Цифровой уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/28 

(54) ЦИФРОВОЙ УРОВНЕМЕР

I

Изобретение относигся к измерительной технике и может быть использсеано в системах непрерывного измерения уровня Электропровоцных и циэлектрических срец.

Известен цвухканальный аналоговый уровнемер цля измерения уровня циэлектрических срец, состоящий из послецовательно соединенных нормирующего преобразователя, аналогового целительного устройства, линейного преобразователя временной интервал - напряжение и циоцного функционального преобразователя. Прибор формирует результат об измеряемом уровне в форме постоянного тока. Для формирования результата в ци4ровой форме необходим дополнительный преобразователь ток - код l .

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой уровнемер электропроводных сред, содержащий датчик уровня, две схемы И, схему коммутации, подклю ченную к схеме управления, связанной через последовательно соединенные блок

памяги коэффициентов и реверсивный счетчик с устройством индикации, шину генератора опорной частоты, а также триггер, своим выходом соединенный с первыми входами схем И 2 .

При изменении типа среды для получения правильного цифрового результата необходимо иметь два типа разнородных приборов: аналоговый уровнемер диэлектрических сред-и цифровой уровнемер

to электропроводных сред. Это приводит к увеличению номенклатуры используемых приборов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей для измерения

IS уровней различных сред.

Поставленная цель достигается тем, что в ци|{ровой уровнемер введены схема формирования образцовых частот, вторая схема коммутации и второй реверсивный

30 счетчик, причем выходы первой схемы . коммутации соединены со вторыми входами схем И, выходы которых подключены к счетным входам реверсивного счетчикч. вькоаы цагчика поцключены ко входам обеих схем коммутации, цругие входы когорьк связаны с выхоаами схемы образцов ьк частот, со схемой управления, шиной генератора опорной частоты и шиной Тип срецы, а выхоцы второй схемы коммутации соецинены со счетными вхо- цами второго реверсивного счетчика, кодовый вхоа которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, а выхоцко входу триггера, соединенного своим Ьыхоаом с одним из входов второй схемы Коммутации. Переход от измерения уровня электропровоцных сред к измерению уровня диэлектрических сред сводится к подаче на.шину Тип среды сигнала ( диэлектрическая среда) вместо (j (электропроводная среда), подаваемого на схемы коммутации. При этом осуществляется перекоммутация частот каналов первичного датчика и схемы образцовых частот к операционным узлам устройства и изменение коэффициентов в его блоке памяти коэффициентов. На чертеже изображена блок-схема ци4рового уровнемера. Устройство содержит двухкаиальный датчик I уровня, схему 2 образцовых частот, схему 3 управления, схемы 4 и 5 коммутации, логические схемы И 6 и 7, блок 8 памяти коэффициентов, реверсивные счетчики 9 и 10, триггер II и устройство 12 индикации. Измерительный А и компенсационный В каналы подключены ко входам схем 4 и 5 коммутации, цругие входы которы связаны с выходами и1ох схемы 2 образцовых частот, шиной опорной частоты FO , выходы схемы 3 управления, Bb хоцы логических схем 6 и 7 соецинены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 9. Его кодовые выходы соединены с кодовыми входами счетчика 10, а входы - с бяоком 8 памяти коэффициентов, который подключен к выхоцам е...,€Ц:хемы 3 управления. Вы .ходы СЬ aj а . а схемы 3 подключены соответственно к счетчикам 9 и 1О, устройству 12 индикации и триггеру II, в ход которого подключен ко входам схе И 6 и 7 и схемы 5 коммутации. Выхо дом уровнемера является устройство 12 индикации, показывающее код уровня. Для образования на выходе уровнеме ра кода, линейно связанного с величино относительного уровня Н при его постро ении используется принцип инвариантнос огласно когсрому вычислительное устройтво уровнемера, состоящее из узлов 2 2, реализует зависимость 2-г ) (i) ля электропроводных сред или зависиость ) ля диэлектрических сред с одновременой линеаризацией (I) или (2), осущестляемой nyTeNf воспроизведения полинома )-C(---(qw2L- -an,,)7.+ (з bay,2.)ifOo, аппроксимирующего зависимости ) или (l), обратные (1)или(2). Уровнемер является устройством циклического типа. Количество, тактов равно 2ки, где Ц1 - показатель степени полинома (3). Вьфаботка управляющих сигналов 9/ -Ч4 Q,Q-in управление последовательностью выполнения операций в каждом такте производится схемой управления. Выбор из блока памяти коэффициентов кодов NQ|, моделирующих коэффициенты о(, осуществляется сигналами . Запись кодов в реверсивные счетчики 9 и Ю производится в моменты поступления сигналов б и . оотъетст&енио. Сигнал ()/ производит в начале каждого такта установку триггера 11 в нулевое состояние, ),- запись в устройство 12 индикации результирующего кода уровня, формируемого в счетчике 9 в конце каждого цикла. В моментызаписи кодов подача импульсных последовательностей на входы счетчиков 9 и Ю запрещается. Коммутация частот к узлам 6, 7, 9 я Ю осуществляется посредством схем 4 и 5 коммутации, управление которыми производится схемой 3 и сигналом f ,б с шины Тип среды . Рассмотрим работу устройства в течение одного цикла образования коца уровня Nr аля случая 1 3 при измерении уровня диэлектрических сред. При этом сигнал Тип среды разрешает прохождение ко входам операционных узлов импульсных последовательностей 5)(,fy .foXfo В начале первого такта в реверсивный счетчик (PC) 10 через PC 9 записывается кодМу.. В течение первого такта коп Мс(: с:письюается импульсами частоты х. поступающими через схему 5 коммутации на вычитающий вход PC 10 до момента его обнуления. При этом импульс Заем с выхода PC 10 переводит триггер II в нулевое состояние и на его выходе фор .1 U, мируется временной интервал . Интервал Т заполняется импульсами часто , поступающими соответственно на схемы 6 и 7 совпадения, через схему 4. На выходе .схем 6 и 7 образуются число-импульсные коды H( f)tri ,, которые, поступая на входы PC 9, образуют код (5ox-.)t:,« Nav в начале второго такта код N передается в PC 10, а в PC 9 из блока 8 памяти записывается числоМд,,.В течение второго такта , -записанный в PC 10, списьтается импульсами частот5д у , поступакщими через схему 5 на суммирующий и вычитающий входы. РС 10. На выходе триггера 11 формируетс временной интервал длительностью 2 N.,|$OV- V. который заполняется импульсами частоты |. На выходе схемы И 6 формируется число-импульсный код 1Л-)Лг-Ц , поступающий на суммирующий вход PC 9, в котором образуется сумма , или, с учетом (4), код. N . . . С1о,-,)€х в начале третьего такта код Мгнз PC 9 переписывается в PC 1О и списывает ся из послеииего импульсами частоты fy. подаваемыми через схему 5 коммутации на вычитающий вход PC Ш до момента его обнуления. На выходе триггера формируется временной интервал , который посредством схем 6 и 7 запопняется импульсами частот Р этом на выходах схем 6 и 7 формируются последовательности импульсов, число которых равно VI,x-:f(5«J, Формируемое последовательности fj поступают на суммирующий и вычитающий входы PC 9, образуя в нем код .-М..--()Сг , f X и т.д. Наконец, в шестом такте образуется ре льтирующий код уровня

