Цифровой уровнемер Советский патент 1980 года по МПК G01F23/12 

(54) ЦИФРОВОЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах автоматического дистанционного измерения уровня жидкостей в больших емкостях.

Известны устройства для измерения уровня жидкости, содержащие магнитные переключатели, размещённые в трубе, и кольцевой магнитный поплавок l,

Недостатком известных устройств является их низкая точность при измерении уровня в больших емкостях.

Наиболее близким по технической сущности является уровнемер, содержащий трубу, по которой скользит коль-15 цевой магнитный поплавок. Внутри трубки на штанге закреплены катушки, подключенные к ключам, нагруженным на генераторы переменного тока, выходы которых через усилитель подклю- 20 чены к линии связи, на приемном кольце которой включен приемник. Штанга соединена со штоком поршня 2J,

Недостатком известного уровнемера являются низкие надежность и точность, обусловленные низкой надежностью катушек и зависимостью выходного сигнала катушек от скорости перемещения.

Цель изобретения - повышение точности и надежности..30

Поставленная цель достигается тем что положительные цепи питания генераторов подключены к тоководам, а преобразователь перемещения штока привода подключен к входу элемента И, выход которого соединен с управляемой цепью ключа, а ко второму входу элемента И подключен выход триггера, второй выход которого подключен к управляемой цепи другого ключа генераторов, причем к входу триггера подключен дополнительный токовод, сое.диненный дополнительными герконами, расположенными перед каждой кодовой группой и разнесенными друг от друга .с определённым шагом, с общим тоководом, а к другому входу триггера подключен выход формирователя импульсов наличия напряжения в цепях питания.

На чертеже изображен предлагаемый цифровой уровнемер.

Он содержит трубу 1, смонтированную в емкости 2, кольцевой магнит 3, подвижно охватывающий трубу 1. Магнит 3 связан с поплавком 4. Общий токовод 5 и дополнительные тоководы б, 7 посредством изолятора связаны со штоком 8 привода возвратно-постунательного движения, состоящего из двигателя 9, соединенного через муфту 10 и зубчатое колесо 11 с зубчатой рейкой штока 8. С валом двигателя соединен преобразователь 12 перемещения штока 8. Двигатель 9 подключен через блок 13 управления к линии 14 связи через фильтр 15 нижних частот. К блоку 13 управления подключены концевые выключатели К 16, К 17 крайних положений штока 8. На общем тоководе 5 смонтированы х- руппы герконов 18, 19, N-1, N, расположенные по высоте с шагом, равным одному метру, и соединяющие общий токовод 5 с дополнительными вторым и третьим тоководами б в соответствии своего положения по высоте с кодовыми весами, например 1, 2, 4, 8. Сверху перед каждой кодовой группой герконов 18, 19, N-1, N смонтированы с шагом, равным одному метру, дополнительные герконы 20,21, п-1, п и соединяющие общий токовод 5 с четвертым дополнительным тоководом 7. Второй и третий дополнительные тоководы б гибрсим кабелем 22 соединены с цепями питания генераторов 23, 24 переменного тока, другие цепи питания которых через ключ 25 подключены к общей цепи питания, а управляемая цепь ключа 25 подключена к выходу триггера 26. Второй выход триггера 26 подключен к элементу И 27, выход которого подключен к управляемой цепи второго ключа 28, через который третий генератор 29 переменного тока подключен к общей цепи питания. Второй вход элемента И 27 подключен к преобразователю 12 перемещения. Выход генераторов 23, 24 и 29 переменного тока через усилитель 30 и фильтр 31 верхних частот подключен к линии. 14 связи. Дополнительный четвертый токовод 7 соединен с входом триггера 26, ко второму входу которого подключен выход формирователя 32 импульса наличия напряжения в цепях питания. Формирователь 32 импульса состоит из резисторов R 1, R 2, R 3 и транзистора,Т, вход которого через конденсатор С подключен к линии 14 связи через фильтр 15. Другой конец линии 14 связи подключен к приемнику 33 с показывающим прибором 34 и через фильтр 35 нижних частот к блоку 36 питания. Вес тоководов 5) б, 7 штока 8 уравновешен грузом 37, включение блока 36 питан в сеть осуществляется выключателем 38.

Цифровой уровнемер работает следующим образом.

