Дискретный уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/296 

(54) ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР

: Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения уровня жидкос ти в нефтяной, химической и других отраслях промышленности. ,.™-.. Известны дискретные уровнемеры.с ультразвуковыми или емкостными чувствительными элементами, к каждому из которых подключено электронное преобразующее устройство/ на выходе которого формируется элёктричёекйй сигнал, отображающий состояние чувствительного элемента 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению являетс. , устройство, содержащее датчик с . ультразвуковыми чувствительными .эле ментами и отражателями ультразвукового сигнала, закрепленными равномерно по высоте на вертикально расположенном стержне, два преобразс)вателя, два формирователя сигнала исправности, распределительный блок и подключенный к нему блок индйкации 2. В указанном уровнемере к каждому чувствительному элементу подключен формировате.гь сигнала исправносги, позволяющий производить контроль исправности чувствительных и цепей, связывающих их с преобразующими устройствами. Недостатками указанногоуровнемера явлйются сложность его электронной , содержащей большое количество преобразователей и формирователей сигнала исправности, особенно в случае изменения контролируемого уровня в широком диапазоне, а также недостаточно высокая функциональная надежность. Цель изобретения - упрощение устрой,ства при изменении контролируемого уро1вня в широком диапазоне, повышение функциональной надежности . Это достигается тем, что в предлагаемый дискретный уровнемер введены коммутатор, три ключа, два элемента ИЛИэлемент НЕ, Генератор импульсов и реверсивный счетчик с триггером реверса, при этом входы преобразователей через коммутатор подсоедине-ны ,. к чувствительным элементам с возможностью подключения к двум смежным из них по высоте, .выход первого преобразователя через клич, а выход второго преобразователя через схеМу НЕ и второй ключ подключены к соответствунвдим раздельным входам триг f pEрёверса и ко входам первой схеNttJ ИЛИ, которой подключен к управляющему входу генератора импульсов, выходы формирователей сигffaMa йспра.вности через вторую схему ИЛИ подключены к Управляквдйм входам упомянутых ключей и к третьему входу первой схемы ИЛИ, выход второго формирователя сигнала исправности подключеи к управляющему входу третьего ключа, включенного в общую цёпьпитания индикаторных элементов блока индикации, выход генератбра импульсов подключен к третьему входу второй схемы ИЛИ и к счет номУ входу реверсивного счетчика,

вЙ Гбйы которого подключены к распределительному устройству, связанному соуправляющими входами коммутатора.. .....,..На чертеже представлена блок-схема предлагаемого уровнемера.

Уровнемер представляет собой автоматическую цифровую следящую систему, в состав которой входят дискретный датчик 1с пьезоэлемен- тами 2 и отражателями 3, коммутатор

4,преобразователи 5, б, формирователи 7 и 8 сигнала исправности, элемент ИЛИ 9, элемент НЕ 10, ключи 11, 12, 13, второй элемент ИЛИ 14, генератора импульсов 15, триггер реверса 16, реверсивный счетчик 17, распределительный блок . 18 и-блок 19 индикации. Каждый из формирователей 7, 8 состоит из последовательно соединенных усилителей 20, детектора 2 фильтра 22 и порогового элемента

Предложенное устройство работает следующим образом.

В уровнемере от преобразователей

5,6 на подключенные коммутатором 4 пьезоэлементы и на вхбды формирователей 7, 8 подаются импульсы возбуждёнИя. „„„--, ЕсЛй пбдкй5бченныё пьезоЭлемен ты и цепи, связывающие их с-преобразователями (входные каналы) исправн то на входы формирователей поступают, кроме того,; затухающие электрические колебания, вызванные србственнйми колебаниями пьезоэлементов. Длительность этих колебаний значитейо прёвосхОдит длительность импульсов возбуждения . ; .,/1, При неисправных входных каналах сбёственные колёбаниябудут или Отсутствовать или их длительность будет значительно меньше.

Поступающие на вход формирователей сигналы усиливаются усилителем 20, детёкФирую ёя дётёктором 21, фильтруются фильтром 22 и подаются на пороговый элемент 23, на выходе которого формируется два

Уровня напряжения: :

6 - при исправных входных каналах;

1 - при неисправных входных калах.

Если хотя бы один из подключенных входных каналов неисправен, то напряжение от соответствующего формирователя через элемент ИЛИ 9 поступает на управляющие входы ключей 11, 12 и через элемент ИЛИ 14 на управляющий вход генератора 15. При этом ключи 11, 12 разомкнутся и возбудится генератор 15. Под действием импульсов, генерируемых генератором 15, Ьудет изменяться выходной код реверсивного счетчика 17. Изменения кода выз.овет переключение коммутатором 4 пьезоэлементов и включение соответствующих индикаторных ламп блока индикации 19. Направление переключения определяется состоянием триггера реверса. Переключение в одном.направлении будетпроисходить до тех пор, пока не подключатся исправные входные каналы.

