Дискретный уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/12 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам контроля уровня, и может быть исполь зовано для измерения уровня жидкости в сосудах больших размеров. Известны поплагзковые уровнемеры, содержащие расположенные в немагнитной трубе поплавок с постоянным магнитом и вертикально размещенные герконы, которые подключены к регистрирующему устройству через преобразова тель 1. Недостатком таких уровнемеров явл ется низкая точность измерения при больших диапазонах измерения, обусло ленная расстоянием между герконами. Уменьшение шага дискретности влечет за собой увеличение числа герконов и выводов из объекта контроля, что значительно усложняет конструкцию. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дискретный уровнемер, который содержит поплавок, вкл чающий в себя чередующиеся магнитные и немагнитные , секции и герконы, расположенные вертикально в немагнитной трубе, сое диненные в группы и подключенные к измерительной схеме. Расстояние между герконами равно h 2пК, где п 1, 2, 3...... К - разрешающая способность. : Наличие нескольких магнитных секций на поплавке, чередующихся с немагнитными секциями, позволяет повысить точность измерения при одном и том же количестве герконов 2 It Однако большое чгюло проводников при значительных ве.пичиках h, подключенных к измерит5льному преобразователю и необходимых для последова тельного опроса всехгерконов, зна чительно усложняет конструкцию урознемера и снижает надежность. Цель изобретения - упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем попла389eoK с чередующимися магнитными и немагнитными секциями, датчики положения поплавка, выполненные в виде герконов и размещенные в немагнитной трубе с определенным шагом, причем их входы объединены в группы, а выходы одноименных контактов каждой группы соединены между собой, измерительный преобразователь, счетчики, генератор, схемы И и триггер, измерительный преобразователь выполнен в виде кольцевого регистра сдвига, коммутатора, шифратора, схемы ИЛИ, дешифратора, при этом счётный вход кольцевого регистра сдвига соединен с выходом одной схемы И и со счетным входом сметчика импульсов сдвига, а установленные входы подключены ко входам одноименных контактов каждой группы герконов и ко входам схемы ИЛ выход которой подключен ко входу триг гера, выходы кольцевого регистра сдвига соединены через дешифратор с ши ратором, вход которого одновременно соединен с управляющим входом генера тора, выходы которого подключены к одним входам схем И, их другие входы соединены с выходами триггера, а выход схемы И подключен ко входу счетчика группы, выходы которого через коммутатор соединены со входами груп герконов. На фиг. 1 представлена структурна схема управления; на фиг. 2 - конструкция поплавка и схема соединения герконов. Уровнемер содержит поплавок 1 из набора магнитных и немагнитных секций, двигающийся вверх и вниз (с уро нем жидкости) вдоль размещенных вертикально в немагнитной трубе (не показана), герконов 2, преобразователь 3, в состав которого входит схема ИЛИ k, входы которой соединены с выходами одноименных контактов каждой группы герконов и с установоч ными входами кольцевого регистра сдв га 5, выходы которого соединены с входом дешифратора 6 с последователь но соедиенным шифратором 7, коммутатором 8, выходы которого соединены с входами групп герконов, триггер 9, вход которого соединен с выходо м схемы ИЛИ k, а прямой и инверсный, выходы подключены, соответственно, к схемам И 10 и 11, выход одной из них соединен со счетным входом счетчика импульсов сдвига 12 и со счетым входом кольцевого регистра сдвига 5 выход другой схемы И 11 подключен ко входу счетчика номера группы 13, выходы которого соединены с коммутатором 8, генератор И, вход соединен с выходом дешифратора 6, а выходы подключены соответственно к схемам.И 10 и 11. При движении поплавка вверх и вниз с изменением уровня герконы, находящиеся в поле действия магнитных участков поплавка, замыкаются. При налимий сигналов опроса групп с коммутатора на выходных шинах а,...,а образуются коды в соответствии с состоянием герконов (замкнут - 2, разомкнут - 0) Поскольку выходы а, , . ...а, одновре/7 6 WeHHO являются установочными входами кольцевого регистра сдвига, то в последнем устанавливается соответствующии код. Поплавок не должен опускаться ниже своего начального положения (фиг.2).. Замкнутым в начальном положении поплавка является геркон, соответствующий выходной шине а ,так как только этот геркон находится против магнитного участка, следовательно на этом выходе при опросе будет единица, на остальных выходах а,-.«s а - нули, в результате в кольцевом регистре сдвига устанавливается код 100000. При движении поплавка вверх от начального положения, коды на выходных шинах изменяются в зависимости от расстояния в единицах разрешающей способности К в соответствии с табл,1 (для случая h 8К, h - ). Коды, помещенные в табл. 1 характеризуются следующими признаками: 1) каждый последующий код отличается от предыдущего на 1 бит; 2) коды не повторяются в одном цикле 3) полный цикл кодов повторяется, начиная с уровней 48К, ЗбК и т.д.; k) код может быть разбит на 6 колонок, в общем случае число колонок равно числу разрядов кода и числу выходных шин 5) код в каждой последующей колонке является сдвинутым на один разряд вправо по отношению к одноименному коду в предыдущей колонкеj при этом последующий разряд становится на место первого : lOQOQO (1 олонка), 010000 (2 колонка ) ,001000 (3 колонка) и,т.д., 6) количество разрядок в коде меньше количества кодоа -j; одной колон ке. Благодаря признаку, указанному в пункте 5, любой из кодов табл,1 может быть приведен к одному из кодов первой колонки (начальных кодов)пос ле установки кольцевого регистра сд га влево (каждый импульс для сдвига на 1 разряд)для получения одного из кодов первой колонки. Например, если в кольцевом регистре установится код 100011, соответствующий уровню ЗВК, то через k импульса в кольцевом регистре установится код 111000, соответствующий уровню 6К, причем разность уров ней, соответствующая исходному коду и преобразованному в кольцевом регистре сдвига с приходом одного импульса сдвига, составляет величину h. Таким образом, если в кольцевом регистре сдвига после опроса коммуЧатором установится код 1000011, то это значит, что поплавок перемес тился вверх от начального положения на расстояние 6К + ih. Принадлежность кода к тому или иному циклу учитывается в счетчике ЦИКЛОВ; Таким образом, положение поплавка однозначно определяется номером цикла, количеством импульсов сдвига и порядковым номером, в колонке при измерении все эти значения фиксируются в соответствующих счетчиках. Структура кодов в цикле обусловлена соотношением длин магнитных и немагнитных участков поплавка. Сх ма определения этого соотношения при ведена в табл. 2. После установки в нулевое состоя ние счетчиков 12 и 13, кольцевого ре гистра сдвига и триггера 9 включает ся генератр 1, сигналы с которого поступают через схему И 11 на счетчик номера циклов 13. На втором вхо де схемы И в это время разрещающий п тенциал с триггера 9.Под действием сигналов с генератора 1 состояние счетчика номера циклов 13 последовательно изменяется за счет чего с вых дов коммутатора 8 поочередно выходят импульсы опроса группы герконов. По обнаружению группы, в которой замкнут хотя бы один геркон, сигналом со схемы ИЛИ Ц триггер 9 переключается и запрещает прохождение сигналов с генератора на счетчик номера цикла (группы)13 и разрешает прохождение импульсов через схему И 10 на счетчик импульсов сдвига 12 и кольцевой регистр сдвига 5, при этом изменяется состояние счетчика импуяьсов сдвига 12 и информация, записанп ная в кольцевом регистре сдвига 5, сдвигается последовательно влево. Как только в последнем установится код, являющийся кодом первой колонки , с выхода дешифратора 6 поступает сигнал на основку генератора I. При этом в шифраторе 7 установится порядковый номер кода в колонке, в .счетчике импульсоа сдвига 12 количество целых значений h, пройденных поплавком в последнем цикле, в счетчике номера цикла (группы)13 номер цикла. Измерительная схема уровнемера позволяет расшифровать коды, имею1чие количество разрядов меньшее числа кодов в колонке, если они обладают признаками, указанными в пунктах 16. Дешифратор 6 преобразует код в на, личие сигнала на одном из его выходов, т.е. каждая комбинация кодов на входе дешифратора соответствует наличию импульсов на одном из его выходов. Шифратор 7 преобразует сигнал с выхода дешифратора, поступающий на одни из его входов в порядковый номер начального кода. Таким образом, формирование выходного сигнала включает следующие операции: обнаружение группы с замкнутыми герконами с помощью коммутатора, приведение полученного кода X начальному с помощью кольцевого регистра, определение порядкового номера кода с помощью дешифратора и шифратора. Предложенное устройство позволяет расшифровать коды, имеющие количество строк большее, чем столбцов, что, в свою очередь, позволяет использовать меньшее количество провод-, НИКОВ, поступающее на кольцевой регистр сдвига, что приводит к упрощению конструкции их схемы и к увеличению надежности измерений.

