Дискретный уровнемер Советский патент 1981 года по МПК G01F23/12 

(54) ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дистанционного измерения уровня жидкости в баках, скважинах, водоемах и подобных объектах.

Известны дискретные уровнемеры, содержащие герконы (магнитоуправляемые контакты), которые располагаются шагом Н внутри корпуса из немагнитного материала. Снаружи вдоль корпуса скользит поплавок с установленным на нем управляющим магнитом.

Герконы соединены с регистратором через диодную матрицу, шифрующую пространственное положение замкнувшегося контакта, а для устранения влияния залипания герконов на точность измерения на каждом из них размещаются управляющие встречно включенные полуобмотки возбуждения l .

Недостатком указанных уровнемеров является значительное энергопотребление при большом числе применяемых герконов в случае требуемой высокой точности и широком диапазоне измерения, низкая надежность работы.

Наиболее близким к предложенному .устройству по технической сущности является уровнемер, содержащий разделенные на два канала.герконы :младшего и старшего разрядов, расположенные в контролируемом диапазоне с постоянным для каждого разряда шагом и шунтирующие соответствующие им последовательно соединенные резисторы, поплавок перемещающийся вдоль немагнитной трубы

O с установленными внутри корпуса герконами старшего разряда, и регистратор {2 .

Недостатками известного устройства являются низкая точность изме5рения и недостаточная надежность работы в широком диапазоне изменения уровня.

Цельизобретения - повышение точности измерения и надежности ра0боты в широком диапазоне изменения уровня.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем 5 разделенные на два канала герконы младшего и старшего разрядов, расположенные в контролируемом диапазоне с постоянным для каждого разряда шагом и шунтирующие соответствующие последовательно соединенные резисторы, поплавок, перемещающийся вдоль немагнитной трубы с установленными внутри корпуса герконами старшего разряда, и регистратор, герконы младо1его разряда с соответствующим шагом размещены внутри поплавка, на уровнях размещения герконов старшего разряда, охваченных дополнительными встречно включенными полуобмотками возбуждения, установлены дополнительные магниты, а в схему уровнемера введен корректор дискретизации уровня, входы которого подключены к резисторам старшего разряда и выходу канала младшего раряда, а выходы - к соответствующим управляющим полуобмоткам возбуждени герконов старшего разряда.

На фиг. 1 приведена блок-схема дискретного уровнемера; на фиг.2 то же, с примером схемной реализации корректора дискретизации уровня на фиг. 3 - конструкция датчика дискретного уровнемера.

Дискретный уровнемер (см.фиг.1) содержит канал старшего разряда (КСР) 1 (l-1+l-n), управляющий магнит 2, канал младшего разряда (КМР)

3(3-1+3-Z), управляющие магниты

4(4-1+4-п), корректор дискретизаци уровня (КД) 5, источник б питания и регистратор 7.

Корректор 5 состоит из схемы 8 сравнения, источника 9 опорного напряжения, логического решающего устройства (ЛРУ) 10 и ключевых схем (ll-1+ll-n) .

Схема 8 сравнения предназначена для формирования сигнала Хщ,, при превышении входным напряжением U gj

порогового уровня Ugfj.

Работа схемы описывается уравнением

;о) при U0X UOH ;

вых

йых

вых (1)

где 0,1 - уровни логического нуля и единицы.

Один из входов схемы 8 соединен с выходом источника 9 опорного напряжения, второй подключен к каналу 3 младшего разряда. В качестве порогового уровня UOP можно принять напряжение , равное амплитуде формируемого в КМР сигнала при замыкании контакта средней ячейки.

ЛРУ 10 предназначено для реализации алгоритма работы корректора 5 дискретизации уровня. Его работа определяется системой уравнений, число которых равно количеству ячеек канала старшего разряда. При выполнении условий, определяемых одним из уравнений систеглы, на соответствующем выходе ЛРУ формируется сигнал,управлякяций работой ключевых схем 11. В противном случае сигнал управления

равен нулю. Логическое решающее устройство, в соответствии с алгоритмом работы, может быть реализовано путем применения трехвходовых логических схем И, двухвходовых схем ИЛИ и схем логического отрицания НЕ

Выходу ЛРУ соединены со входами ключевых схем 11-1+11-п.

Датчик содержит корпус 12 из немагнитного материсша, внутри которого шагом Н установлены герконы JKCP, цепочка шунтируемых сопротивлений и управлякипие герконами младшег разряда магниты 4. Внутри пустотело поплавка 13 размещены герконы канал Ш1алшего разряда 3, шунтируемые резисторы и управляющий магнит 2. Положение верхнего торца магнита 2 и осевой линии геркона ячейки .3-1 КМР совмещено в плоскости,перпендикулярной оси корпуса 12, на уровне, который на фиг.З отмечен риской 14. Подъемная сила поплавка

13такова, что когда он находится на плаву, эта риска совпадает с границей раздела газообразной (воздух) и жидкой сред.

В исходном состоянии, соответствующем некоторому значению измеряемого уровня Lj , отсчетная риска

14поплавка расположена между j-м и (j-l)-M герконами старшего разряда. Под действием управлянлцих магнитов 2 и 4 (j-l)-oro замыкаются (-1)-й и f-и герконы старшего и младшего разрядов, шунтируя соответствующие им резисторы. На всех выходах корректора дискретизации

5 сигналы имеют нулевое значение. Ключевые схемы 11 заперты,управляющие обмотки КСР обесточены. Напряжение, формируемое на незашунтированных резисторах каждого из каналов, поступает на входы регистратора 7. Амплитуда регистрируемого сигнала пропорциональна измеряемому уровню L,j

(j-l)H + f h.

-d

Предположим, что произоишо изменение уровня жидкости. Отсчетная риска поплавка 14 (см.фиг.З) установилась между (t+l)-M и Е-м герконами КСР вблизи (t+l)-oro. При этом замкнулся г-й геркон (полезный эффект), г-й геркон КМР, и под влиянием поля рассеяния магнита 2 за- липнул (К+1)-й геркон КСР (паразитный эффект)

Xg Хр Xg

На выходе канала младшего разряАл да возникает напряжение, превьпиающее . амплитуду опорного уровня Uory.

е 1В соответствии с алгоритмом работы 5 ЛРУ на (f.+l)-M выходе ЛРУ 10 В1мраРедактор С. Патрушева

10005/48

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4

12

fe J

Тираж 713Подписное Составитель Т. Иноземцева Техред и.Асталош Корректор Г. Решетник