Система дискретного измерения запаса топлива Советский патент 1980 года по МПК G01F23/26 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике ,и может быть использовано для измерения и указания уровня жидкости.

Известны уровнемеры, содержащие чувствительный элемент, который совместно с обмотками силового трансформатора источника питания образует мостовую схему, выход которой через пороговый элемент подключен к выходному элементу 1.

Недостатком таких уровнемеров является ложное срабатывание при колебании жидкости в контролируемом резервуаре и, как следствие, выдача ложной информации о количестве жидкости в резервуаре.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является устройство, содержащее двухобмоточные индукционные поплавкввые датчики уровня по числу каналов, которые включены параллельно и являются плечами дифференциальных схем, вторыми общими плечами которых служат два плеча вторичной обмотки трансформатора питания, выполненного со средней точкой, а в диагональ каждой из схем между вы i -

ходами обмотки датчика и средней точкой обмотки трансформатора включен пороговый элемент, выход которого через цакопитель подсоединен к элементу памяти и переключающий элемент 2.

Известное устройство имеет большое количество связей между датчиком и вторичной аппаратурой, большой объем оборудования и не обеспечивает возможность настройки системы по оптимальному соотношению быстродействия и точности динамики объекта.

Например, при заправке и сливе топлива, при различной колебательности периода стоячей волны, контролируемой жидкости в резервуаре и т .п.

Кроме того, известное устройство не позволяет осуществлять контроль исправности датчиков (обрыв

25 и короткое замыкание) и вторичной аппаратуры в различных режимах работы, т.е. известное устройство не обеспечивает контроль без нарушения гальванической связи измерительной

30 цепи.

Пер1 численные причина ухудшают ЭКеййуатационные параметры системы измерения уровня.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, обеспечения контролеспособности в разных режимах работы и сокращения числа измерительных каналов.

Поставленная цель достигается ем, что накопитель выполнен реверг сивным с инвертором, включенным между входом вычитания и сложения накопителя, а система дополнительно снабжена блоком выборки с задатчиком коэффициента соотношения быстродействия и точности, трансформатором, первичная обмотка которого через переключаю1ций элемент подсоединена к первичной обмотке трансформатора питания, а вторичные его1 обмотКи включены последовательно между выходами вторичных обмоток трансформатора питания и объединенными концайд обмоток датчиков, при этом нагрузочные плечи каждой дифференциальной схемы образованы параллельным включением обмоток двух не рядом стоящих встречно включенных датчиков, выходы датчиков каждой дифференциальной схемы, число дифференциальных схем соответствует числу разрядовкода, при этом задатчик коэффициента соотношения быстродействия и точности соединен с входом ереключающего элемента, другим выходом с входом блока выборки, котоый сигнальным входом соединен с рансформатором питания, а выходы объединенными входами элементов амяти и счётныш входами, иакопит«ей, входы сложения которых соединеы с выходом соответствующих ndiioroых элементов.,

На чертеже представлена электрическая схема системы измерения запаса топлива.

Система содержит трансформаторы 1 и 2, переключающий элемент 3, задатчик 4 коэффициента соотношения быстродействия и точности, блок 5 выборки, двухобмотЪчные йндукциойные поплавковые датчики 6() -бд уровня, образующие дифференцигшьные схемы с общими для всех двумя плечами, образованными выходной обмоткой трансформатора 1 со средней точкой, два других плеча каждой схемы образуют обмотки б соответствующих датчиков, пороговые элементы 7, инверторы 8, реверсивные накопители 9, элементы 10 памяти, причем задатчик 4 коэффициента соотношения быстро- . действия и точности соединен с блоком 5 выборки, который соединен с входами элементов 10 памяти и с объединенньини счетными входами реверсивных накопителей 9. Обмргки датчиков б соединены с входами пороговых элементов 7 и через них с входами сложения накопителей 9 и вхо|дами инверторов 8.

ходы сложения накопителей соединены через инверторы 8 со своими входами вычитания.

Система работает следующим образом.

Если в системе с 5-ю датчиками ни один из датчиков уровня не погружен в жидкость, то все дифференциальные схемы уравновешены. Это со0ответствует кодовой комбинации 000, которая снимается с элементов 10 памяти .

При погружении первого датчика 6 Уровня в Контролируемую жидкость

5 происходит изменение соотношения плеч двухобмоточного йндукЦионного поплавкового датчика уровня, которое приводит к разбалансу схемы. Напряжение разбаланса с выхода cxeNOJ пос0тупает на вход порогового элемента 7, который формует на выходе однополярные импульсы прямоугольной формы, той же послёдов йтельности, что и входной сигнал.

Выходные однополярные импульсы с

5 порогового элемента поступают на вход сложения и через инвертор 8 на вход вычитания реверсивного накопителя 9. На счетный вход реверсивного накопителя поступают импульсы с блока 5

0 выборки, работа которого синхронизирована частотой общего источника переменного напряжения. Частота выходных импульсов выборки измеряется по команде, поступающей с задат5чика 4 коэффициента соотношения быстродействия и точности. В момент одновременного появления импульсов на счетном входе и входе сложения в память накопителя записывается 1.

0 При достижении числа импульсов в накопителе величины порога, с выхода накопителя выдается сигнал на. включение элемента памяти. При включений элёмёнта памяти на его выходе , появится высокий потенциал - логи5ческая , который указывает, что датчик, погружен в среду. Следовательно, выходная информация системы изменится и станет 001.

