Уровнемер

 

Изобретение относится к области испы тэний и измерений и может быть использовано для регистрации уровней в неглубоких гидрогеологических скважинах Цель изобретения - повышение надежности регистрации и удобства эксплуатации Уровнемер содержит цилиндрический поплавок с противовесом , закрепленный на тросе, который перекинут через преобразователь перемещения поплавка, регистрирующее устройство , выполненное в виде электромагнита соединенного с времязадающим механизмом Якорь электромагнита с одной стороны связан с механизмом дискретизации и пер форатором, а с другой - с лентопротяжным механизмом Механизм дискретизации и цифровые кодирующие шины регистрирующего устройства связаны с преобразователем перемещения поплавка 2 з п ф-лы 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 F 23/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4659443/10 (22) 06.03.89 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Донской сельскохозяйственный институт (72) В.П, Калиниченко, С.В. Балабанов и

М.Б. Минкин (53) 681. 128.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 926536, кл. G 01 F 23/12, 1982. (54) УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к области испытаний и измерений и может быть использовано для регистрации уровней в неглубоких гидрогеологических скважинах. Цель изоИзобретение относится к технике испытаний и измерений и может быть использовано для контроля и регистрации уровней в неглубоких режимных гидрогеологических скважинах.

Цель изобретения — повышение надежности регистрации и удобства эксплуатации за счет обеспечения возможности чтения информации при длительных наблюдениях в мелких гидрогеологических скважинах B режиме день — ночь.

На фиг. 1 изображен уровнемер; на фиг, 2 — принципиальная электрическая схема времязадающего механизма.

Уровнемер (фиг. 1) содержит установленный с возможностью вертикального перемещения цилиндрический поплавок 1, бесконечный трос 2, который через сквозное отверстие в поплавке 1 подсоединен к нему сверху и снизу. Трос 2 переброшен через блок 3 с противовесом 4 и через блок

5, который связан с преобразователем 6 пе„„ А) „„1647274 Al бретения — повышение надежности регистрации и удобства эксплуатации. Уровнемер содержит цилиндрический поплавок с противовесом, закрепленный на тросе, когорый перекинут через преобразователь перемещения поплавка, регистрирующее устройство, выполненное в виде электромагнита, соединенного с времязадающим механизмом, Якорь электромагнита с одной стороны связан с механизмом дискретизации и перфоратором, а с другой — с лентопротяжным механизмом. Механизм дискретизации и цифровые кодирующие шины регистрирующего устройства связаны с преобразователем перемещения поплавка. 2 э.п.ф-лы, 2 ил. ремещений, выполненным е виде механического реверсивного счетчика с кодирующими шипами 7.

Уровнемер включает регистрирующий механизм в виде связанного с времязадающим механизмом 8 управляемого электромагнита 9, якорь 10 которого выполнен прямоугольного сечения, снабжен индуктивно-децентрирующей полостью 12 и связан с перфоратором 13 и с механизмом дискретизации, причем цилиндрический дискретизатор 14 имеет сферическую рабочую поверхность, выполнен с возможностью осевого перемещения в якоре 10,.снабжен упором 15. ограничителем 16 и разгрузочной пружиной 17. Связанная с дискретизатором шестерня 18 дискретизации расположена на валу преобразователя 6 перемещений поплавка.

Времяэадающее устройство 8 по фиг. 1 содержит фотодатчик (фиг. 2), соединенный с токозадающим резистором Ri и триггером

1647274

Шмидта, выполненным на элементах D 1,1, 0 1.2 с устройством формирования положительной обратной связи на резисторах Rg. u

Вз, К триггеру Шмидта подсоединен инвертор D 1.3. С выходами триггера Шмидта и инвертора связаны идентичные дифференцирующие цепи с постоянной времени т = Р4 С1 = Rg С2 =0,15 С подсоединенные к соответствующим входам ждущего мул ьтивибратора 0 1.4. К выходу D 1.4 через ограничительный резистор R6 подсоединен ключевой транзистор VT>, связанный с управляемым электромагнитом, Лентопротяжный механизм уровнемера (фиг, 1) содержит подающую катушку 19 с лентой 20, направляющие штифты 21, шестерню 22 постоянного шага и приемную катушку 23, причем лента охватывает перечисленные детали, Вал приемной катушки

