RU2329473C2 - Instrument for level monitoring (level meter) - Google Patents

Instrument for level monitoring (level meter) Download PDF

Info

Publication number
RU2329473C2
RU2329473C2 RU2006121307/28A RU2006121307A RU2329473C2 RU 2329473 C2 RU2329473 C2 RU 2329473C2 RU 2006121307/28 A RU2006121307/28 A RU 2006121307/28A RU 2006121307 A RU2006121307 A RU 2006121307A RU 2329473 C2 RU2329473 C2 RU 2329473C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
trigger
output
meter
counter
Prior art date
Application number
RU2006121307/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006121307A (en
Inventor
Владимир Павлович Марфин (RU)
Владимир Павлович Марфин
Николай Иванович Гамзин (RU)
Николай Иванович Гамзин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР" filed Critical Открытое акционерное общество "ТЕПЛОПРИБОР"
Priority to RU2006121307/28A priority Critical patent/RU2329473C2/en
Publication of RU2006121307A publication Critical patent/RU2006121307A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2329473C2 publication Critical patent/RU2329473C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to instruments for monitoring liquid and loose media levels at stock tanks, in cement industry and elevators, and etc. Substance: instrument includes capacitive sensor, adjustable generator of reference frequency, meters 1 and 2, startup circuits, trigger, microprocessor-based signal processing unit, measuring reference section of known length, adjustable generator for measuring section. Reference section of sensor is connected with reference frequency generator input, while its output is connected with counting input of meter 1. Meter 1 output is linked with setting input 1 of trigger through startup circuit. Trigger output 2 is also connected with adjustable generator 1 input, meter 1 input "Start" and microprocessor input. Measuring electrode of sensor is linked with adjustable generator input of measuring section and its output is connected with counting input of meter 2. Meter 2 output is connected with setting trigger input 2 through startup circuit. Trigger input 1 is linked with adjustable generator input of measuring section and meter 2 input "Start".
EFFECT: improvement of level metering accuracy owing to due account of dielectric properties of sediments.
2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам контроля уровня жидких и сыпучих сред и может быть использовано в товарных парках нефтепродуктов, цементной промышленности, на элеваторах и т.д.The invention relates to devices for controlling the level of liquid and granular media and can be used in oil product stockpiles, cement industry, at elevators, etc.

Известно устройство контроля уровня, содержащее датчик, перестраиваемый генератор, делитель частоты, частотомер [см. авт. св. SU 627342 А с приоритетом от 10.03.1997 г.]. Недостатком данного устройства является низкая точность, связанная с тем, что коэффициент деления является дробной величиной.A level control device is known, comprising a sensor, a tunable generator, a frequency divider, a frequency meter [see author St. SU 627342 A with priority of 03/10/1997]. The disadvantage of this device is the low accuracy associated with the fact that the division ratio is a fractional value.

Также известен емкостной измеритель уровня, содержащий двухэлектродный емкостной датчик, операционный усилитель, стабилизированный источник питания, ждущий мультивибратор и триггер. Первый электрод двухэлектродного емкостного датчика и звено отрицательной обратной обработки связи операционного усилителя соединены с его инвертирующим входом. Звено положительной обратной связи операционного усилителя соединено с его неинвертирующим входом. Второй электрод двухэлектродного емкостного датчика подключен к корпусу. Выход операционного усилителя соединен с входом ждущего мультивибратора и первым входом триггера, а выход ждущего мультивибратора соединен со вторым входом триггера [см. патент RU 2185605 С1 с приоритетом от 20.07.2002].Also known is a capacitive level meter containing a two-electrode capacitive sensor, an operational amplifier, a stabilized power source, a standby multivibrator, and a trigger. The first electrode of the two-electrode capacitive sensor and the negative feedback processing link of the operational amplifier are connected to its inverting input. The positive feedback link of the operational amplifier is connected to its non-inverting input. The second electrode of the two-electrode capacitive sensor is connected to the housing. The output of the operational amplifier is connected to the input of the standby multivibrator and the first input of the trigger, and the output of the standby multivibrator is connected to the second input of the trigger [see patent RU 2185605 C1 with priority of 07/20/2002].

