Дискретный уровнемер

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости. Целью изобретения является расширение динамического диапазона за счет использования двоично-троичной системы кодирования . Дискретный уровнемер содержит чувствительный элемент 1, из

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1462131 А1

Ш4 С 01 F 23/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПДЩтЮ .,, i„"„ i)ьЯ

Е:.БЛ 1С i . м (54) ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости. Целью изобретения является расширение дина" мического диапазона эа счет использования двоично-троичной системы кодирования. Дискретный уровнемер содержит чувствительный элемент 1, изРие1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3894666/24-10 (22) 13.05.85 (46) 28.02.89. Бюл. Ф 8 (71) Морской гидрофизический институт АН УССР (72) В.А.Гайский (53) 68 1.128.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1125474, кл. G 01 F 23/24, 1982., Ъ2 2

9у2 у - 2 б

41,2

1а!

%7 1 — 1

0®2

0 1

0 0 ф йа2

1462111 мерительные мосты 4, блоки формирования выходного сигнала ° Чувствительный элемент осуществляет троичное

:кодирование уровня. Он выполнен иэ ! пар распределенных резисторов, покрытых чередующимися участками изоляции, причем изоляционное покрытие

i-й пары имеет 3" сгруппированных в триады делений, и в каждой триаде первому делению соответствует неиэолированный участок на обоих резисторах, второму делению соответствует неизолированный участок на первом резисторе и изолированный участок на втором резисторе, третьему делению соответствует изолированный участок на первом резисторе и неизолированный участок на втором резисторе. Резисторе каждой пары включены в смежные плечи измерительных мостов 4, выходы которых соединены с .блоками формирования выходного сигнала. Каждый блок формирования выходного сигнала состо ит из двух включенных противофаэно фазовых детекторов 8, на выходах ко торых формируется двоично-троичный код уровня. Число и пар распределенных резисторов, измерительных мостов и блоков формирования выходного сигнала (пар фазовых дискриминаторов) равно числу разрядов троичного кода максимального уровня, i=0, п. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости.

Цель изобретения " расширение ди5 йамического диапазона за счет использования двоично-троичной системы кодирования.

На фиг. 1 представлена структурНая схема одного из вариантов выполнения дискретного уровнемера для троичных разрядов; на фиг. 2 — диаграмма сигналов, поясняющая его работу; на фиг. 3 и 4 — структурная схема

Выполнения блока формирования двоич11 но-троичного кода в двоичный код.

Дискретный уровнемер содержит контактный чувствительный элемент 1,, образованный парами распределенйых резисторов 2; и 3;., включенных в иэ д> мерительные мосты 4; в смежные плечи, другие плечи которых образованы резисторами 5, и б;. Входы измерительных мостов соединены с выходом генератора переменного напряжения 7, а к 25 выходам мостов подключены блоки формирования выходного сигнала, каждый нэ которых содержит два противофазно включенных фазовых дискриминаторов

8, и 8; . Другие входы фазовых дис- Зр криминаторов подключены к выходу генератора 7. Пара распределенных резисторов 2 и 3, измерительный мост

1 1

4 и фазоные дискриминаторы 8; и 8;„ образуют измерительный канал, соответствующий одному разряду троичного кода результата измерения уровня.

При этом, один троичный разряд представлен двумя двоичными разрядами, образованными выходами Х; и Х; фазовых дискриминаторов .8; и 8; . Та-, 1 O ким образом в устройстве используется двоично-троичное представление промежуточного результата измерения.

Контактный чувствительный элемент, предназначенный для восприятия уровня контролируемой поверхности жидкости, выполнен из пар 2„ и 3; распределенных резисторов, расположенных параллельно. На этих резисторах изоляцией нанесена троичная кодовая маска. Для этого иэ 3" делений шкалы

i-ro разряда образованы триады.

В каждой триаде участок, соответствующий первому делению, на резистораз 2;, и 3 не изолирован; участок, 1 соответствующий второму делению не изолирован на резисторе 2; и,изолирован на резисторе 3;; участок соот- . ветствующий третьему делению, изолирован на резисторе 2, и не изолиро"ван на резисторе 3;, причем i

О,тп-1) .

