Цифровой оптический уровнемер

 

Изобретение относится к цифровым устройствам измерения уровня жидких сред и может найти применение в гидротехнике, теплоэнергетике, приборостроении , в химической и пищевой промьшшенности. Цель изобретения - повышение точности измерения уровня при сохранении заданного быстродействия . Информация об уровне жидкости в виде двоичного кода записывается с двоичных выходов счетчика 2 и реверсивного счетчика 10 в регистр И по импульсу, поступающему на вход записи регистра 1I в тот момент, когда система опрашивает датчик, находящийся непосредственно над уровнем жидкости. В это время на выходах реверсивного счетчика 10 содержится информация о номере группы датчиков, в пределах которого находится уровень жидкости, а на двоичных выходах счетчика 2 содержится информация о номере датчика из этой группы, находящегося непосредственно над уровнем. I ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

SU,1 72189

15!) 4 С 01 F 23/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4062205/24-10 (22) 28.04.86 (46) 07.02.88. Бюл. В 5 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Свирид, С.Н.Хотяинцев, Л.К.Яровой и С.10.Надеждин (53) 681.!28.65(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1075084, кл. Г, 01 F 23/22, 1982.

Авторское свидетельство СССР !! 292073, кл. G 01 F 23/22, 1969. (54) ЦИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к цифровым устройствам измерения уровня жидких сред и может найти применение в гидротехнике, теплоэнергетике, приборостроении, в химической и пищевой промьппленности. Цель изобретения повьппение точности измерения уровня при сохранении заданного быстродейст— вия. Информация об уровне жидкости в виде двоичного кода записывается с двоичных выходов счетчика 2 и реверсивного счетчика 10 в регистр 11 по импульсу, поступающему на вход записи регистра 11 в тот момент, когда система "опрашивает" датчик, находящийся непосредственно над уровнем жидкости. В это время на выходах реверсивного счетчика 10 содержится информация о номере группы датчиков, в пределах которого находится уровень жидкости, а на двоичных выходах счетчика 2 содержится информация о номере датчика из этой группы, находящегося непосредственно над уровнем.

1 ил.

1372189

Изобретение относится к цифровым устройствам измерения уровня жидких сред и может найти применение в гидротехнике, теплоэнергетике, приборостроении, в химической и пищевой промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерения уровня при сохранении заданного быстродействия. 10

На чертеже приведена функциональная схема уровнемера.

Уровнемер содержит генератор I прямоугольных импульсов, выполненный, например, на логических элементах, 15 двоичный счетчик 2, демультиплексор

3 импульсов, например, на п выходов, п излучателей 4, снабженных усилителями тока возбуждения, п x m датчиков 5 уровня, выполненных, например, 20 в виде крутого изгиба световода и работающих на эффекте полного внутреннего отражения, m фотоприемников 6 с нормирующими усилителями сигнала, мультиплексор 7 с m входами, две схемы 8 и 9 задержки, выполненные, например, на основе сдвигающего регистра, двоичный реверсивный счетчик

10 и регистр ll памяти, выполненный, например, на базе универсального регистра.

Выход генератора 1 подключен к информационному входу демультиплексора

3, стробирующему входу мультиплексора 7 и входу счетчика 2, двоичные выходы которого соединены с адресными входами демультиплексора 3 и информационными входами регистра ll, например, младших разрядов, а выход переполнения соединен с входом прямо- 40 го счета реверсивного счетчика IO, двоичные выходы которого соединены с информационными входами регистра 11, например, старших разрядов и адресными входами мультиплексора 7, выход 45 которого соединен с входами установки режима регистра ll непосредствен- . но, с входом записи регистра Il через схему 8 задержки и с входом обратного счета реверсивного счетчика 50

IO через последовательно соединенные схемы 8 и 9 задержки, причем каждый из излучателей 4 оптически связан с каждым из фотоприемников 6 посредством только одного иэ датчиков 5.

Датчики 5 расположены с заданным шагом по вертикали в пределах изменения измеряемого уровня. Все датчики условно можно разбить на m групп по п датчиков в каждой. Первые (нижние) датчики каждой группы с помощью передающих световодов связаны с излучателем, подключенным к первому выходу демультиплексора 3, все вторые датчики — соответственно с излучателем, подключенным к второму выходу демультиплексора 3, и так включательно до

n-x (верхних) датчиков групп. Все датчики первой (нижней) группы с помощью приемных световодов связаны с фотоприемником, подключенным к первому входу мультиплексора 7, все датчики второй группы — с фотоприемником, подключенным к второму входу мультиплексора 7, и так включительно до m-й (верхней) группы датчиков.

Уровнемер работает следующим образом.