.N,. - (o«-)fy ., ,

o-Cfo,) io I

выходы датчика подключены ко входам обеих схем коммутации,другие входы которых связаны с выходами схемы обраэС учегом (2) выражение (5) примет Nf; -( + NQ.)z.WQ). , ч- fae Па -гауЮ И- число разрядовН.) -°1 « ..н t « ц/ Образуемый код N ц пропорционален полиному (3), когда . В конде пикла код из PC 9 переписывается в устройство 12 индикации. Необходимью знаки коэффшхиентю полином а ) формируются путем коммутации в четных тактах импульсной последовательности {„к суммирукяцему или вычитающему входам PC 9. В случае измерения уровня электропровосшых сред на входы операционных узлов через схемы 4 и 5 коммутации разрещается прохождкте только импульс ных последовательностей частот , 0 Состав узлов уровнемера и связи между ними остаются неизмеиными. Операцнв вычисления полинома (3) гфи h1 3 для второго случая анаяргичиы предыдущему. В конце в PC 9 образуется код уровня Nfi4(Na,v N«,)N«,) Необходимая точность измерения уровня обеспечивается разрядностью PC 9 и 10 и выбором степени аппроксимирующего полинома (3). Формула изобретения Ци(овой уровнемер, содержащий двух канальный датчик уровня, две схемы И, У коммутации, подключенную к схе ме управления, связанной через последо вательно соецинеиные блок памяти коэффициентов и реверсивный счетчик с устройством лшликации, шину генератора опорной частоты, а также триггер, своим выходом соединенный с первыми входами схем И, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей измерения уровней различиых сред, в устройство введены схема формирования образцовых частот, вторая схема коммутации и второй реверсивный счетчик, причем выходы,первой схемы оммутации соединены со входами схем И, выходы которых подключены счетиым входам реверсивного счетчика,

цовых частот, со схемой управления, шиной генератора опорной частоты и шиной Тип срецы, а -вьтхппы второй схемы коммутации соединены со счетными входами второго реверсивного счетчика, ко- цовый вхоа которого поцключен к выхоцу первого реверсивного счетчика, а выход - ко входу триггера, соединенного своим Выходом с одним из входов второй схемы коммутации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Локтюхин В. Н., Иопа Н. И., Аста4ьев А. А. Импульсный ФП для линеаризации характеристики ВЧ датчика уровня жидкого металла. Сборник Теория и

методы построения импульсных ВУ. Труды расширенного заседания Национального комитета j СССР по аналоговым вычислениям.Под ред. . академ. Е. Е. Пухова, Рязань, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР

N. 661249, кл. GOlF 23/28, 1977 (прототип).

4кГ

«k

CV4 Ч-

И

I I

Т

Ot

м

.

тг

-FFT