Изоляционное покрытие может бйть выполнено полимером, лаком и пленкой окисла, т.е ° таким материалом, кото" рый обеспечивает устойчивую работоспособность чувствительного элемента

3 146211 в жидкости, уровень которой измеряется.

Измерительные мосты 4 предназначены для сравнения активных сопротивлений резисторов 2; и 3; на пере5 менном токе.

Возможны три срстояния мостов, есоторым соответствуют формы и фазы сигналов на выходах мостов (фиг.2).

В состоянии равновесия моста 4; (состояние О, отсутствие сигнала на выходе моста фиг.2б) сопротивление распределенных резисторов 2, и 3; равны. В состоянии разбаланса мос. та 4;, при котором сопротивление резистора 3; больше сопротивления резистора 2 (состояние 1 фиг. 2б), сигнал на выходе моста состоит в противофазе с сигналом на входе моста (фиг. 2а). В состоянии разбаланса моста 4„, при котором сопротивление резистора 2; больше сопротивления резистора 3, (состояние 2 фиг. 2б), сигнал на выходе моста синфазен с 25 входным сигналом (фиг.2а).

Фазовый дискриминатор 8; предназначен для формирования выходного двоичного сигнала Х;, равного единице при состоянии 2 моста 4, т.е. щ0 при наличии на выходе моста сигнала, синфазного с входным сигналом. Фазовый дискриминатор 8; служит для формирования выходного двоичного сигнала Х;, равного единице при состоя о 35 нии 1 .моста 4, т.е. при наличии противофазного сигнала на выходе моста.

При равновесном состоянии моста 4; (состояние О) оба фазовых дискриминатора обеспечивают нулевые значения двоичных сигналов Х и Х на вы

11 10 ходах.

На фиг. 3 представлена структурная схема блока формирования выходного сигнала из двух фазовых дискрими 45 наторов 8;, 8;, каждый из которых

<а содержит по два усилителя 9, и 9 и по два ключа 10, и 10 . Выходы измерительных мостов.4 соединены со

< входами усилителей 9,, а выход генератора 7 подан на входы усилителей

9, которые включены разнополярно за счет заземления разных входов с целью противофазного включения фазовых дискриминаторов 8; и 8; . Выходы усили-.

< <а 55 телей 9 поданы на управляющие входы ключей 10. Ключи 10 нормально разомкнуты, кроме ключа 10, .в дискриминаторе 8,, который нормально замкнут.

4

Ключи 10 срабатывают при поступлении на их управляющие входы положительного сигнала с выходов усилителей 9, которые содержат четное число каскадов усиления, и обеспечивают совпадение полярности входного и выходного сигналов. Ключи 10 соединены последовательно для передачи напряжения U, соответствующего сигналу "1" на выходах Х; и Х, При отсутствии сигналов на входах усилителей 9, сигналы Х; и Х; равны нулю. При наличии сигнала < с выхода моста 4; на входе усилите"

:лей 9, и совпадении его фазы с фазой оигнала от генератора 7 на входе усилителя 9 замыкаются ключи 10< и 10 и в дискриминаторе 8;, и сигнал на выходе Х; принимает значение "1" в каждом периоде питающего напряжения.

Если сигналы с выхода моста 4 и отi генератора 7 находятся в противофазе, то замкнутая цепочка из ключей 10, и

10 образуется в дискриминаторе 8, и сигнал на выходе Х; принимает

ll II

<о значение 1 в каждом периоде питаю< щего напряжения.

Таким образом, троичное состояние каждого из измерительных мостов кодируется двоично на выходах фазовых дискриминаторов. Двоично-троичный код результата измерения может быть использован для регистрации и для последующей обработки.

При необходимости двоичного представления результата измерения в устройстве может быть использован блок

10 преобразования двоично-троичного кода в двоичный. Этот блок может быть реализован любым известным способом, . поскольку его реализация не влияет на исполнение измерительных преобразователей.