При последовательном погружении

0 второго и третьего датчиков в среду процесс срабатывания аналогичен и / на выходе информация соответственно примет вид ОН, 111.

Обмотка четвертого Датчика по.от5нодению к обмотке первого датчика включена встречно, а средняя точка 4-го датчики соединена с средней точкой, первого датчика (такое объединение обмоток датчиков условно названо

0 группой).

В результате взаимодействия сигнала с обмоток первого и четвертого датчика, при условии, что они оба погружены, на выходе дифференциаль5ной схемы будет нулевой потенциал. ; (Схема сбалансирована при залитых датчиках). Нулевой разбаланс приводит к тому, что на выходе пороговог элемента и входе сложения реверсивного накопителя такж будет нулевой потенциал, а на выходе вычитания на пителя - логическая . Теперь уже при поступлении импул са с блока выборки на счетный вход накопителя на памяти накопителя будет списан импульс, При достижении числа импульсов в памяти накопителя, равным выбранному порогу, с выхода накопителя поступает сигнал на описание информации с элемента памяти, т. е, на выходе элемента памяти будет потенциал логический О. Таким образо включение четвёртого датчика соответствует новой комбинации выходного кода 110. При погружении пятого датчика (объединен в группу с вторым датчиком) процесс аналогичен предыдущему и на выходе системы информация будет соответствовать коду 100. Однако приведенное, соединение датчика в группы по два представляет одну из возможных альтернатов, например можно привести другие варианты объединения обмоток датчиков в группы 1иЗ, 1и5, 2и4, 2и5 и .т. д. в результате чего на выходе полу чается новая комбинация выходного кода. Нельзя объединять в группу дв датчика, идущие непосредственно дру за другом. Например, 1 и 2, 2 и 3 и т.д. При наличии спектра помех высоко частотных, низкочастотных (колебания измеряемой среды жидкости) сигнал на выходах элементов памяти изменяется только при определенном, равном порогу, превышении уровня достоверного сигнала над ошибкой, что достигается благодаря тому, что полезный сигнал суммируется- в накопителе линейно, а помеха - по средн квадратическому закону, так как попадание сигнала помехи в интервал времени действия импульса выборки является случайной величиной. Для расширения функционзшьных возможностей и повышения эксплуатационной надежности предусмотрен встроенный контроль, который позволяет периодически проверять работоспособность как датчиков, так и вторичной аппаратуры в процессе работы . Контроль заключается в том, что включением элемента 3 подается напряжение на дополнительный трансформатор 2. Напряжение на его обмотках складывается, вычитается с напряжеиием основного трансформатора, что приводит к нарушению соотношения, цифференциальной схемы Например, при контроле 1 разбаланс ckeNDJ- производят в одном направлении путем согласного включения обмоток и встречного включения oбм&тoкw и W7 тpaнcфopмaтopoв 1 и 2.При контроле J pa3баланс схемы производят в другом направлении, когда встречно включены обмотки W,j и W,j- и согласно обмотки и г, „ При контроле I и 11, а также при обрыве и коротком замыкании в обмотках датчика происходит разбаланс дифференциальной схемы. Напряжение разбаланса с учетом фазы анализиру- ; ют . Информация на выходе элемента памяти при правильной работе должна удовлетворять условно при контроле JL на всех выхода х логической и при контроле на всех выходах логическому О. Невыполнение требования логической 1 и логического О соответственно при контроле I и указывает, что в канале наблюдаетсянеисправность. Формула изобретения Система дискретного измерения запаса топлива, содержащая двухобмоточные индукционные поплавковые датчики уровня по числу каналов, которые включены параллельно и являются плечами, дифференциальных схем, вторыми общими плечами которых служат два плеча вторичной обмотки трансформатора питания, выполненного со средней точкой, а в диагональ каждой из схем междУ выходами обмотки датчика и средней точкой обмотки трансформатора включен пороговый элемент, выход которого через накопитель подсоединен к элементу памяти, и переключающий элемент, отличающая с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, обеспечения контролеспособности в разных режимах работы и сокращения числа измерительных каналов, накопитель выполнен реверсивным с инвертором, включенным между входом вычитания и сложения накопителя, а система дополнительно снабжена блоком выборки с задатчиком коэффициента соотношения быстродействия и точности, трансформатором, первичная о.бмотка которого через переключающий элемент подключена к первичной обмотке трансформатора питания, а вторичные его обмотки включены последовательно между выходами вторичных обмоток трансформатора питания и объединенными концами обмоток датчиков, при этом нагрузочные плечи каждой дифференциальной схемы образованы параллель.Rbo. Мю ением обмоток двух не рядом стоящих встречно включенных датчиков, выходы датчиков каждой дифференциальной схемы объединены, чис ло дифференциальных схем соответствует числу разрядов кода, при этом задатчик коэффициента соотнсяиения быстродействия и точностисоеданен с входом переключающего элемента,Г другим выходом - с входом блока выборки, который сигнальным входом соединен с трансформатором питания, а

выходом с объединенными входами . элементов памяти и счетными входами накопителей, входы сложения которых соединены с выходами соответствующих пороговых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Браславский Д.А. и др. Авиационные приборы. Машиностроение, 1964, с. 218.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2423363, кл.С 01 F 23/24, 1976.