Дискретный уровнемер

 

Сетез Севетсиык

Сецывпыстычаскын

Республик

" О Il И С А Н И Е < 898262

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11. 04. 79 (21) 277тт 780/18-10 с присоединением заявки рв (23) ПриоритетОпубликовано 15,01.82. Бюллетень йв 2

Дата опубликования описания 15.01.82 (51)М, Кл.

6 01 F 23/12

Ьсудврвтввнный квмнтвт

СССР ве данам наабрвтвннй и открытнй

- (53) УДК 681.128..3(088.8) произвсдством AH Белорусской ССР (54) ДИСКРЕТНЫЙ УР08НЕМЕР

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам контроля уровня, и может быть использовано для измерения уровня жидкости в сосудах больших размеров.

Известны поплавковые уровнемеры, содержащие расположенные в немагнитной трубе поплавок с постоянным магнитом и вертикально размещенные герконы, которые подключены к регистри« о рующему устройству через преобразователь 1 1).

Недостатком таких уровнемеров является низкая точность измерения при больших диапазонах измерения, обусловленная расстоянием между герконами.

Уменьшение шага дискретности влечет эа собой увеличение числа герконов и выводов из объекта контроля, что значительно усложняет конструкцию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дискретный уровнемер, который содержит поплавок, включающий в себя че2 редующиеся магнитные и немагнитнйе. секции и герконы, расположенные вертикально в немагнитной трубе, сов диненные в группы и подключенные к измерительной схеме. Расстояние между герконами равно h 2nK, где

n = 1, 2, 3....., К " разрешающая способность., Наличие нескольких магнитных секций на поплавке, чередующихся с немагнитными секциями, позволяет повысить точность измерения при одном и том же количестве герконов (2 ).

Однако большое число проводников при значительных величинах тт, подключенных к измерительному преобраэсвателю и необходимым для последовательного опроса всех герконов, значительно усложняет конструкцию уровнемера и снижает надежность.

Цель изобретения - упрощение конструкции, Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем попла898262 вок с чередующимися магнитными и немагнитными секциями, датчики положения поплавка, выполненные в виде герконов и размещенные в немагнитной трубе с определенным шагом, причем их входы объединены s группы, а выходы одноименных контактов каждой группы соединены между собой, измерительный преобразователь, счетчики, генератор, схемы И и триггер, изме- 16 рительный преобразователь выполнен в виде кольцевого регистра сдвига, коммутатора, шифратора, схемы ИЛИ, дешифратора, при этом счетный вход кольцевого регистра сдвига соединен с выходом одной схемы И и со счетным входом счетчика импульсов сдвига, а установленные входы подключены ко входам одноименных контактов каждой группы герконов и ко входам схемы ИЛИ, выход которбй подключен ко входу триггера, выходы кольцевого регистра сдвига соединены через дешифратор сшиф. ратором, вход которого одновременно соединен с управляющим входом генератора, выходы которого подключены к одним входам схем И, их другие входы соединены с выходами триггера, а выход схемы И подключен ко входу счетчика группы, выходы которого через коммутатор соединены со входами групп герконов.

На фиг. 1 представлена структурная схема управления; на фиг. 2 " конструкция поплавка и схема соединения 3S герконов.

Уровнемер содержит поплавок 1 из набора магнитных и немагнитных секций, двигающийся вверх и вниз (с уровнем жидкости) вдоль размещенных вертикал,ьно в немагнитной трубе (не показана), герконов 2, преобразова" . тель 3, s состав которого входит схема ЙЛИ 4, входы которой соединены с выходами одноименных контактов каждой группы герконов и с установочными входами кольцевого регистра сдвига 5, выходы которого соединены с входом дешифратора 6 с последовательно соедиенным шифратором 7, коммута" тором 8, выходы которого соединены с входами групп герконов, триггер 9, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ 4, а прямой и инверсный выходы подключены, соответственно, к схемам И 10 и 11, выход одной из них соединен со счетным входом счетчика импульсов сдвига 12 и со счетным входом кольцевого регистра сдвига 5, выход другой схемы И 11 подключен ко входу счетчика номера группы 13, выходы которого соединены с коммутатором 8, генератор 14, вход соединен с выходом дешифратора 6, а выходы подключены соответственно к схемам,И 10 и

При движении поплавка вверх и вниз с изменением уровня герконы, находя" щиеся в поле действия магнитных участков поплавка, замыкаются. При наличии сигналов опроса групп с коммутатора на выходных шинах а,...,а образуются коды в соответствии с состоянием герконов (замкнут — 2, разомкнут — О).

