RU2772421C1

RU2772421C1 - Detector of the liquid level in the vessel

Info

Publication number: RU2772421C1
Application number: RU2021121894A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Григорьевич Селезнев
Original assignee: Дмитрий Григорьевич Селезнев
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-05-19

Abstract

FIELD: measuring technology.

SUBSTANCE: invention relates to measuring technology, in particular to means for determining the level of liquid in a vessel, for example, a bottle, to control the amount of liquid consumed. The detector of the liquid level in the vessel contains a float 1 with a magnet attached to it 2, threshold magnetic field sensors 3 placed on a rod 4 fixed inside the vessel and passing through a hole in the float 1, a control unit containing a power supply 5, a switch 6, a clock pulse generator 7 and a divider 8 by N of the pulse sequence frequencies, a memory block 9, a calculator 10 of the liquid level in the vessel, a sensor of the angle 11 of vessel deviation from the vertical position, a vibration sensor 12, sensor 13 of opening of the vessel lid, element OR 14, key 15.

EFFECT: simplifying and reducing the peak load on the power source, which makes it possible to use inexpensive compact power sources with limited peak power and extends the service life of the detector without replacing the battery or accumulator.

9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам для определения уровня жидкости в сосуде, например бутылке, для контроля количества израсходованной жидкости.The invention relates to measuring technology, in particular to means for determining the level of liquid in a vessel, such as a bottle, to control the amount of liquid consumed.

Известен определитель уровня жидкости в сосуде, включающий закрепленный на поплавке магнит, размещенные на разных расстояниях от дна сосуда датчики магнитного поля и вычислитель уровня жидкости в сосуде (US 10188230).A liquid level detector in a vessel is known, including a magnet fixed on a float, magnetic field sensors placed at different distances from the bottom of the vessel, and a liquid level calculator in the vessel (US 10188230).

Известный определитель уровня жидкости в сосуде требует для его изготовления достаточно сложных датчиков - измерителей напряженности магнитного поля и преобразования полученных с датчиков аналоговых сигналов в цифровую, необходимую для определения уровня жидкости в сосуде, а также достаточно большого пикового потребления энергии из-за подачи питающего напряжения одновременно на все датчики.The well-known liquid level detector in a vessel requires rather complex sensors for its manufacture - magnetic field strength meters and the conversion of analog signals received from the sensors into digital signals necessary to determine the liquid level in the vessel, as well as a sufficiently large peak energy consumption due to the supply voltage at the same time for all sensors.

Технический результат от использования предлагаемого определителя уровня жидкости в сосуде заключается в его упрощении и снижении пиковой нагрузки на источник питания, что позволяет использовать недорогие компактные источники питания с ограниченной пиковой мощностью и продлевает срок службы определителя без замены батарейки или аккумулятора.The technical result of using the proposed liquid level detector in a vessel is to simplify it and reduce the peak load on the power source, which allows the use of inexpensive compact power sources with limited peak power and extends the life of the detector without replacing the battery or accumulator.

Указанный технический результат достигается тем, что в определитель уровня жидкости в сосуде включающий закрепленный на поплавке магнит, размещенные на разных расстояниях от дна сосуда датчики магнитного поля и вычислитель уровня жидкости в сосуде, введен блок управления, выполненный в виде, обеспечивающем в каждом рабочем цикле последовательное включение N групп датчиков, выходы датчиков, выполненных в виде пороговых датчиков, связаны с соответствующими входами блока памяти, выходы которого связаны с соответствующими входами вычислителя, выполненного в виде, определяющем по окончании каждого рабочего цикла уровень жидкости в сосуде как отношение суммы расстояний от дна сосуда датчиков, зафиксировавших наличие магнитного поля, к количеству этих датчиков, выход вычислителя является выходом определителя уровня жидкости в сосуде, N - натуральное число.This technical result is achieved by the fact that in the liquid level detector in the vessel, which includes a magnet fixed on a float, magnetic field sensors located at different distances from the bottom of the vessel and a liquid level calculator in the vessel, a control unit is introduced, which is made in the form that provides sequential inclusion of N groups of sensors, the outputs of the sensors, made in the form of threshold sensors, are connected to the corresponding inputs of the memory block, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the calculator, made in the form that determines the liquid level in the vessel at the end of each working cycle as the ratio of the sum of distances from the bottom of the vessel sensors that detected the presence of a magnetic field, to the number of these sensors, the output of the calculator is the output of the liquid level detector in the vessel, N is a natural number.

Блок управления может содержать коммутатор, сигнальный вход которого соединен с выходом блока питания, а выходы - с объединенными входами питания соответствующих N групп датчиков, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и через делитель на N частоты импульсной последовательности - с тактовыми входами блока памяти и вычислителя.The control unit may contain a switch, the signal input of which is connected to the output of the power supply, and the outputs - to the combined power inputs of the corresponding N groups of sensors, a clock pulse generator, the output of which is connected to the control input of the switch and through a divider by N of the frequency of the pulse sequence - to the clock inputs memory block and calculator.

