посредством двух роликов на планке выполняющих роль противовеса,

с накопительным барабаном тросом, который проходит между этими двумя роликами, что позволяет центрировать местоположение поплавка внутри трубы скважины, в преобразователь угла поворота вводится схема

подавления дребезга контактов и определения направления счета импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика.

На фиг. 1 изображена конструкция описываемого уровнемера; на фиг. 2 - временная диаграмма работы схемы подавления дребезга контактов; на фиг. 3 - функциональная схема уровнемера.

Уровнемер содержит (фиг. 1) поплавок 1, который связан гибким элементом, выполненным в виде стального каната 2, с диском 3, через ролики 4 и 5 со скользящими кольцами 6,7 и с неподвижным при измерении за счет тормоза 8 накопительным барабаном. Оси роликов 4, 5 жестко закреплены

на планке 10 и могут вместе с ней передвигаться с помощью -каната 2 и поплавка 1 внутри обсадной трубы 11. Скользящие кольца 6, 7 на роликах 4, 5 уменьшают их трение о стенки трубы 11 при продольном

перемещении поплавковой системы. Ролики 4, 5 центрируют местоположение поплавка внутри обсадной трубы 11, тем самым отпадает необходимость установки направляющей проволоки для перемещения поплавка, как это сделано в известном уровнемере. Вес роликов 4, 5, планки 10 и поплавка выбирается из условия равновесия сил, удерживающих поплавок на поверхности жидкости и создающих натяжение

стального каната 2. На диске 3 закреплен

стержневой постоянный магнит 12. Вблизи диска 3 вокруг него неподвижно закреплены герконы 13. Количество их определяется погрешностью измерения уровня жидкости.

Согласно функциональной схеме (фиг. 3) герконы SWM1-SWMn связаны со схемами-формирователями F1-Fn для подавления дребезга этих контактов, выходы формирователей соединены со входами логического элемента L1, шифраторов CD1, CD2, стробируемых импульсами Т, Г2. поступающих с выхода схемы задержки DL, вход которой соединен с выходом логического элемента LI, выходы шифраторов CD1, CD2 соединены со входами дешифрч- торов DC1, DC2 и компаратора К, входы дешифраторов DC1, DC2 через логические элементы L2-L5 связаны со входами старших разрядов компаратора К, выход А В которого через логический элемент L6 разрешает прохождение импульсов TI с выхода схемы задержки DL через логический элемент L7 на счетный вход реверсивного счетчика, выход А В компаратора К соединен со входом реверсивного счетчика, определяющего направление счета.

Уровнемер работает следующим образом.

При увеличении (уменьшении) в трубе 11 уровня жидкости поплавок 1 поднимается (опускается) за счет выталкивающей силы (веса противовеса). Поднятие (опускание) поплавка 1 через канат 2 вызывает опускание (поднятие) планки 10 с роликом 4, 5 и скользящими кольцами 6, 7 и вращение по (против) часовой стрелке диска 3 с постоянным магнитом 12, вызывая замыкание-размыкание герконов 13, что в свою очередь на выходах соответствующих схем-формирователей F1-Fn формирует импульсы отрицательной полярности. Дребезг герконов подавляется с помощью интегрирующих RC-цепей и триггеров Шмитта этих формирователей. При разомкнутом контакте SWMi на выходе формирователя Fi присутствует уровень 1. Первое замыкание контакта SWMi приводит к появлению на выходе формирователя FI уровня О, который удерживается до тех пор, пока будет замкнут контакт SWMi. При первом же размыкании контакта SWMi на выходе формирователя Fi установится уровень 1й.

Триггеры Шмитта будут также формировать крутые фронт и спад выходного импульса, как показано на фиг. 2.

Импульсы с выхода формирователей F1-Fn поступают на вход логического элемента L1, шифраторы CD1 и CD2, кодирующих номера контактов SWM1-SWMn в

двоичный код, причем этот код вначале кодируется шифратором CD2 и с некоторой задержкой шифратором CD1. Эту задержку обеспечивает элемент задержки DL.

Замыкание следующего из контактов

вызывает кодирование номера этого контакта в шифраторе CD2 и сравнение с помощью компаратора К кодов номера этого контакта с номером контакта, которого до

0 этого был замкнут и код которого остался записанным на этот момент времени в шифраторе CDI. Если код, поступающий с шифратора CD2 больше кода, поступающего с шифратора CDI, то на реверсивном счетчике

5 поступает с выхода А В компаратора К сигнал 1 вызывающий суммирование числа импульсов счета, в противном случае сигнал О на выходе А В компаратора К укажет на вычитание числа импульсов в

0 счетчике, что эквивалентно уменьшению уровня жидкости. При вращении диска 3 с постоянным магнитом от контакта с меньшим номером, закодированным шифратором CD2, к контакту с большим номером в

5 реверсивном счетчике происходит суммирование числа импульсов, а в обратном направлении - вычитание числа импульсов. При качаниях постоянного магнита вблизи одного и того же контакта на выход А В

0 компаратора К будет уровень 1, который через логические элементы L6, L7 заблокирует прохождение счетных импульсов на вход реверсивного счетчика. Для того, чтобы не изменялось направление счета (сум5 мирование) при последовательном замыкании контактов под номерами SWMn и SWM1, в схему введены дешифраторы DC1 и DC2, логические элементы L2-L5, с помощью которых формируется уровень

0 1 на выходе А В компаратора К, что соответствует режиму суммирования счетчика. При обратном вращении постоянного магнита от контакта SWM1 к контакту SWMn эти же элементы (DC1, DC2, L2-L5)

5 устанавливаютна выходе А В компаратора К уровень лог. О, что установит счетчик в редким вычитания. Поэтому в счетчике будет формироваться число, отражающее текущее изменение уровня жидкости от исхонодго

0 уровня, который соответственно должен быть установлен в счетчике перед началом измерений. Дискретность измерения уровня жидкости определяется диаметром шкива диска 3, на который натянут канат 2, а

5 также число герконов 13.