Недостатком указанного устройства является низкая точность измерения, связанная с нестабильностью временной характеристики мультивибратора и нелинейностью выходной характеристики измерителя.The disadvantage of this device is the low measurement accuracy associated with the instability of the temporal characteristics of the multivibrator and the nonlinearity of the output characteristics of the meter.

Наиболее близким к заявленному и выбранным в качестве прототипа является устройство контроля уровня жидкости, в котором двухэлектродная система датчика подключена ко входу генератора перестраиваемой частоты. Выход данного генератора и генератора опорной частоты посредством счетчиков связаны с соответствующими входами третьего счетчика, на выходе которого устанавливается код, пропорциональный величине уровня жидкости. Код далее посредством цифроаналогового преобразователя преобразуется в токовый сигнал и регистрируется блоком индикации [см.патент RU 2004956 С1, заявл. 1991.14.06].Closest to the declared and selected as a prototype is a liquid level control device in which a two-electrode sensor system is connected to the input of a tunable frequency generator. The output of this generator and the reference frequency generator by means of counters are connected to the corresponding inputs of the third counter, the output of which is set to a code proportional to the value of the liquid level. The code is then converted by means of a digital-to-analog converter into a current signal and registered by the display unit [see patent RU 2004956 C1, decl. 1991.14.06].

Недостатком является увеличение погрешности измерения, обусловленное нелинейной зависимостью показаний устройства от наличия отложений измеряемой среды на электродах.The disadvantage is the increase in measurement error due to the nonlinear dependence of the readings of the device on the presence of deposits of the measured medium on the electrodes.

Целью изобретения является создание устройства, обеспечивающего более высокую точность измерения уровня за счет учета влияния диэлектрических свойств отложений измеряемой среды на электродах датчика.The aim of the invention is to provide a device that provides higher accuracy of level measurement by taking into account the influence of the dielectric properties of the deposits of the measured medium on the sensor electrodes.

Это достигается тем, что в устройство контроля уровня жидкости, состоящее из емкостного датчика, первого и второго счетчиков, генератора опорной частоты, выход которого связан со счетным входом первого счетчика, генератора перестраиваемой частоты, ко входу которого подключена измерительная секция датчика, а выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, и блока обработки сигнала, введена непогружаемая в контролируемую среду опорная секция известной длины, отделенная от погружаемой измерительной секции изолятором, и подключенная ко входу генератора опорной частоты, введены схема формирования запуска и вторая схема формирования запуска, триггер, блок обработки сигналов выполнен в виде микропроцессора, вход которого подключен ко второму инвертирующему выходу триггера, при этом выход первого счетчика через схему формирования запуска подключен к первому установочному входу триггера, второй инвертирующий выход триггера подключен также ко входу генератора опорной частоты и входу "ПУСК" первого счетчика, а выход генератора перестраиваемой частоты подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен через вторую схему формирования запуска ко второму установочному входу триггера, первый неинвертирующий выход которого подключен также ко входу генератора перестраиваемой частоты и входу "ПУСК" второго счетчика.This is achieved by the fact that in the device for controlling the liquid level, consisting of a capacitive sensor, first and second counters, a reference frequency generator, the output of which is connected to the counting input of the first counter, a tunable frequency generator, to the input of which a measuring section of the sensor is connected, and the output of which is connected to the counting input of the second counter, and the signal processing unit, a support section of a known length immersed in a controlled environment is introduced, separated from the immersion measuring section by an insulator, and connected referred to the input of the reference frequency generator, a start-up formation circuit and a second start-up formation circuit are introduced, a trigger, the signal processing unit is made in the form of a microprocessor, the input of which is connected to the second inverting output of the trigger, and the output of the first counter through the start-up circuit is connected to the first installation input trigger, the second inverting output of the trigger is also connected to the input of the reference frequency generator and the input "START" of the first counter, and the output of the tunable frequency generator is connected to the counting input of the second counter, the output of which is connected through the second trigger formation circuit to the second installation input of the trigger, the first non-inverting output of which is also connected to the tunable frequency generator input and the "START" input of the second counter.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - эпюры напряжений в контрольных точках данной схемы.Figure 1 presents the structural diagram of the device, figure 2 - plot voltage at the control points of this circuit.

