Уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/28 

. (54) УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе уровнемеров с многосекционными датчиками в системах непрерывного измерения и контроля уровня различных жидких электропроводных, диэлектрических и криогенных сред. Известны уровнемеры для непрерывного измерения уровня, содержащие, первичный преобразователь, представляющий собой двухканальный частотный датчик и вторичный преобразователь, осуществляющий математическую обработку и одновременное преобразование частотно-импульсной информации с измерительного и компенсационного каналов первичного преобразователя в или ток, линейно связанные с измеряемым уровнем Г Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уров немер, содержащий датчик, подключенный к схеме коммутации, соединенную через две логические схемы с реверсивным счетчиком, схему выработки управляющих сигналов и блок памяти, соединенные между собой и со схемой коммутации и реверсивным счетчиком, соответственно, триггер и регистр индикации уровня f 2 . Недостатками известных устройств являются недостаточная точность изме- рения при многосекционном датчике и . ограниченность использования при контроле сред с различными диэлектрическими проницаемостями. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что уровнемер снабжен дополнительными последовательно соединенными схемой коммутации и реверсивным счетчиком, включенными между триггером и выходами датчика, схемой формирования частот, подключенной к.схемам коммутации, и последовательно соединенными схемой переполнения, счетчиком и 390 регистром секций, 1юдклтч(;ннымн к вы ходу реверсивного счетчика, при этом схема переполнения соединена с регис ром индикации уровня и секции, выход триггера - с дополнительной схемой коммутации и двумя логическими схемамИ;, регистр индикации уровня - с входом схемы перенолнения, а схемы коммутации соединены между собой. На чертеже изображена структурная схема уровнемера. Уровнемер содерж 1т датчик 1, схему 2 выработки управляющих сигналов, дв схемы 3 и 4 коммутации, схему 5 формирования частот ( и 02). две логи .ческие 6 и 7, блок 8 памяти, реверсивные счетчики 9 и 10, триггер 11, схему 12 переполнения, регистр 13 уровня, счетчик 14 и регистр 15 секций. Измерительный и компенсационный f каналы многосекционного датчика 1 подключены к схемам 3 и 4 коммутации , Выходы схемы 4 коммутации подключены к счетным входам реверсивного счетчика 10, а схемы 3 коммутациик входам логических схем 6 и 7, соответственно связанных своими выходами с суммирующим и вычитающим входами счетчика 9. К входам схем 3 и 4 соответственно подключены выходы f и схемы 5 формирования частот, а также шина Q . схемы 2 выработки управляющих сигналов. Выходы Q , Q и Q схемы 2 подключены к блоку 8 памяти, выходы N(j -которого соединены с кодовыми входами счетчика 9, связанного своими выходами с соответствующими кодовыми входами второго реверсивного счетчика (РС 10, регистра 13 уровня и схемы 12 переполнения PC 10 подключен к триггеру П, единичный выход которого соединен с вхо дами схемы 3 и 4 коммутации и логических схем 6 и 7, Один выход схемы J2 переполнения подключен к счетчику 14, связанному с регистром 15 секций -а второй - к входам установки кода регистров 1 3 и 15. схемы 2 Выходы q. Ч 2 подключены соответственно к реверсивному счетчику 9 и триггеру 11, реверсивному счетчику 10, счетчику 14 и схеме 12 переполнения. Выходы q, q схемы I подключены к датчику уровня для обеспечения его синхронной рпботы с вторичньгм преобразователем. Выходной результат вторичного преобразователя снимается с регистра 15 секций, в котором хранится число полностью заполненных секций и регистра 3 для хранения кода уровня внутри текущей секции, в которой относительный уровень Н лежит в пределах В основе действия уровнемера леит циклический опрос во времени секций датчика, начиная с первой, с формированием в течение времени опроса каждой секции кода уровня Ну в ней и формированием сигнала V 1 , если уровень , или сигнала 1, если О : Н 100%. В течение всего цикла опроса датчика определяется число полностью заполненных секций и уровень Ng. внутри текущей секции. Значение уровня N... в каждой секции формируетнся последовательно на выходе PC 9. При вычислении кода уровня N реализуется зависимость tO а Q - значения Частот соответствующих нулевому уровню в пределах одной секции, с одновременной ее линеаризацией, осуществляемой путем воспроизведения апроксимирующего функции ; :н ) (2) где Н - приведенное значение уровня в пределах одной секции О Н 1;V линейная зависимость выходного кода Н уровнемера от Н, полинома второй степени Р (Z) ( -ь aJZ + Рассмотрим работу устройства в течение одного