Таким образом, за счет схемы подавления дребезга герконов, схемы кодирования их номеров повышается надежность и достоверность измерения уровня жидкости, за счет центрирования местоположения поплавка с помощью роликов 4, 5 со скользящими кольцами б, 7 улучшается технологичность конструкции уровнемера, за счет планки 10 с роликами 4, 5; выполняющих роль противовеса упрощается поплавковая система, в которой отсутствует пружинный двигатель.

Формула изобретения Уровнемер, содержащий поплавок, связанный через гибкий элемент с преобразо- вателемугла поворота, выполненным в виде диска с постоянным магнитом и гекконами, расположенными равномерно вокруг диска, противовес, накопительный барабан и счетчик импульсов, подключенный к выходу преобразователя угла поворота, источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности измерений, в преобразователь угла поворота введена схема определения направления счета импульсов, п формирователей, каждый из которых содержит первый и второй резисторы, конденсатор и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом первый и второй резисторы последовательно соединены, а их общая точка образует вход формирователя, свободный вывод первого резистора подключен к источнику питания, второй вывод второго резистора подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первому выводу конденсатора, второй вход логического элемента заземлён, второй вывод конденсатора соединен с выходом логического элемента и образует выход формирователя, к входу каждого формирователя подключен один из выводов геркона, другой вывод гер- кона заземлен, при этом схема определения направления счета импульсов, содержит

первый и второй шифраторы, первый и второй дешифраторы, цифровой компаратор, элемент задержки с первым, вторым и третьим выходами, n-входовой элемент

ИЛИ, первый, второй и третий инверторы, первый, второй и третий элементы И, причем выходы формирователей соединены с соответствующими входами обоих шифраторов и элемента ИЛИ, выходы первого и

второго шифраторов соединены с соответствующими входами первого и второго де- шифраторов и компаратора, при этом первые шифратор и дешифратор соединены с входами А компаратора, а вторые шифратор и дешифратор соединены с входами В компаратора, первый выход первого дешифратора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого через первый инвертор соединен с первым

выходом второго дешифратора, выход пер-- вого элемента И соединен с входом А старшего разряда компаратора, последний выход первого дешифратора соединен с первым входом второго элемента И, второй

вход которого через второй инвертор соединен с последним выходом второго дешифратора, выход второго элемента И соединен с входом В старшего разряда компаратора, выход компаратора А В через третий инвертор соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента задержки, а выход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход

направление счета которого соединен с выходом А В компаратора, первый выход элемента задержки соединен со стробирую- щим входом второго шифратора, а третий выход элемента задержки соединен со стробирующим входом первого шифратора.

Использование: для измерения уровня жидкости. Сущность изобретения: в преобразователь угла поворота введены схемы- формирователи для подавления дребезга магнитоуправляемых контактов и схема кодирования номеров магнитоуправляемых контактов и определения направления счета импульсов CD1, CD2, два дешифратора DC1, DC2, цифровой компаратор, элемент задержки D4 и семь логических элементов L1-L7, причем магнитоуправляемые контакты SWM1-SWMn включены на, входе схем- формирователей F1-Fn, выходы которых Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения уровня жидкости. Известны уровнемеры, содержащие поплавок, подвешенный через ролик, связанный с зубчатым колесом. Другой конец ленты нагружен противовесом. Зубчатое колесо своими зубьями отклоняет пластину контактов в ту, либо другую сторону в зависимости от перемещения поплавка, в ре- зультате чего на контакторе вырабатываются импульсы положительной или отрицательной полярности. Устройство формирования импульсов в этом уровнемере состоит из механических элементов: соединены с входами шифраторов CD1, CD2, выходы дешифраторов DC1, DC2 через логические элементы L1-L7 связаны со входами старших разрядов компаратора К, один из выходов которого управляет прохождением счетных импульсов на вход реверсивного счетчика, а второй выход определяет направление счетчика. Гибкий элемент 2 от накопительного барабана 8 до поплавка 1 заведен через систему, состоящую из двух роликов 4 и 5 с надетыми сколь- зящими кольцами 6, 7 и жестко закрепленных на пяанкё 10, позволяющую центрировать местоположение поплавка посредине трубы 11. Изменение уровня вызывает изменение положения магнита относительно герконов, которые поочередно замыкаясь, подают сигнал на схему управления, которая в свою очередь определяет номер сработавшего геркона и, сравнивая его с номером предыдущего сработавшего геркона, определяет направление изменения уровня. 3 ил. зубьев зубчатого колеса, пластины контактора, которые не могут обеспечить высокую надежность работы уровнемера ввиду возникновения остаточной деформации пластин контактора и нарушения переходных сопротивлений в контакторах. Эти недостатки устранены в уровнемерах, у которых для формирования измерительных импульсов используются постоянные магниты и магнитоуправляемые контакты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уровнемер, содержащий поплавок, связанный через гибкий элемент с мерным барабаном, сое(Л С VI ел ел о ел о tTTW

Фм 1

Фиг. 2