Устройство содержит генератор опорной частоты 1, генератор перестраиваемой частоты 2, первый счетчик 3, схему формирования запуска 5, второй счетчик 4, вторую схему формирования запуска 6, RS-триггер 7, микропроцессор 8, индикатор 9.The device comprises a reference frequency generator 1, a tunable frequency generator 2, a first counter 3, a trigger formation circuit 5, a second counter 4, a second trigger formation circuit 6, an RS trigger 7, a microprocessor 8, an indicator 9.

Емкостной датчик содержит опорную секцию L0 известной длины, непогружаемую в среду, уровень которой измеряется, и измерительную секцию L1, отделенную изолятором от опорной секции L0, подключенной к первому входу генератора опорной частоты 1, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 3. Выход первого счетчика 3 через схему формирования запуска 5 подключен к первому установочному входу триггера 7. Инвертирующий выход триггера связан со вторым входом генератора опорной частоты 1 и входом "ПУСК" первого счетчика 3, а также со входным портом микропроцессора 8. К выходу микропроцессора 8 подключен индикатор 9.The capacitive sensor contains a reference section L 0 of known length, immersed in the medium whose level is measured, and a measuring section L 1 separated by an insulator from the reference section L 0 connected to the first input of the reference frequency generator 1, the output of which is connected to the counting input of the first counter 3 The output of the first counter 3 through the trigger generation circuit 5 is connected to the first installation input of the trigger 7. The inverting output of the trigger is connected to the second input of the reference frequency generator 1 and the “START” input of the first counter 3, as well as to the input one port of microprocessor 8. An indicator 9 is connected to the output of microprocessor 8.

Измерительная секция L1 подключена к первому входу генератора перестраиваемой частоты 2, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика 4. Выход счетчика 4 через вторую схему формирования запуска 6 подключен ко второму установочному входу триггера 7. Неинвентирующий выход триггера 7 подключен ко второму входу генератора перестраиваемой частоты 2 и входу "ПУСК" второго счетчика 4.The measuring section L 1 is connected to the first input of the tunable frequency generator 2, the output of which is connected to the counting input of the second counter 4. The output of the counter 4 through the second trigger formation circuit 6 is connected to the second installation input of the trigger 7. The non-inverting output of the trigger 7 is connected to the second input of the tunable generator frequency 2 and the input "START" of the second counter 4.

Принцип работы устройства заключается в следующем (см. фиг.1 и 2).The principle of operation of the device is as follows (see figures 1 and 2).

