Система дистанционного измерения уровня жидкости

 

Изобретение относится к ультразвуковым системам измерения уровня жидкости с твердым волноводом. Система содержит ультразвуковой преобразователь уровня жидкости, соединенный с генератором импульсов, усилитель, канал связи и вторичный прибор, пороговое устройство, элемент задержки, логическую схему ИЛИ и стабилизатор питания. Канал связи выполнен в виде одной пары проводов, соединяющей вторичный прибор с выходом усилителя, входом стабилизатора питания и входом порогового устройства, выход которого соединен со входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логической схемы ИЛИ и с входом генератора импульсов, выход которого соединен со входом ультразвукового преобразователя уровня жидкости, выход которого соединен с вторым входом логической схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом усилителя, вход по питанию которого соединен с выходом стабилизатора питания. Обеспечено сокращение количества проводов в канале связи, снижение затрат на реализацию системы и расширение ее функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ультразвуковым системам измерения уровня с твердым волноводом и может быть использовано для дистанционного измерения уровней жидкости в резервуарных парках для хранения нефтепродуктов.

Известна система измерения уровня жидкости (А.с. N 838381, МПК G 01 F 23/28, 1981 г.), содержащая ультразвуковой преобразователь уровня жидкости, генератор импульсов, усилитель, канал связи и вторичный прибор - решающий блок.

Недостатком этой системы является необходимость нескольких (более двух) линий связи между удаленными друг от друга преобразователем уровня жидкости и вторичным прибором, так как в системах дистанционного измерения затраты на линии связи составляют значительную часть общей стоимости.

Наиболее близкой к заявляемой системе является система дистанционного измерения уровня (Уровнемер РУ-ПТ2, Техническое описание 4В1.430.513ТО, 1994 г. ), содержащая ультразвуковой (электромеханический) преобразователь уровня жидкости, генератор импульсов, усилитель, канал связи и вторичный прибор.

Недостатком этой системы дистанционного измерения уровня жидкости является многопроводность канала связи.

Кроме этого, использование такого вторичного прибора для одного измерительного канала снижает его функциональные возможности.

Задача изобретения - сокращение количества проводов в канале связи.

Осуществление изобретения позволит снизить затраты на реализацию системы и расширить ее функциональные возможности.

Это достигается тем, что в систему дистанционного измерения уровня жидкости, содержащую ультразвуковой преобразователь уровня жидкости, соединенный с генератором импульсов, усилитель, канал связи и вторичный прибор, дополнительно введены пороговое устройство, элемент задержки, логическая схема "ИЛИ" и стабилизатор питания, а канал связи выполнен в виде одной пары проводов, соединяющей вторичный прибор с выходом усилителя, входом стабилизатора питания и входом порогового устройства, выход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логической схемы "ИЛИ" и с входом генератора импульсов, выход которого соединен с входом ультразвукового преобразователя уровня жидкости, выход которого соединен с вторым входом логической схемы "ИЛИ", выход которой соединен с входом усилителя, вход по питанию которого соединен с выходом стабилизатора питания.

Кроме этого, вторичный прибор содержит коммутатор каналов связи, соединенный шиной обмена данными с микропроцессорным контроллером, а N-коммутируемых входов-выходов коммутатора каналов связи являются "входами-выходами" вторичного прибора для соединения с каналами связи.

На фиг. 1 приведена структурная схема системы, на фиг. 2 - эпюры сигналов.

Система дистанционного измерения уровня жидкости содержит ультразвуковой преобразователь уровня жидкости 1, генератор импульсов 2, элемент задержки 3, логическую схему "ИЛИ" 4, причем ультразвуковой преобразователь уровня жидкости 1 соединен с генератором импульсов 2, который соединен с элементом задержки 3, соединенным с логической схемой "ИЛИ" 4. Кроме того, система содержит пороговое устройство 5, усилитель 6, стабилизатор питания 7, канал связи 8 в виде одной пары проводов, вторичный прибор 9. Вход элемента задержки 3 соединен с пороговым устройством 5, вход которого, выход усилителя 6 и вход стабилизатора питания 7 через канал связи 8 соединены со вторичным прибором 9, который содержит коммутатор 10 каналов связи с N-коммутируемыми "входами-выходами", шину обмена данными 11 и микропроцессорный контроллер 12.