24 расположен на суппорте 25, который установлен с возможностью продольного перемещения в продольном пазе, образованном закрепленными на корпусе уровнемера уголками 26, и связан с пружиной 27, второй конец которой с помощью штифта 28 закреплен на корпусе уровнемера. Приемная- катушка 23 через ленту 20 связана с шестерней 22 постоянного шага, которая соединена с толкателем 29, pacrioложенным на лепестковой пружине 30, связанной с якорем электромагнита 10.

Уровнемер работает следующим образом.

В устройство устанавливают источник постоянного тока и размещают уровнемер в оголовок скважины, который выполнен таким образом, чтобы фотодатчик V< (фиг, 2) инсолировался. Длина троса 2 (фиг. 1) выбирается в два раза большей рабочей глубины скважины. Поплавок 1 под действием противовеса 4 через блок 3 занимает положение, соответствующее актуальному уровню грунтовых вод, При изменении уровня поплавок увлекает за собой трос 2, движение которого по блоку 5 приводит во вращение механический счетчик преобразователя 6 перемещений, показания которого, таким образом, соответствуютуровню в скважине, Уровень внешней освещенности воздействует на выходное сопротивление фотодиода V< (фиг. 2), которое при малой инсоляции (ночь) максимально, а при инсоляции (день) минимально.

Резистор R< выбран таким образом, чтобы в дневное время потенциал на левом по схеме выводе резистора Rz был близок к нулю, а в ночное приближался к потенциалу питания, При этом в рассматриваемой точке наблюдается смена уровня потенциала в ут5

35 ренние и вечерние часы. В ночное время потенциал на левом выводе низкий, он передается на вход инвертора D 1.1 в виде логического уровня "0", при этом.на выходе устанавливается высокий потенциал (логический уровень "1"). Соответственно на выходе инвертора 0 1.2 устанавливается "0", который через резистор RÇ в виде положительной обратной связи передается на вход

D 1.1. Утром потенциал левого вывода Rz начинает повышаться, однако это не сказывается на состоянии 0 1.1, поскольку на его входе удерживается "0" под действием положительной обратной связи.

Постепенное увеличение потенциала на делителе напряжения RzR в момент перехода от уровня "О" к уровню "1" вызывает скачкообразное срабатывание триггера

Шмидта за счет дополнительного повышения входного напряжения D 1,1 в момент переключения D 1.2 в состояние "1". На выходе инвертора формируется отрицательный перепад напряжения, который через низкое емкостное сопротивление конденсатора С1 подае на нижний по схеме вход элемента 2И вЂ” НЕ (D 1.4) уровень "О". На выходе устанавливается уровень "1", через R6 открывается транзистор VT< и на электромагнит подается ток, вызывающий его срабатывание, Заряд конденсатора .с постоянной времени z = С1 R4 ведет к увеличению его емкостного сопротивления, при этом через экспериментально подобранное время срабатывания 0,15с нижний по схеме вход D 1.4 приобретает уровень выше "1" и на его выходе установлен "О".

Транзистор обесточивает электромагнит, диод Ч2 выпрямляет импульс самоиндукции, якорь электромагнита возвращается в исходное состояние.