На фиг. 4 представлена структурная схема блока IO в составе двоичного последовательного счетчика 1 1, .двоично-троичного счетчика 12 с дво" ично-троичными разрядами 13 и триггерами 14 и 15 в двоичных разрядах, блока 16 преобразования двухразрядного двоичного кода Х Х; в дополниI < li тельный код. Кроме того, блок 10 содержит вентили совпадения 17, вентили несовпадения 18, элементы сборки

19, генератор импульсов 20, триггер .управления 21.

Работает устройство следующим образом.

5 146

Допустим, что уровень жидкости находится между 5 и 6 делением шкалы (фиг . 1). При этом, в младшем 0-ом разряде на границе раздела находится изолированный участок резистора 2 в старшем первом разряде — изолированный участок резистора 3, . Резисторы, имеющие изолированные участки на границе раздела, имеют большее сопротивление, дают разбаланс измерительных мостов, соответствующий сигналам троичного кода 12 так, как это доказано на фиг, Эти сигналы по: ступают на фаэовые дискриминаторы 8 И 9, преобразующие заданный фазами сигналов троичный код в заданный уровнями сигналов двухразрядный двокод X,, Получим

:=-0 1 1 О. При наличии сигнала с триг .,гера управления 21 на вентили 171

;;и 18 блоков 16 двухразрядные двоич ные коды Х; X„, преобразуются в до-! полнительные и переносятся в двоично«троичный счетчик 12. В счетчике,72 устанавливается состояние 1 1 1 О.

При опросе устройства извне установкой в "1" триггера 21 сигналом от триггера управления 21 открываются вентили 17, и импульсы от генератора 20 поступают на входы счетчиков

I1 и 12. Младший двоично-троичный разряд 13 счетчика 12 находится в состоянии"10", формирует импульс переноса в следующий старший разряд после поступления двух импульсов и за счет обратной. связи устанавливается в состояние "01". Далее этот разряд формирует импульсы переноса через каждые три импульса. Старший первык разряд счетчика 12 находится в состоянии "11" и формирует импульс переноса при поступлении первого импульса на его вход, т.е. с начала после пятого импульса. Этот импульс является сигналом переполнения счетчика 12, поступает на вход устанавки триггера управления 21 в "О", сигналом от которого открываются вентили 17„ и закрываются вентили 17, прекращая подачу импульсдв на вход счетчиков 11 и 12, При этом, на входы обоих счетчиков поступило 5 импульсов, и в двоичном счетчике 11

2111 6

50 установится двоичный эквивалент числа )5)pес- (1 011 дв, равный результату измерения уровня жидкости. Двоичный код результата подается на регистратор, индикатор или канал связи.

Для получения .следующего отсчета при поступлении сигнала опроса извне на вход установки "1" триггера 21 выдается сигнал на обнуление счетчика 11 и затем на заполнение счетчика 11 и 12.

Для нормального функционирования устройства необходимо, чтобы частота импульсов генератора 20 была в И раз выше частоты измерения,- где N — число делений шкалы.

Формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий чувствительный элемент из пар расположенных параллельно друг другу распределенных резисторов, покрытых чередующимися участками изоляции и включенных в смежные плечи измерительных мостов, входы которых соединены с выходом генератора переменного напряжения, выходы соединены с блоками формирования выходного сигнала, о тл ч ч а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона за счет использования двоично-троичной системы кодирования, изоляционное покрытие распределенных резисторов i-й пары имеет 3" сгруппирован- ных в триады делений, причем в каждой триаде первому делению соответствует неизолированный участок на обо» их резисторах, второму делению соответствует неизолированный участок на первом резисторе и изолированный участок на втором резисторе, третьему делению соответствует изолированный участок на первом резисторе и неизолированный участок на втором резисторе, каждый блок формирования выходного сигнала состоит из двух противофазно включенных фазовых дискриминаторов, причем число пар распределенных резисторов, измерительных мостов и блоков формирования выходного сигнала равно числу разрядов троичного кода максимального уровня.

1462111

Составитель Т.Иноземцева

Редактор И.Сегляник Техред A. Kðàâ÷óê, Корректор B ° I Hðíÿê

Заказ 662/37 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101