Например, на втором входе генератора опорной частоты 1, который подключен к инвертирующему выходу триггера 7, стоит высокий потенциал, разрешающий его работу. (эпюра h). Генератор опорной частоты 1 начинает вырабатывать частотный сигнал с периодом t1, пропорциональным емкости опорной секции (эпюра а). Этот сигнал поступает на двоичный счетчик 3 с коэффициентом деления К1, на выходе которого вырабатываются импульсы (эпюра с) с длительностью Тс=Т2+(t1·K1)/2. В процессе счета импульсов t1 в момент времени (t1·K1)/2 счетчик 3 переполняется, и его выходной сигнал меняется с лог."1" на лог."0". Счетчик 3 продолжает подсчет импульсов t1, и в момент времени (t1·K1) его выходной сигнал меняется с лог."0" на лог."1" и схема формирования запуска 5 выдает импульсный сигнал (эпюра е), который поступает на первый установочный вход триггера 7 и меняет состояние триггера 7 (эпюра g). При этом на прямом выходе g триггера 7 получается сигнал лог."1", разрешающий работу генератора перестраиваемой частоты 2, а на инверсном выходе h триггера 7 получается сигнал лог."0", останавливающий работу генератора опорной частоты 1. С выхода генератора перестраиваемой частоты 2 частотный сигнал (эпюра b) с периодом t2, пропорциональным емкости измерительной секции, поступает на двоичный счетчик 4 с коэффициентом деления К2. На выходе счетчика 4 вырабатываются импульсы (эпюра d) с длительностью Td=T1+(t2·K2)/2. При изменении выходного сигнала счетчика 4 с лог."0" на лог."1", вторая схема формирования запуска 6 выдает импульсный сигнал (эпюра f), который поступает на второй установочный вход триггера 7 и возвращает его в исходное состояние.For example, at the second input of the reference frequency generator 1, which is connected to the inverting output of the trigger 7, there is a high potential allowing its operation. (plot h). The reference frequency generator 1 begins to generate a frequency signal with a period t 1 proportional to the capacitance of the reference section (plot a). This signal is fed to a binary counter 3 with a division coefficient K 1 , the output of which produces pulses (plot c) with a duration T c = T 2 + (t 1 · K 1 ) / 2. In the process of counting pulses t 1 at time (t 1 · K 1 ) / 2, counter 3 overflows, and its output signal changes from log. "1" to log. "0". Counter 3 continues to count pulses t 1 , and at time (t 1 · K 1 ) its output signal changes from log “0” to log “1” and triggering circuit 5 generates a pulse signal (plot e), which arrives to the first installation input of trigger 7 and changes the state of trigger 7 (plot g). In this case, the direct signal g of flip-flop 7 produces a signal log. "1", which allows the operation of the tunable frequency generator 2, and the inverse output h of flip-flop 7 receives a log signal. "0", which stops the operation of the reference frequency generator 1. From the output of the tunable frequency generator 2 frequency signal (plot b) with a period t 2 proportional to the capacitance of the measuring section, is fed to the binary counter 4 with a division coefficient K 2 . The output of the counter 4 produces pulses (plot d) with a duration T d = T 1 + (t 2 · K 2 ) / 2. When the output signal of counter 4 is changed from log. "0" to log. "1", the second trigger formation circuit 6 generates a pulse signal (plot f), which is fed to the second installation input of trigger 7 and returns to its original state.

Таким образом, длительность импульса прямого выхода триггера 7 равна значению T2=t2·K2 (эпюра g), а длительность импульса инверсного выхода триггера 7 равна значению Т1=t1·К1 (эпюра h). Появление отложений контролируемой среды на измерительной и опорной секциях датчика приводит к изменению емкостей этих секций, которое приводит к изменению длительностей импульсов T1 на величину Δτ1 и Т2 на величину Δτ2 (эпюры а, b, g, h). При этом микропроцессор определяет соотношение длительностей T1+Δτ1 и Т2+Δτ2 и производит математические операции по снижению погрешности измерения из-за влияния отложений на показания уровня.Thus, the pulse width of the direct output of trigger 7 is equal to the value of T 2 = t 2 · K 2 (plot g), and the pulse duration of the inverse output of trigger 7 is equal to the value of T 1 = t 1 · K 1 (plot h). The appearance of deposits of the controlled medium on the measuring and supporting sections of the sensor leads to a change in the capacitances of these sections, which leads to a change in the pulse durations T 1 by Δτ 1 and T 2 by Δτ 2 (diagrams a, b, g, h). In this case, the microprocessor determines the ratio of the durations T 1 + Δτ 1 and T 2 + Δτ 2 and performs mathematical operations to reduce the measurement error due to the influence of deposits on the level readings.

Claims (1)