Таблица 1

100000

101000

101100

101110

111110

111100

111000

110000

010000

010100

010111

011111

011110

011100

011000

001000

001010

001011

ЮПИ

101111

001111

001110

001100

000100

Начиная с 48 К 96 К и т.д. полный цикл кодов повторяется, число в счетчике групп соответственно увеличивается на 1,2,;.. и т.д.

000101 100101 110101 110111 100111 000111 000110 000010 100010 110010 111011 111011 110011 100011 000011 000001 010001 011001 011101 111101 111001 110001 100001 100000

10

898262

Продолжение табл. 1

11

Номер столбца

...j.i.l:-lJ.J..i

о о 1 1 1 1 о

о 1 1 1 1 1 1

о о о о о о о

о о о 1

1 о о

Начальные коды (h - 8К)

12

898262 Таблица 2

Верх поплавка

5 столбец

столбец

3 столбец

О О О

13

Формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий поплавок с чередующимися магнитными и немагнитными секциями, датчики положения поплавка, выполненные в виде герконов и размещенные в немагнитной трубе с определенным шагом, причем их входы объединены в группы, а выходы одноименных контактов каждой группы объединены между собой, измерительный преобразователь, генератор, счетчики, триггер и схемы И, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции преобразователь выполнен в виде кольцевого регистра сдвига, коммутатора, шифратора, схемы ИЛИ, дешифратора, при этом счетный вход кольцевого регистра сдвига соединен с выходом одной схемы И и со счетным входом счетчика импульсов сдвига, а уста14

898262

Продолжение табл. 2

О 1

2 столбец

«Низ поплавка

1 столбец

новочные входы подключены к выходам одноименных контактов каждой группы герконов и ко входам схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу триггера, выходы регистра сдвига соединены через дешифратор с шифратором, вход которого одновременно соединен с управляющим входом генератора, выходы которого подключены к одним |Входам схемы И, их другие входы соединены с выходами триггера, а выход второй схемы И подключен ко входу счетчика группы, выходы которого через коммутатор соединены со входами групп герконов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Пп

4н 5

f2

Бп

fO

I

V: