Дискретный уровнемер

 

Изобретение отосится к приборострое нию и можег быть исгользовтно для дискретного измерения уровня Цель изобретения - расширение класса измеряемых жидкостей. Жидкость, попадая в трубу 1, замыкает контакты с помощью мембран 9 Полисть 10 с нагревателем 1 позволяет усилить информационное давпение Сигналы поступают на блок обработки информэции 5 з.п.ф-лы, б ил.

союз советских социA, iистине-ских

РЕСПУБЛИК ф

s G 01 F 23/18

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.6 (21) 4652230/10 (22) 20.02.89 (46) 23.01 91. Бюл.МЗ (71) Ленинградский институт водного транспорта (72) И.А.Краснов, Ю.M.Ãóðè÷ и В.cD. Зуев (53) 681.128.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М605105, кл. G 01 F 23/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М556341, кл G 01 F 23/12. 1975,. Ы«„1622767 А1 (54) ДИСКРЕТНЫЙ УРОБHFМЕР (57) Изобретение атос тся к приборостроению и можег быть исгользов но для дискретного измерения уровня. Цель изобретения — расширение класса измеряемых жидкостей. Жидкость, попадая в трубу

1, замыкает контакты с помощью мембран

9. Полость 10 с нагревателем 1; позволяет усилить информационное давление. Сигналы поступакзт на блок обработки информации. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.

1622767

50

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения с заданной точностью уровней жидкости различного типа с помощью уни. фицированных датчиков инфорл1ации.

Целью изобретения является расширение класса измеряемых жидкостей, На фиг.1 изображена схема предложенного дискретного уровнемера; на фиг.2схема блока обработки информации; на фиг.3 - схема кинематической связи между чувствительным элементом датчика давления и контакта блока обработки информации; на фиг.4 - схема уровнемера с расположением датчиков информации на верхней поверхности каждой ступени трубы; на фиг,5 - схема чувствительного элемента датчика информации с увеличенной чувствительностью; на фиг.б - схема чувствительного элемента датчика информации с регулируемой чувствительностью, Дискретный уровнемер (фиг.1) содержит измерительную трубу 1, нижним коленом соединенную с емкостью ниже минимального значения уровня иэмеряел1ой жидкости, N датчиков 2 информации и блок 3 обработки информации, при этом измерительная труба 1 имеет ступенча1овоэрастающую форму с N ступенями, причем высота каждой ступени пропорциональна точности измерения уровня (т.е. в общем случае высота каждой ступени трубы может быть различной), датчик 2i (l=-1,N) информации расположен на нижней поверхности i-й ступени трубы 1 под верхней поверхностью i-й ступени трубы 1, выход датчика информации соединен с соответствующим входом блока 3 обработки информации, Размеры каждой ступени трубы 1 (ширина, высота, длина) выбираются исходя иэ требований к точности измерений уровня габаритов датчиков информации.

Измерительная труба 1 своим нижним коленом соединена емкостью с жидкостью, уровень которой необходимо измерить.

Если датчик 2 информации имеет электрический выход, сигнал íà которол равен логической единице при достижении давления определенной величины (датчик 2 информации - релейного типа), то в качестве блока 3 обработки информации можно использовать аналого-цифровой преобраэооател ь.

Для упрощения уровнемера, уменьшения числа соединительных проводов можно испольэовать блок 3 обработки информации, изображенный на фиг.2, 15

ЗО

45 блок 3 обработки информации (фиг,2) содержит узел 4 индикации, N сопротивлений 5, балластное сопротивление 6, источник 7 питания, N кл1очевых элементов 8. При этом узел 4 индикации, сопротивления 5, балластное сопротивление 6 соединены последовательно и подключены параллельно выходам источника 7 питания, ключевой элемент 8.I (1=1,N) подключен параллельно сопротивлению 5.l, управляющий вход 8 ключевого элемента соединен с i-м выходом блока 3 обработки информации (т.е. с выходом соответствующего датчика 2.i).

При использовании датчика 2 информации релейного типа с электрическим выходным сигналом в качестве ключевого элемента может использоваться бесконтактный ключевой элемент.

Узел 4 индикации л1ожет быть выполнен в виде амперметра.

Ключевой элемент 8 может быть реализован также на базе контактной техники в виде размыкающего контакта. Пример технической реализации схемы соединения ключевого элемента 8 и датчика 2 информации дпя данного случая приведен на фиг.3,а.

Контакт 8 расположен с наружной стороны чувствительного элемента (мембраны) 9, расположенного на нижней поверхности соответствующей ступени измерительной трубы над верхней поверхностью данной ступени. Контакт B,l показан размыкающим, но возможна техническая реализация замыкающего контакта, а также использование в качестве контакта 8.1 несколько размыкающих контактов, кинематически соединенных о чувствительным элементом датчика 2.i информации.

В качестве сопротивлений 5 можно использовать активные сопротивления, в качестве источника 7 питания - источник постоянного тока. Если точность измерения уровня жидкости одна и та же, то значение сопротивления 5.i(i=-2.N) R> определяется по формуле

R;= К Я !(1-К) 1, (О < К < 1) где Ri — значение 1-го сопротивления.

Формула (1) получена из условия !

Rj/(Ri+ 7 В )=- К=сопя, (j=2,3...N) (2) = — 2

Тогда при срабатывании j=ro датчика 2.i (j=-2У4) информации ток в блоке 4 информации уменьшится по сравнению с током в цепи с Я1 (йь=О) в (1-К) раз.

В качестве сопротивлений 5 могут быть испол ь зова н ы ел1 костные сопротивления

Хс, о качестве балластного сопротивления 6 индуктивное сопро1ивление Х, а в качестве

1622767 источника 7 питания - источник переменного тока варьируемой частоты, в качестве узла 4 индикации - датчик максимума (тока).

Дискретный уровнемер (фиг.4) отличается от дискретного уровнемера (фиг.1) тем, что датчики 2 информации расположены на верхней поверхности каждой ступени измерительной трубы 1 над нижней поверхностью той же ступени. Выходы датчиков 2 подключены к блоку 3 обработки информации (на фиг.4 блок 3 не показан). В качестве датчика 2 может применяться датчик, изображенный на фиг.3, а также датчик, изображенный на фиг.5, который дополнительно содержит, прикрепленную к чувствительному элементу 9 датчика 2 информации с внутренней стороны. гибкую герметичную емкость 10, заполненную веществом с удельным весом меньше удельного веса измеряемой жидкости. В качестве такого вещества может использоваться, например воздух.

Датчик 2 (фиг,6) имеет расположенный внутри герметичной емкости 10 нагревательный элемент 11, Нагревательные элементы 11 могут быть соединены последовательно между собой и подключены параллельно к выходам источника 7 питания через соответствующее регулируемое сопротивление (на фиг.6 не показано).

Нагревательный элемент 11.i (1=-1,N) может также подключаться к выходам источника 7 питания через сво6 регулируемое сопротивление, Длина и (или) ширина чувствительного элемента 9 датчика 2 информации могут превосходить высоту ступени трубы 1.

Сопротивления 5 могут быть размещены непосредственно около датчиков 2 информации, что существенно уменьшает длину соединительных проводов, т;6. сопротивления 5 совместно с необходимыми проводами могут быть установлены на соответствующей ступени измерительной трубы.

Дискретный уровнемер (фиг, 1) работает следующим образом.

Датчики 2.! (i=1.N) информации выбраны такими, чтобы выдавали сигнал логической единицы в момент времени полного заполнения i-й ступени измерительной трубы 1. Если высоты всех ступеней одинаковы, то датчики 2 информации - однотипны.

Ключевые элементы 8 в исходный момент открыты. Узел 4 измерения показывает максимальное значение.

Предположим, что уровень измеряемой жидкости изменяется и в определенный мо-мент времени заполняет i — ю ступень трубы

1. При этом срабатывает датчик 2.I иифор15

25

35

45 ro элемента 11 вещества (воздуха) в

55

10 мации, выходной сигнал которого, рэвнь.Й логической единице, подается на управляющий вход ключевого элемента 8.i, который при этом эакрывется. Тогда ток от источника

7 питания пойдет через балластное сопротивление 6 и последовательно соединенные сопротивления 5.1, 5.2, ..., 5.i. Показания узла индикации будут пропорциональны величине уровня жидкости Л = Л> + hg +., + 4, где 4 - высота ступени трубы 1, Если ключевой элемент 8 выполнен так. как показано на фиг.3. то при заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы

1, мембрана 9 под действием веса жидкости прогнется и разомкнет контакты 8, При этом на поддержание контактов в разомкнутом состоянии не требуется потребление энергии источника 7, Затем процедура оценки уровня жидкости повторяется.