Устройство контроля уровня жидкости, состоящее из емкостного датчика, первого и второго счетчиков, генератора опорной частоты, выход которого связан со счетным входом первого счетчика, генератора перестраиваемой частоты, ко входу которого подключена измерительная секция датчика, а выход которого подключен к счетному входу второго счетчика, и блока обработки сигнала, отличающееся тем, что в датчик введены непогружаемая в контролируемую среду опорная секция известной длины, отделенная от погружаемой измерительной секции изолятором и подключенная ко входу генератора опорной частоты, схема формирования запуска и вторая схема формирования запуска, триггер, блок обработки сигналов выполнен в виде микропроцессора, вход которого подключен ко второму инвертирующему выходу триггера, при этом выход первого счетчика через схему формирования запуска подключен к первому установочному входу триггера, второй инвертирующий выход триггера подключен также ко входу генератора опорной частоты и входу "ПУСК" первого счетчика, а выход генератора перестраиваемой частоты подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен через вторую схему формирования запуска ко второму установочному входу триггера, первый неинвертирующий выход которого подключен также ко входу генератора перестраиваемой частоты и входу "ПУСК" второго счетчикаA liquid level control device consisting of a capacitive sensor, a first and second counters, a reference frequency generator, the output of which is connected to the counting input of the first counter, a tunable frequency generator, to the input of which a measuring section of the sensor is connected, and the output of which is connected to the counting input of the second counter, and a signal processing unit, characterized in that the support section of a known length, immersed in a controlled environment, is introduced into the sensor, separated from the immersion measuring section by an insulator and connected to the input of the reference frequency generator, the trigger generation circuit and the second trigger generation circuit, trigger, the signal processing unit is made in the form of a microprocessor, the input of which is connected to the second inverting output of the trigger, while the output of the first counter through the trigger formation circuit is connected to the first installation input of the trigger , the second inverting output of the trigger is also connected to the input of the reference frequency generator and the "START" input of the first counter, and the output of the tunable frequency generator is connected to Tnom input of the second counter, the output of which is connected via the second circuit to start the formation of the second setting input trigger whose first noninverting output is connected also to the input of the frequency tunable oscillator and input "START" of the second counter
RU2006121307/28A 2006-06-15 2006-06-15 Instrument for level monitoring (level meter) RU2329473C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121307/28A RU2329473C2 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Instrument for level monitoring (level meter)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006121307/28A RU2329473C2 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Instrument for level monitoring (level meter)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006121307A RU2006121307A (en) 2007-12-27
RU2329473C2 true RU2329473C2 (en) 2008-07-20

Family

ID=39018641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006121307/28A RU2329473C2 (en) 2006-06-15 2006-06-15 Instrument for level monitoring (level meter)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329473C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445585C1 (en) * 2010-12-08 2012-03-20 Анатолий Александрович Анашкин Fuel level measuring device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445585C1 (en) * 2010-12-08 2012-03-20 Анатолий Александрович Анашкин Fuel level measuring device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006121307A (en) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0160673B1 (en) An apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture
US7550979B2 (en) System and method for measuring conductivity of fluid
CN101629925A (en) Method and device for measuring the conductivity of a pure or ultrarapture liquid
RU2329473C2 (en) Instrument for level monitoring (level meter)
CN101587150A (en) Solution conductivity measuring method
RU132206U1 (en) DEVELOPMENT OF EXPRESS CONTROL OF OCTAN NUMBER OF GASOLINE
RU2287811C1 (en) Device for express-control of quality of automobile gasoline
CN100427937C (en) Online detecting method for concentration of high concentration acid
GB1174395A (en) Improvements in or relating to Level Indicators
RU2536333C1 (en) Tester with storage of dissipative cg two-terminal networks
RU10464U1 (en) HUMIDITY MEASUREMENT DEVICE
SU435459A1 (en) ELECTRIC CAPACITY LEVEL OF P T B.L "1 ;! п1т.? * г: otpYCH - ^ 'U1 = -i-l; ^ -i ^ uli SUO
RU2647564C1 (en) Method of measuring electric capacity
SU824900A3 (en) Humudity gage
RU2561241C1 (en) Apparatus for real-time gasoline quality control
Kamel et al. Design of a Simple Low-Cost Quartz Crystal Microbalance System
SU1767454A1 (en) Device for measuring electrical parameters of quartz resonators
RU2582487C1 (en) Device for determining concentration of oxygen
RU2207557C1 (en) Device for measurement of gasoline octane number
RU2094791C1 (en) Calibrated solid-electrolyte analyzer
Minaev et al. Method of Electric Capacity Measurement
SU1022033A1 (en) Coulometric analysis device
RU2094792C1 (en) Solid-electrolyte analyzer
RU2027162C1 (en) Density gage of liquid medium and gaseous atmosphere
SU711460A1 (en) Device for determining the quantity of gases dissolved in liquid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090616