Система работает следующим образом.

В рабочем состоянии от вторичного прибора 9 через пару проводов канала связи 8 на входы стабилизатора питания 7 и порогового устройства 5 поступает напряжение питания.

В соответствии с программой измерения уровня микропроцессорный контроллер 12 через шину обмена данными 11 выдает командный сигнал запуска (см. фиг. 2) на коммутатор 10 каналов связи. Последний формирует в проводах канала связи 8 сигнал в форме резкого снижения напряжения питания. Этот сигнал воспринимается пороговым устройством 5, которое в свою очередь выдает сигнал на элемент задержки 3, который через заданный интервал времени пропускает этот сигнал на входы генератора импульсов 2 и логической схемы "ИЛИ" 4. С выхода последней сигнал поступает на вход усилителя 6 и, усиленный в нем, направляется через провода канала связи 8 на вторичный прибор 9. Сигнал этот на выходе усилителя 6 имеет форму импульсного снижения напряжения питания, но по уровню ниже ранее поданного со вторичного прибора 9 командного сигнала запуска (см. фиг. 2). Поэтому он не проходит через пороговое устройство 5 на элемент задержки 3, а фиксируется только микропроцессорным контроллером 12 вторичного прибора 9, как сигнал о начале цикла измерения уровня. Выдержка времени на элементе задержки 3 устанавливается такой, чтобы обеспечить затухание помех от волновых процессов в проводах канала связи 8, вызванных командным сигналом запуска на момент прохождения сигнала начала цикла измерения.

Сигнал с выхода элемента задержки 3 поступает и на вход генератора импульсов 2. Последний формирует на своем выходе высоковольтный импульс, который подается на вход ультразвукового преобразователя уровня жидкости 1.

Через интервал времени, пропорциональный значению уровня жидкости, на выходе ультразвукового преобразователя уровня жидкости 1 появляется импульсный сигнал, который, пройдя через логическую схему "ИЛИ" 4, поступает на вход усилителя 6 и, усиленный в нем до уровня, аналогичного уровню сигнала о начале цикла измерения, подается по проводам канала связи 8 на вторичный прибор 9, в котором фиксируется микропроцессорным контроллером 12 как сигнал окончания цикла измерения.

Стабилизацию напряжения питания для усилителя 6 во время прохождения командных и измерительных сигналов по двум общим для них проводам канала связи 8 обеспечивает стабилизатор питания 7.

Вышеизложенный цикл измерения повторяется несколько раз и по усредненному значению интервалов времени, полученных с ультразвукового преобразователя уровня жидкости, микропроцессорный контроллер 12 выполняет вычисление и индикацию уровня жидкости. Таким образом, использование в системе порогового устройства 5, элемента задержки 3, логической схемы "ИЛИ" 4, стабилизатора питания 7 позволило сократить число проводов канала связи 8, а следовательно, уменьшить затраты на реализацию системы.

Вторичный прибор 9 предлагаемой системы может быть использован для многоканальной системы измерения уровня жидкости благодаря наличию коммутатора 10 каналов связи, который выполняет и функции идентификатора команд микропроцессорного контроллера 12, формирователя входных информационных сигналов по уровню и форме и функции питания для дистанционной системы измерения уровня жидкости.

Формула изобретения

1. Система дистанционного измерения уровня жидкости, содержащая ультразвуковой преобразователь уровня жидкости, соединенный с генератором импульсов, усилитель, канал связи и вторичный прибор, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены пороговое устройство, элемент задержки, логическая схема ИЛИ и стабилизатор питания, а канал связи выполнен в виде одной пары проводов, соединяющей вторичный прибор с выходом усилителя, входом стабилизатора питания и входом порогового устройства, выход которого соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с первым входом логической схемы ИЛИ и с входом генератора импульсов, выход которого соединен с входом ультразвукового преобразователя уровня жидкости, выход которого соединен с вторым входом логической схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом усилителя, вход по питанию которого соединен с выходом стабилизатора питания.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторичный прибор содержит коммутатор каналов связи, соединенный шиной обмена данными с микропроцессорным контроллером, а N коммутируемых входов-выходов коммутатора каналов связи являются входами-выходами вторичного прибора для соединения с каналами связи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2