Если подключенные входные каналы исправны и пьезоэлементы погружены в жидкость, тоключи 11, 12 будут замкнуты, а на преобразователи будут поступать импульсы, вызванные эхо-сигналом, отраженным от отражателей 3.

Преобразователи 5, 6 выполнены так, что на их выходах формируется два уровня напряжения:

0-при отсутствии отраженного сигнала (пьезоэлемент погружен в жидкость);

1-при наличии отраженного сигнала (пьезоэлемент не погружен в жидкость).

Из схемы видно, что система будет находится в устойчивом состоянии, когда верхний подключенный пьезоэлемент будет не- погружен в жидкость, а нижний - погружен так Kak в случае выходах ключей«11, .12, а следсэвательно, и на -уйравляющём;входе генератора 15 уровень напряжения будет соответстО

5 вовать

в любом случае система будет находиться в неустойчивом состоянии. Так, если оба подключенные пьезоэлемента погружены в жидкость, на выходе ключа 11 уровень напряжения

будет соответствовать

а на

выходе ключа 12 напряжение будет

О

При этом

соответствовать

триггер реверса установится в соотвётствующёе состояние, возбудится генератор 15 и произойдет переключение пьезоэлементов. Если оба пьезоэлёмента не погружены в жидкость, триггер реверса установится в противоположное состояние, и переключение пьёэоэлементов также произойдет в. противоположном направлении.

Импульсы от генератора 15 поступают через элемент ИЛИ 9 на управляющие входы ключей 11, 12, которые размыкаются на время действия импулса, обеспечивая таким образом устой чивую работу cиcтe tы. Для контроля исправности Bcqk входных каналов необходимо установи реверсивный счетчик в режим непрерывного счета, подав, например, на управляющие входы ключей 11, 12.нер ходимой величины напряжение. При эт будут последовательно опрашиваться все входные каналы, и в то время, . когда нижний.подключенный канал неи правен, будет размыкаться ключ 13, отключая питание соответствующей ин дикаторной лампы. .Отсутствие свечения каких-либо ламп блока индикации будет свидетельствовать о нечсдравности соответствующих им входных каналов. Предлагаемый уровнемер значитель но проще известного. Это преимущест во особенно ощутимо в том случае, когда требуется устанавливать большое количество чувствительных элементов. Использование формирователей сиг нала исправности делает уровнемер работоспособным при отказе нескольких -чувствительных элементов, а наличие цифрового выхода позволит регистрировать положение уровня. Введение в схему промежуточного преобразователя коммутатора даст во можность отказаться от специальных мер защиты, устраняющих влияние одного канала на другой, и устранить из схемы 22 преобразователя и 22 формирователя сигнала исправности. Формула изобретения Дискретный уровнемер, содержащий датчик с ультразвуковыми чувствительными элементами и отражателями ультразвукового сигнала, закрепленныии равномерно по высоте яа вертикально расположенном стержне. два преобразователя, два Формирователя сигнала исправности, распределительный блок и подключенный к нему блок индикации, о т л а ющ и и с я тем, что, с целью упрощения устройства при изменении кон- тролируемого уровня в широкомдиапазоне, повышения функциональной надежности, в него введены коммутатор, три ключа, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, генератор импульсов и реверсивный счетчик с триггером реверса, при этом входы преобразователей через коммутатор подсоединены к чувствительным элементам с возможностью подключения к двум смежным из них по высоте, выход первог.о преобразователя через ключ, а выход второго преобразователя через схему НЕ и второй ключ подключены к соответствующим раздельным входам триггера реверса и ко входам первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляю-щему входу генератора импульсов, выходы формирователей сигнала исправности через вторую схему ИЛИ подключены к управляющим входам упомянутых ключей-и к третьему входу первой схемы ИЛИ, выход второго форми- рователя сигнала исправности пЪдключен к управляющему-входу третьего ключа, включенногов общую цепь питания индикаторных элементов блока индикации, выход генератора импульсов подключен к третьему входу второй схемы ИЛИ и к счетному входу реверсивного счетчика, выходы которого подключены к распределительному устройству, связанному с управляющими входами коммутатора. Источники информации, во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 438883, кл. G 01 F 23/28, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 517800, кл. G ОГ F 23/28, 1975.

Jl

r

гг H 5

г( Lb

Л Й

t

t

II

g

D4«t:i

.IS

/.

/7

-И

/ ib

.

/

TH

г

--® -НЭ

L™

.J

I®