Дискретный уровнемер

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах. Дискретный уровнемер содержит поплавок с постоянным магнитом, вертикально расположенную немагнитную трубу, геркон, показывающий прибор, управляющий микроконтроллер, реверсивный двигатель, дискретный датчик угла поворота, барабан с винтовой поверхностью, трос с немагнитным грузом, фотодатчики начала отсчета и срабатывания контактов геркона, опорную пластину, дополнительный постоянный магнит, немагнитный ограничитель, шторки. Поплавок с постоянным магнитом размещен на немагнитной трубе. Трос выполнен из гибкого проводника, одним концом закреплен на барабане и установлен внутри немагнитной трубы. Дополнительный магнит и немагнитный ограничитель жестко закреплены на нижнем конце немагнитной трубы. Шторки свободно установлены на верхнем конце трубы. Управляющий микроконтроллер соединен с реверсивным двигателем и фотодатчиками. Контакты геркона соединены с тросом. Технический результат состоит в уменьшении погрешности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах.

Известен дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, размещенные на вертикально расположенной немагнитной трубе герконы, регистрирующий прибор (А.с. СССР 614332, кл. G 01 F 23/12).

Недостатком этого уровнемера является низкая точность, сложность конструкции и недостаточная надежность из-за наличия большого количества магнитоуправляемых контактов (герконов), шифратора и дешифратора. При близком расположении один от другого магнитоуправляемых контактов магнитный поток постоянного магнита может замкнуть сразу несколько из них, что приведет к погрешности измерения уровня жидкости.

Известен дискретный уровнемер, содержащий поплавок с магнитами и герконы, немагнитную направляющую трубу, показывающий прибор (А.с. СССР 1325982, кл. G 01 F 23/74).

Недостатком данного уровнемера является низкая точность определения уровня и малый диапазон измерения. При расположении герконов на близком расстоянии один от другого уменьшится диапазон измерения и происходит возрастание погрешности, так как поле постоянного магнита воздействует на герконы из соседних групп.

При расположении герконов один от другого на расстоянии, например, 10 см и более диапазон измерения увеличивается от 160 см и более. В этом случае при расположении постоянного магнита между герконами его магнитный поток не воздействует ни на один из герконов, что приводит к потере информации.

Наиболее близким по своей технической сущности является дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, размещенные на вертикально расположенной немагнитной трубе геркон и показывающий прибор (RU 2135961 С1, 27.08.1999, G 01 F 23/74).

Недостатком данного уровнемера является высокая погрешность измерения из-за возможности срабатывания одновременно двух герконов при их попадании одновременно в поле действия магнита (магнитное поле).

Задачей настоящего изобретения является уменьшение погрешности измерения.

Настоящая задача решается тем, что дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, размещенные на вертикально расположенной немагнитной трубе геркон и показывающий прибор, дополнительно снабжен управляющим микроконтроллером, реверсивным двигателем, дискретным датчиком угла поворота, барабаном с винтовой поверхностью, тросом, выполненным из гибкого проводника с немагнитным грузом и установленным внутри немагнитной трубы, фотодатчиками начала отсчета и срабатывания контактов геркона, опорной пластиной, дополнительным постоянным магнитом и немагнитным ограничителем, жестко закрепленными на нижнем конце немагнитной трубы шторками, свободно установленными на верхнем конце трубы, при этом трос одним концом закреплен на барабане, управляющий микроконтроллер соединен с реверсивным двигателем и фотодатчиками, а контакты геркона - с тросом.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого уровнемера.

Дискретный уровнемер содержит немагнитную трубу 1, нижний конец которой герметично закрыт, поплавок 2 с постоянным кольцевым магнитом 3, который установлен на трубе 1, трос 4, выполненный из гибкого проводника, геркон 5, контакты которого соединены с тросом 4, немагнитный груз 6 натяжения троса 4, дополнительный постоянный магнит 7, жестко закрепленный на нижнем конце трубы 1, немагнитный ограничитель 8 хода поплавка, смонтированный на нижнем конце трубы 1, показывающий прибор 9 (микроконтроллер с интерфейсом RS-485), реверсивный двигатель 10, дискретный датчик угла поворота 11, барабан 12 с винтовой образующей поверхностью, ввинченный в опорную пластину 13, фотодатчик-транслятор 14 срабатывания контактов геркона 5, фотодатчик начала отсчета 15 и шторку 16, установленную на верхнем конце трубы 1 с возможностью ее вертикального перемещения.