цикла опроса многосекционного датчика Т где Т,, - время опроса одной секции, К - число секций. Для синхронной работы устройства посредством сигналов q Ч с- соответственно в начале цикля Т „производится обнуление счетчика 14 и счетчика секций в многосекционном датчике и ко входу преобразоватепя подключа5ются частоты f и fj, соответствующи первой секции. В течение времени Т опроса первой секции осуществляется формирование соответствующего кода уровня Ng Н за шесть тактов Т , За это время, Tj, 6Т, реализуются совместно зависимость (I) и полином (3). Уп равление последовательностью вычисле ний по тактам производится схемой. Выбор кодов , пропорциональных коэффициентам аппроксимирующего полинома (3), осуществляется сигнала ми QQ, Q«, Q. Запись кодов в счетчи ки 9 и 10 производится в моменты поступления сигналов q, и q соответст венно. В моменты записи кодов в счет чики, подача импульсных последовател ностей на их счетные входы запрещает ся. В начале первого такта (Т) из бл ка 8 памяти через счетчик 9 в реверсивный счетчик PC 10 записывается а триггер 11 с приходом импульса q. устанавливается в единич иое состояние. В течение первого такта код N, списывается из PC tO импульсами частот , поступающими на его вычитающий и суммирующий входы через схему и коммутации, со схемы 5 формирования частот и первичного датчика до момента обнуления PC 10. Здесь fQ f. На выходе триггера П при этом формируется временной интервал С длительностью .(4), который заполняется импульсами частот fo-f -1 поступающими через схе му 3 с выходов схемь 5 и первичного датчика на входы логических схем 6 и 7. При этом на их выходах формируютс число-импульсные коды i (+) 01 X-ZM и ) f - гг , которые поступают на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика PC 9. В PC 9 образуется схема N а,(+) - п(-) Р (foi-f).- (5) С учетом (4) м,„ ,, (6) рсл В начале 2-го такта (Т) код переписывается из PC 9 в PC 10. На ()« выходе триггера 11 формируется интервал ТГ2 /f который заполняется на схеме 6 импульсами частоты fj. Ha ее выходе формируется число импульсов ) Гд.ТГ , которое записывается в PC 9, образуя в нем код 2рс f-t -Cz (7). В начале 3-го такта N/tpc переписывается в PC 10, а в PC 9 устанавливается код а- и аналогично предыдущему такту в PC 9 формируется код грсч а г. 2рс1 ai В четвертом, пятом и шестом тактах| аналогично первым трем тактам, в PC 9 соответственно формируются коды: 4РСГ 01 . С учетом последовательных подстановок 6 в (7), (7) и (8), (8) в (9) (9) в (10) и (10) в (in выражение (1 О примет вид: -м JN foilil м брС1- цДМа -,,К. ew.) 2 ., (i f. «Результирующий код уровня Njtj. ( + а) Z ар, образуемый в PC 9 в конце 6-го такта, соответствует значению уровня в опрашиваемой секции. В конце цикла опроса первой секции сформированный код уровня поступает на схему 12 переполнения. Если 100%, та в момент прихода синхроимпульса вырабатывается сигнал У| 1 (при который увеличит состояние счетчика 14 на единицу. Если О :5 N 100%, то схема 12 вырабатывает сигнал загрузки q .р (при этом V 0) ив регистры 14 и 13 соответственно будут загружены состояния счетчика секций 14 и код уровня текущей секции N (12). Процесс образования результата в каждом цикле аналогичен рассмотренному вьпие. Сформированный результат N Н может быть передан в устройство индикации. Формула изобретения Уровнемер, содержащий датчик, подключенный к схеме коммутации, соединенную через две логические схемы с реверсивным счетчиком, схему выработки управляющих сигналов и блок памяти, соединенные между собой и со схемой коммутации и реверсивным счетчиком, соответственно, триггер и регистр индикации уровня, отличающийся тем, что, с целью повыше ния точности измерения и расширения функциональных возможностей устройства, он снабжен дополнительным последо эательно соединенными схемой коммутации и реверсивным счетчиком, включенными меладу триггером и выходами датчи ка, схемой формирования частот, подключенной к схемам ко.мнутации, и по08следовательно соединенными схемой переполнения, счетчиком и регистром секций, подключенными к выходу реверсивного счетчика, при этом схема пере полнения соединена с регистрами индикации уровня и секций, выход триггерас дополнительной схемой коммутации и двумя логическими схемами, регистр индикации уровня - с входом схемы переполнения , а схемы коммутации соединены между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе }. Петров Б. Н., Викторов В. А. и др. Принцип инвариантности в измерительной технике, М., Наука, 1976, с. ИЗ. 2. Авторское свидетельство СССР № 661249, кл. G 01 F 23/28, 1977 (прототип).

гГ 13

f

ОО

сг

-ЬА |/

«

сз

сз

Г «Q I г- I

Ul

м

се

ю

г /

|

5Г

(J :

04

3

«а

Й. I/

-4«SI

rLn

n

/У Л /V