Процесс при снижении фотодиода V1от дня к ночи протекает сходным образом за исключением того, что управление элементом D 1.4 осуществляется по спаду триггера

Шмидта через цепь CzRg с постоянной времени тс2 к5 — тс1 к4

При срабатывании электромагнита его якорь преодолевает усилие возвратной пружин ы 11, подводит дискретизатор 14 к шестерне 18 дискретизации, которая проворачивается так, что дискретизатор упирается в основание зуба шестерни 18 дискретизации, причем при попадании дискретизатора на вершину зуба надежность срабатывания обеспечивается эксцентричностью оси дискретизатора и оси вала преобразователя перемещений, Шестерня дискретизации фиксируется в положении, обеспечивающем целочисленность значе1647274 ния младшего разряда кода регистрируемого уровня, Якорь преодолевает сопротивление разгрузочной пружины 17, подводит перфоратор 13 к преобразователю 6 перемещений, причем перфоратор прижимает ленту

20 к кодирующим шипам 7, которые перфорируют на ней код уровня в скважине. Код может быть двоичным или представляется в виде семисегментно синтезированных из точек арабских цифр в зависимости от выбранного передаточного числа разрядов механического счетчика преобразователя перемещений, причем диаметр блока 5 выбирается соответствующим, В процессе движения якоря вниз по фиг, 1 скошенная кромка толкателя 29 преодолевает сопротивление лепестковой пружины 30, движется вдоль, скошенной кромки зуба шестерни 22 постоянного шага, соскакивает с него вдоль упорной кромки на следующий зуб и продолжает движение, причем в момент перфорации между толкателем 29 и упорной кромкой пройденного зуба шестерни 22 постоянного шага образуется зазор, превышающий высоту кодирующих шипов 7 преобразователя 6 перемещений, Описанное положение уровнемера сохраняется до момента обесточивания управляемого электромагнита 9, когда возрастная пружина 11 перемещает якорь

10 вверх по фиг, 1 и освобождает ленту от перфоратора. а усилие натяжения ленты за счет подтормаживания катушек 19 и 23 передается на направляющие (штифты) 21 L. обеспечивает их освобождение с кодирующих шипов. Одновременно дискретизатор освобождает шестерню дискретизации, причем ограничитель 16 под действием разгрузочной пружины 17 на упор 15 опирается на гнездо в якоре 10.

Затем толкатель 29 входит в соприкосновение с упорной кромкой зуба шестерни

22 постоянного шага и поворачивает ее против часовой стрелки на модуль зуба. Фрикционное усилие от шестерни 22 через прижатую к ней за счет воздействия пружины

27 ленту 20 передается на приемн :ю катушку 23, которая проворачивается по часовой

5 стрелке, наматывает ленту 26 и смещаегся вдоль паза иэ уголков 26 вверх по фиг. ., причем на перфорацию поступает чистый участок ленты с подающей катушки 19.

Формула изобретения

10 1. Уровнемер, содержащий цилиндриче. ский поплавок с противовесом, закрепленный на тросе, который перекинут через преобразователь перемещения поплавка, регистрируощее устройство с лентопротяж15 ным механизмом, времяэадающий механизм, соединенный с источником питания, о личающийся тем,что,сцелыо повышения надежности регистр;. ии и удобства эксплуатации, регистрирующее

20 устройство выполнено в виде электромагнита, соединенного с времязадающим механизмом, причем якорь электромагнита с одной стороны связан с введенными механизмом дискретизации и перфоратором, а с

25 другой — с лентопротяжным механизмом, а шестерня механизма дискретизации и цифровые кодирующие шины регистрирующего устройства расположены на преобразователе перемещения поплавка, 30 2, Уровнемер по и. 1, от л и ч а ю щ и йс я тем, что времязадающий механизм содержит последовательно соединенные фотодатчик, триггер Шмидта и инвертор, а также ждущий мультивибратор, первый и

35 второй входы которого соединены через дифференцирующие цепи с выходами триггера Шмидта и инвертора соответственно, а выход ждущего мультивибратора соединен с ключевым транзистором, который соеди40 нен с электромагнитом.

3. Уроенемер по и. 1, отл и ч а ю щийс я тем, что лентопротяжный механизм выполнен в виде шестерни постоянного шага, связанной с приемной катушкой, ось враще45 ния которой подпружинена с возможностью продольного перемещения.

1647274

7А

Редактор В. Данко

Заказ 1389 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

315 юг Г

Составитель Е, Денисов

Техред M.Moðãåíòàë КоРРектоР Т. Малец