Поскольку выходы а,.„.,а одновре4 " б менно являются установочными входами кольцевого регистра сдвига, то в последнем устанавливается соответствующий код.

Поплавок не должен опускаться ниже своего начального положения (фиг.2), Замкнутым s начальном положении поп лавка является геркон, соответствующий выходной шине а,так как только этот геркон находится против магнитного участка, следовательно, на этом выходе при опросе будет единица, на остальных выходах а,-... а - нули, в результате в кольцевом регистре сдвига устанавливается код 100000

При движении поплавка вверх от начального положения, коды на выходных шинах изменяются в зависимости от расстояния в единицах разрешающей способности К в соответствии с табл,! (для случая h = 8K, h - 4).

Коды, помещенные в табл.! характеризуются следующими признаками:

1) каждый последующий код отличается от предыдущего на 1 бит, 2) коды не повторяются в одном цикле, 3) пол-. ный цикл кодов повторяется, начиная с уровней 48К, 36К и т.д,, 4) код может быть разбит на 6 колонок, в общем случае число колонок равно числу разрядов кода и числу выходных шин, 5) код в каждой последующей колонке является сдвинутым на один разряд вправо по отношению к одноименному коду в предыдущей когоне, при этом последующий разряд становится на место первого : 100000 (1 колонка), 010000 (2 колонка),001000 (3 колонка) и.т.д., 6) количество разряд ов в коде меньше количества кгдо:- " одной колонке.

5 898

Благодаря признаку, указанному в пункте 5, любой из кодов табл.! может быть приведен к одному из кодов первой колонки (начальных кодов)после установки кольцевого регистра сдви-5 га влево (каждый импульс для сдвига на 1 разряд)для получения одного из кодов первой колонки.

Например, если в кольцевом регистре установится код 100011, соответствующий уровню 38К, то через

4 импульса в кольцевом регистре установится код 111000, соответствующий уровню 6К, причем разность уровней, соответствующая исходному коду и преобразованному в кольцевом регистре сдвига с приходом одного импульса сдвига, составляет величину h.

Таким образом, если в кольцевом М регистре сдвига после опроса комму татором установится код 1000011, то это значит, что поплавок переместился вверх от начального положения на расстояние 6К + 4п, Принадлежность кода к тому или иному циклу учитывается в счетчике ци кло в;

Таким образом, положение поплавка однозначно определяется номером цикла, количеством импульсов сдвига и порядковым номером, в колонке при измерении все эти значения фиксируются в соответствующих счетчиках.

Структура кодов в цикле обуслов- ss лена соотношением длин магнитных и немагнитных участков поплавка. Схема определения этого соотношения приведена в табл. 2.

После установки в нулевое состоя- 4в

we счетчиков 12 и 13, кольцевого регистра сдвига и триггера 9 включается генератр 14, сигналы с которого поступают через схему И 11 на счетчик номера циклов 13. На втором вхо- ц де схемы И в это время раэрещающий потенциал с триггера 9.Под действием сигналов с генератора 14 состояние счетчика номера циклов 13 последовательно изменяется за счет чего с выход дов коммутатора 8 поочередно выходят импульсы опроса группы герконов.

По обнаружению группы, в которой замкнут хотя бы один геркон, сигналом со схемы ИЛИ 4 триггер 9 пере262 б ключается и запрещает прохождение сигналов с генератора на счетчик номера цикла (группы)13 и разрешает прохождение импульсов через схему И 10 на счетчик импульсов сдвига 12 и кольцевой регистр сдвига 5, при этом изменяется состояние счетчика импульсов сдвига 12 и информация, записан ная в кольцевом регистре сдвига 5, сдвигается последовательно влево.