Если значения сопротивлений 5 выбраны исходя из формулы (1), то показания узла

4 индикации при срабатывании датчика 2i будут отличаться от показаний узла 4 индикации при срабатывании датчика 2 (i-1) в (1-К) раэ (или на величину К;ь). (При К=0,1 показания узла 4 Hà (i-1) и 1-м циклах измерения будут отличаться на 10"-,ь).

Принцип работы дискретного уровнемера (фиг.4) с датчиками 2 информации, изображенными на фиг.3, аналогичен

Для увеличения чувствительности датчиков 2 информации (особенно, если ьеличина 6 меньше размеров мембраны 5) используется гибкая герметичная емкость

10 (фиг,б). При заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы 1, по закону

Архимеда, создается дополнительная подьемная сила.

Для регулирования чувствительности датчиков 2 информации при измерении уровня жидкостей с разным удельным весом (бензина, воды, солярки и т.д.) можно варьировать величину силы Архимеда пут6м подогрева с помощью нагревательногерметичной емкости 10. Принцип работы уровнемера при этом не изменяется. На фиг,3, 5 показано, что контакт 8 при срабатывании мембраны 9 размыкается. Воэможно также использование контактов, которые при срабатывании мембраны замы каются.

Уровнемер для сокращения габаритов мажет быть расположен непосредственно у боковой стенки шлюза или на воротах шлюза или опускаемым.

В результате применения предложенного устройства

- расширяются функциональные возожности за счет измерения уровня лю1622767

Фиг. 1 бых жидкостей (неагрессивных, агрессивных. взрывоопасных, сверхчистых и т.д.) c любой наперед заданной точностью, причем точность измерения уровня может быть меньше размеров чувствительного элемента информационного датчика;

- повышается надежность устройства за счет уменьшения числа соединительных проводов или сложных блоков обработки информации;

- регулирование чувствительности информационных датчиков позволяет расширить функциональные возможности за счбт измерения уровня жидкостей с различными удельными весами одними и теми же унифицированными датчиками;

- точность измерения не зависит от высоты уровня.

- используются типовые (стандартные) датчики информации.

Формула изобретения

1. Дискретный уровнемер, содержащий измерительную трубу с размещенными на ней с возможностью взаимодействия с контролируемой средой N датчиками информации, выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки информации, отличающийся тем, что. с целью расширения класса измеряемых жидкостей, труба выполнена сгупенчатой формы, а датчики информации выполнены в виде датчиков давления, расположенных на поверхности каждой ступени.

2. Уровнемер по п.1., о т л и ч а ю щ и йс я тем, что ступени измерительной трубы

5 выполнены одинаковыми по высоте.

3. Уровнемер по п.l, от лича ю щий с я тем, что датчики информации расположены на верхней поверхности каждой ступени, 4. Уровнемерпо пп.1 и 3, отл ич а ю щи й10 с я тем, что на чувствительном элементе датчика информации с внутренней стороны закреплена герметичная емкость, заполненная веществом, удельный вес которого меньше удельного веса жидкости.

15 5,Уровнемерпоп.4,отличающийся тем, что внутри герметичной емкости расположен нагревательный элемент, 6, Уровнемерпоп,1, отличающийс я тем, что блок обработки информации

20 содержит последовательно соединенные балластное сопротивление, N сопротивлений, источник питания и узел индикации, а параллельно каждому сопротивлению подключен ключевой элемент, управляющий

25 вход которого соединен с соответствующим входом блока обработки информации, 7. Уровнемер по пп.1 и 6, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что значение i-го (i=2,N) сопротивления блока обработки определяется по

30 формуле

Rt = К R i/(1-К) где R> - значение первого сопротивления:

К вЂ” коэффициент задания дискретности(0< К<1), 1622767

1622767 ъ з

Ъ

0)

Составитель М. Рачков

Редактор Е. Дормидонтова Техред Э. Цаплюк Корректор Л. Алексеенко

Заказ 146/91 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскэя наб.. 4/5

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