Дискретный уровнемер работает следующим образом.

При пустой емкости поплавок 2 с постоянным магнитом 3 находится на ограничителе 8 хода поплавка под действием собственного веса. При этом трос 4 намотан на барабан 12 в один слой, шторка 16 приподнята грузом 6 так, что перекрывает световой поток фотодатчика 15 и электрический сигнал с его выхода не поступает на вход микроконтроллера 9. В этом случае цифровой индикатор микроконтроллера 9 показывает "0".

При поступлении жидкости в емкость поплавок 2 с магнитом 3 перемещаются жидкостью вверх по трубе 1. Одновременно с этим с пульта оператора (или по внутреннему таймеру) на микроконтроллер 9 поступает сигнал, включается реверсивный двигатель 10 и трос 4 разматывается с барабана 12 и грузом 6 перемещается вниз вдоль трубы 1. В момент начала разматывания троса 4 с барабана 12 шторка 16 опускается и фотодатчик 15 дает разрешение на счет импульсов от дискретного датчика 11 угла поворота. Счет импульсов микроконтроллера 9 происходит до момента замыкания контактов геркона 5 постоянным магнитом 3, который находится на поплавке 2 на уровне жидкости. После этого происходит фиксация результатов отсчета. В момент замыкания контактов геркона 5 включается фотодатчик-транслятор 14 и электрический сигнал с его выхода поступает на вход микроконтроллера 9. Таким образом происходит измерение высоты L_n от верхней части емкости до поверхности жидкости.

Определение уровня жидкости L_ж в емкости производится из условия L = L_e - L_n, где L_e - высота емкости.

Вычисления выполняет микроконтроллер 9 и результат отображается на цифровом табло.

При работе уровнемера в режиме сканирования реверсивный двигатель 10 меняет направление вращения и геркон 5 перемещается вверх до размыкания его контактов. Затем двигатель вновь меняет направление вращения и геркон 5 опускается вниз до замыкания его контактов и цикл снова повторяется. Таким образом, геркон 5 совершает колебательные движения у поверхности жидкости. Направление счета импульсов от датчика угловых перемещений 9 в процессе движения геркона 5 совпадает с направлением его движения (вниз +1, вверх -1). При вращении барабана 12 трос 4 равномерно наматывается (разматывается) на винтовую поверхность барабана в один ряд. Барабан 12 расположен в отверстии пластины 13, находится в ней в винтовом зацеплении. При вращательном движении барабан 12 совершает и осевое перемещение на величину, равную толщине троса, обеспечивая его расположение по центру трубы 1.

При перемещении геркона 5 из верхнего положения трубы 1 до замыкания его контактов магнитом 7 с датчиком угловых перемещений 11 поступают электрические импульсы на микроконтроллер 9. Этим обеспечивается калибровка уровнемера, исключающая погрешность измерения из-за уменьшения радиуса барабана 12, то есть из-за уменьшения длины окружности барабана.

Информация об измеренном уровне с микроконтроллера 9 может быть передана для дальнейшей обработки на компьютер.

Уровнемер исключает дополнительную погрешность измерения за счет дополнительного магнита и немагнитного ограничителя, которые установлены на нижнем конце трубы.

Уровнемер надежен в работе из-за простоты и технологичности конструкции.

Формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, размещенные на вертикально расположенной немагнитной трубе, геркон и показывающий прибор, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен управляющим микроконтроллером, реверсивным двигателем, дискретным датчиком угла поворота, барабаном с винтовой поверхностью, тросом, выполненным из гибкого проводника с немагнитным грузом и установленным внутри немагнитной трубы, фотодатчиками начала отсчета и срабатывания контактов геркона, опорной пластиной, дополнительным постоянным магнитом и немагнитным ограничителем, жестко закрепленными на нижнем конце немагнитной трубы, шторками, свободно установленными на верхнем конце трубы, при этом трос одним концом закреплен на барабане, управляющий микроконтроллер соединен с реверсивным двигателем и фотодатчиками, а контакты геркона - с тросом.

РИСУНКИ

Рисунок 1