Выключателем 58 блок 36 питания включается в питающую сеть, в резултате чего на линию 14 связи подаетс напряжение. При этом зарядным током через емкость С и резистор R 2 открывается транзистор Т формирователя

32 импульса наличия напряжения в цепях питания, который устанавлива-ет триггер 26 в начальное состояние, при котором ключ 25 оказывается в закрытом состоянии, а на элемент И 27 с другого плеча триггера 26 подается разрешающий сигнал 1 на включение генератора 29. Одновременно блок 13управления включает двигатель 9 и муфту 10, в результате чего посредством передачи - зубчатое колесо 11, рейка штока 8 - происходит поступательное перемещение штока и соединенных с ним тоководов 5, б, 7 с группами герконов 18, 19, N-1 N и 20, 21, п-1, п. При этом преобразователь 12 перемещения штока 8 формирует импульсы, количество которых пропорционально переме1аению шток 8, например/через каждые 2 мм перемещения, которые поступают на второй вход элемента И 27. В момент времени совпадения импульсов от формирователя 12 с сигналом на другом входе элемента И 27 на входе последнего формируются импульсы, которые открывают ключ 28,Генератор 29 с периодичность KOMMj/тации ключа 28 генерирует сигнал с частотой f. , который после усиления усилителем 30 через фильтр 31 верхних частот по линии 14 поступает на вход приемника 33, где преобразуется в число, пропорциональное перемещению штока 8, соответствующее величине перемещения дополнительного геркона п-1 до входа его в зону между полюсами магнита 3, находящегося на уровне жидкости, т.е. показывающий прибор 34 зафиксирует с точность + 2 мм величину столба жидкости от геркона п-1 до уровня жидкости. В момент попадания геркона п-1 в зону между полюсами постоянного магнита 3 он срабатывает и переключает триггер 26 в другое состояние, в результате чего ключ 25 открывается, а с элемента И 27 снимается разрешающий сигнал и ключ 28 закрывается.

Таким образом, герконы 20, 21, п-1 формируют сигнал о прекращении счета импульсов хода штока 8, При дальнейшем перемещении штока 8 следо за первым дополнительным герконом li-1 в поле постоянного магнита входя герконы кодовой группы N-1, код которых соответствует той высоте, на которой находится дополнительный геркон п-1. Кодовые импульсы по кодовым тоководам б в соответствии кода запускают генераторы 23 и 24, каждый из которых генерирует частоты f и f|j| соответствующие Г- и О . Кодовый сигнал, усиленный усилителем 30, через фильтр 31 верхних частот и линию 14 связи поступает в приемник 33, где дешифрируется и отображается показывающим прибором 34. Фильтр 15 нижних частот исключает прохождение сигналов f , fg и fij, в схему уровнемера. Шток 8 доходит до верхнего крайнего положения и замыкает концевой контакт К 17, который соединен с блоком 13 управления. Блок управления включает муфту 10 и отключает двигатель 9, в результате шток 8 с тоководами 5, 6 , 7 и группами герконов под действием части своего веса перемещается в нижнее крайнее исходное положение. При этом замыкаются контакты К 16, которые связаны с блоком 13 управления, который включает двигатель 9 и муфту 10, и цикл измерения повторяется. Прекращение измерения осуществляется оператором путем отключения блока 36 питания от питающей сети.

Формула изобретения

Цифровой уровнемер, содержащий трубу, смонтированную в емкости, кольцевой подвижно охватывающий трубу магнит, связанный с поплавком, группы герконов, расположенные по высоте с определенным шагом и соединяющие . общий токовод с другими тоководами в соответствии с положением по высоте с кодовыми весами, например 1, 2, 4, 8, привод возвратно-поступательного движения, шток которого посредство изолятора соединен с тоководами, генераторы переменного тока, подключенные через управляемые ключи к отрицательному полюсу источника питания, а выходными цепями через усилитель и фильтр к линии связи, соединенной с приемником, с показывающими приборами и через фильтр с блоком питания, преобразователь перемещения , отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, положительные цепи питания генераторов подключены к тоководам, а преобразователь перемеще0 нив штока привода подключен к входу элемента И, выход которого соединен с управляемой цепью ключа, а ко второ му входу элемента И подключен выход триггера, второй выход которого подключен к управляемой цепи другого ключа генераторов, причем к входу триггера подключен дополнительный токовод, соединенный дополнительными герконами, расположенными перед каж0 дои кодовой группой и разнесенными друг от друга с определенным шагом, с общим тоководом, а к другому входу триггера подключен выход формирователя импульсов наличия напряжения в

5 цепях питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3685357, кл. 73313, 1972. 0 2. Авторское свидетельство СССР

№ 183423, кл. G 01 F 23/10, 1962 (прототип) .