Как только в последнем установится код, являющийся кодом первой колон" ки, с выхода дешифратора 6 поступает сигнал нэ основку генератора 14.

При этом в шифраторе 7 установится порядковый номер кода в колонке, в .счетчике импульсов сдвига 12 количество целых значений h, пройденных поплавком в последнем цикле, в счетчике номера цикла (группы)13номер цикла.

Измерительная схема уровмемера позволяет расшифровать коды, имеющие количество разрядов меньшее числа кодов в колонке, если они обладают признаками, указанными в пунктах 16.

Дешифратор 6 преобразует код в на личие сигнала на одном из его выходов, т.е. каждая комбинация кодов на входе дешифратора соответствует наличию импульсов на одном из его выходов, ШиФратор 7 преобразует сигнал с выхода дешифратора, поступающий на одни из его входов в порядковый номер начального кода.

Таким образом, формирование выходного сигнала включает следующие операции: обнаружение группы с замкнутыми герконами с помощью коммутатора, приведение полученного кода х начальному с помощью кольцевого регистра, определение порядкового номера кода с помощью дешифратора и шифратора.

Предложенное устройство позволяет расшифровать коды, имеющие количество строк большее, чем столбцов, что, в своа очередь, позволяет использовать меньшее количество провод-, ников, поступающее на кольцевой регистр сдвига, что приводит к упроще" нию конструкции их схемы и к увеличению надежности измерений.

898262

Примечание

КОД

12

16

17

18

20

23

Расстояние, пройденное поплавком вверх от начального положения в единицах, К

0101.10

010111

011111

001011

101111

101111

001111

000100

Число в счетчике циклов

Таблица

Начиная с 48 К

96 К и т.д. полный цикл кодов повторяется, число в счетчике групп соответственно увеличивается на 1,2,.:.. и т.д.

1О

898262

Примечание

КОД

26

28

30

32

34

36

1000»

39

41

43

45

47

Расстояние, пройденное поплавками вверх от начального положения в единицах, К

000101

100101

110101

1101 11

100111

000111

I I 0010

111011

1 1 10 l 1

110011

000011

000001

010001

011001

011101

111101

111001

110001

100001

100000

Продолжение табл. I

Число в счетчике циклов

898262

5 столбец

4 столбец

3 столбец

Номер столбца

1 0 О 0 0 0

1 0 1 0 0 0

1 0 1 1 0 0

1 0 1 1

1 1 1 1 1 0

1 1 1 1 0 0

1 1 1 0 О 0

Начальные коды (Ь = 8К) Таблица 2

"Верх поплавка"

898262

Продолжение табл. 2

2 столбец

1ю нНиэ столбе поплавка"

Формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий поплавок с чередующимися магнитными и немагнитными секциями, датчики по" ложения поплавка, выполненные в виде герконов и размещенные в немагнитной трубе с определенным шагом, причем их входы объединены в группы, а выходы одноименных контактов каждой группы объединены между собой, измерительный преобразователь, генератор, счетчики, триггер и схемы И, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции преобразователь выполнен в виде кольцевого регистра сдвига, коммутатора, шифратора, схемы ИЛИ, дешифратора, при этом счетный вход кольцевого регистра сдвига соединен с выходом одной схемы И и со счетным входом счетчика импульсов сдвига, а установочные входы подключены к выходам одноименных контактов каждой группы герконов и ко входам схемы ИЛИ, выход которой подключен ко входу триггера, выходы регистра сдвига соеди ц нены через дешифратор с шифратором, вход которого одновременно соединен с управляющим входом генератора, выходы которого подключены к одним входам схемы И, их другие входы сое" в динены с выходами триггера, а выход второй схемы 4 подключен ко входу счетчика группы, выходы которого через коммутатор соединены со входами групп герконов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 558165, кп. 6 01 F 23/l2,1976..

2. Патент Зеликобритании 11 1ч30307, G 01 F 23/12, 1976(прототип).