Электрические импульсы, сформированные генератором 1, с периодом сле, дования Т поступают на вход счетчика 2, информационный- вход демультиплексора 3 и стробирующий вход мультиплексора 7. На выходах счетчика 2 формируется двоичный код, значение которого изменяется с периодом Т в пределах от 0 до п — I. Демультиплексор 3 распределяет импульсы, поступающие на его информационный вход, поочередно на п выходов согласно двоичному коду, поступающему на его адресный вход. В излучателях 4 электрические импульсы преобразуются в оптические импульсы, которые через датчики 5 могут проходить на фотоприемники 6. Датчики 5 пропускают оптические импульсы, если находятся в опорной среде, например воздухе, и не пропускают, если находятся в жидкости, уровень которой измеряется. В фотоприемнике 6 оптические импульсы преобразуются в электрические импульсы, которые поступают на m информационных входов мультиплексора 7. На выход мультиплексора 7 проходят импульсы с того информационного входа, номер которого задается двоичным кодом, установленным на адресных входах мультиплексора 7. Эти импульсы стробируются импульсами генератора I.

С выхода мультиплексора 7 импульсы поступают на вход установки режима регистра ll непосредственно, на вход записи регистра !1 через схему 8 задержки и на вход обратного счета реверсивного счетчика 1 0 через соединительные схемы 8 и 9 задержки. Импуль1372189 ра ll, на младшие разряды информационных входов которого поступает двоичный код с выходов счетчика 2. 10

20 датчиков, которая находится ниже уровня жидкости, то на вход прямого счета реверсивного счетчика 10 поступают импульсы с периодом следования пТО до тех пор, пока на выход мульти-З5 плексора не будет подключена группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости. В установившемся режиме на выход мультиплексора

1t Il

40 поочередно подключаются группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости, и группа датчиков, 55 сы переполнения со счетчика 2 поступают на вход прямого счета реверсивного счетчика ll, с выходов которого двоичный код поступает на адресные входы мультиплексора 7 и на старшие разряды информационных входов регистНа выходах реверсивного счетчика

lO автоматически устанавливается такой двоичный код, при котором на выход мультиплексора 7 поступают сигналы от той группы датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости. Происходит это следующим образом. Если на выход мультиплексора вначале окажется "подключена" через фотоприемник и один из входов мультиплексора та группа датчиков, которая находится выше уровня жидкости, то на вход обратного счета реверсивного счетчика 10 поступают импульсы с периодом следования То до тех пор, пока на выход мультиплексора не будет подключена" группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости. Если на выход мультиплексора вначале окажется подключена" группа находящаяся непосредственно ниже уровня, при этом импульс на вход обратного счета реверсивного счетчика 10 поступает после опроса датчика, находящегося непосредственно над уровнем жидкости. На выход мультиплексора 7 подключается" группа датчиков, находящаяся ниже уровня, и в ней опрос начинается с датчика, номер которого в пределах группы следует за номером ранее опрошенного датчика, находящегося непосредственно над уровнем жидкости. Таким образом, система непрерывно периодически опрашивает только п датчиков, находящихся ниже уровня жидкости.

Для того, чтобы при быстром изменении уровня жидкости не ухудшалась разрешающая способность уровнемера, период опроса п Т, не должен быть больше, чем время, за которое уровень жидкости изменится на величину

0Ь между соседними датчиками, и Т, + dh/V, где Ч вЂ” скорость изменения уровня жидкости.

Информация об уровне жидкости в виде двоичного кода записывается с двоичных выходов счетчика 2 и реверсивного счетчика 10 в регистр 11 по импульсу, поступающему на вход записи регистра 11 в тот момент, когда система "опрашивает" датчик, находящийся непосредственно над уровнем жидкости. В этот момент на двоичных выходах реверсивного счетчика 10 содержится информация о номере группы датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости, а на двоичных выходах счетчика 2 содержится информация о номере датчика из этой группы, находящегося непосредственно над уровнем.

Например, количество датчиков в группе п = 1О, выходы двоично-десятичного счетчика 2 использованы в качестве младших разрядов, а выходы двоичного реверсивного счетчика 10 в качестве старших разрядов.При этом информация об уровне жидкости на вы-ходах регистра 11 представляется в двоично-десятичном коде. формула изобретения

Цифровой оптический уровнемер, годержащий генератор импульсов, соединенный со счетчиком, мультиплексор, схему задержки, регистр памяти, излучатель, ш фотоприемников и m датчиков уровня, выполненных в виде последовательно соединенных передающего световода, чувствительного элемента и приемного световода, причем m передающих световодов соединены с одним излучателем, а каждый приемный световод соединен с одним иэ фотоприемников, подключенных к информационным входам мультиплексора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения уровня, в него дополнительно введены l,n — 1) из лучателей и (n -1)ш датчиков уров1372189 соединены с информационными входами

Составитель 10.Мручко

Техред М.дидык Корректор А.Тяско

Редактор И.Николайчук

Заказ 473/34

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 6-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ня, вторая схема задержки, реверсивный счетчик и демультиплексор, выходы которого соединены с излучателями, генератор импульсов подключен к ин5 формационному входу демультиплексора и стробирующему входу мультиплексора, двоичные выходы счетчика соединены с адресными входами демультиплексора и информационными входами регистра памяти, а выход переполнения соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, двоичные выходы которого регистра и адресными входами мультиплексора, выход которого соединен с входом установки режима регистра непосредственно, с входом записи регистра через первую схему задержки и входом обратного счета реверсивного счетчика через последовательно соединенные первую и вторую схемы задержки, причем каждый излучатель оптически связан с каждым фотоприемником посредством одного датчика.