Определитель уровня жидкости в сосуде может содержать средства для прекращения его работы при превышении заданного угла отклонения сосуда от вертикального положения, при превышении заданного уровня вибрации сосуда.The liquid level detector in the vessel may contain means for stopping its operation when a predetermined angle of deviation of the vessel from the vertical position is exceeded, when a predetermined level of vessel vibration is exceeded.

Датчики магнитного поля могут быть размещены на закрепленном внутри сосуда стержне, проходящем через отверстие в поплавке.The magnetic field sensors can be placed on a rod fixed inside the vessel and passing through a hole in the float.

Определитель уровня жидкости в сосуде может содержать 6 групп датчиков магнитного поля по 5 датчиков в каждой.The liquid level detector in the vessel can contain 6 groups of magnetic field sensors, 5 sensors each.

Сосуд может быть выполнен в виде бутылки.The vessel can be made in the form of a bottle.

Стержень может быть прикреплен к внутренней стороне крышки сосуда.The rod may be attached to the inside of the lid of the vessel.

В случае прикрепления стержня к внутренней стороне крышки сосуда определитель уровня жидкости в сосуде может содержать средство для прекращения его работы при открывании крышки сосуда.If the rod is attached to the inside of the vessel lid, the vessel liquid level detector may comprise a means for stopping its operation when the vessel lid is opened.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемого определителя уровня жидкости в сосуде, на фиг. 2 - конструкция сосуда в разрезе.In FIG. 1 shows a functional electrical diagram of the proposed liquid level detector in a vessel, Fig. 2 - vessel design in section.

Определитель уровня жидкости в сосуде содержит поплавок 1 с закрепленным на нем магнитом 2, пороговые датчики 3 магнитного поля, размещенные на закрепленном внутри сосуда и проходящем через отверстие в поплавке 1 стержне 4, блок управления, содержащий блок питания 5, коммутатор 6, генератор 7 тактовых импульсов и делитель 8 на N частоты импульсной последовательности, блок памяти 9, вычислитель 10 уровня жидкости в сосуде, датчик угла 11 отклонения сосуда от вертикального положения, вибродатчик 12, датчик открывания 13 крышки сосуда, элемент ИЛИ 14, ключ 15.The liquid level detector in the vessel contains a float 1 with a magnet 2 fixed on it, threshold sensors 3 of the magnetic field placed on a rod 4 fixed inside the vessel and passing through a hole in the float 1, a control unit containing a power supply 5, a switch 6, a clock generator 7 pulses and a divider 8 by N of the frequency of the pulse sequence, a memory block 9, a calculator 10 of the liquid level in the vessel, an angle sensor 11 of the deviation of the vessel from the vertical position, a vibration sensor 12, a sensor for opening the vessel lid 13, an OR element 14, a key 15.

Определитель уровня жидкости в сосуде работает следующим образом.The liquid level detector in the vessel works as follows.

Импульсы с выхода генератора 7, поступая на управляющий вход коммутатора 6, подают питающее напряжение поочередно на N групп пороговых датчиков 3 таким образом, что каждый импульс приводит в рабочее состояние только одну группу пороговых датчиков 3, оставляя прочие группы в нерабочем состоянии. Сигналы с пороговых датчиков 3, зафиксировавших превышение заданной величины порога напряженностью магнитного поля, создаваемого магнитом 2, поступают в блок памяти 9. Величина порога задается не более такой, при которой любой из датчиков 3 может зафиксировать наличие магнитного поля при любом расположении магнита 2.The pulses from the output of the generator 7, arriving at the control input of the switch 6, supply voltage alternately to N groups of threshold sensors 3 in such a way that each pulse brings into operation only one group of threshold sensors 3, leaving the other groups inoperative. The signals from the threshold sensors 3, which have recorded the excess of the predetermined value of the threshold by the strength of the magnetic field created by the magnet 2, enter the memory block 9. The threshold value is set no more than such that any of the sensors 3 can detect the presence of a magnetic field at any location of the magnet 2.

Запомненные в блоке памяти 9 сигналы поступают на входы вычислителя 10, определяющего уровень жидкости в сосуде как отношение суммы расстояний от дна сосуда датчиков, зафиксировавших наличие магнитного поля, к количеству этих датчиков, завершая первый рабочий цикл.The signals stored in the memory block 9 are fed to the inputs of the calculator 10, which determines the liquid level in the vessel as the ratio of the sum of the distances from the bottom of the vessel of the sensors that detected the presence of a magnetic field to the number of these sensors, completing the first working cycle.

Импульсы с выхода генератора 7 после деления частоты их последовательности на N в делителе 8 (или непосредственно с выхода генератора 7) поступают на тактовые входы блока памяти 9 и вычислителя 10, стирают полученную информацию, завершая рабочий цикл, и начинают новый рабочий цикл. Рабочие циклы повторяются непрерывно.The pulses from the output of the generator 7 after dividing the frequency of their sequence by N in the divider 8 (or directly from the output of the generator 7) arrive at the clock inputs of the memory block 9 and the calculator 10, erase the information received, completing the work cycle, and start a new work cycle. The work cycles are repeated continuously.

Во избежание учета результатов измерений, не соответствующих действительности, и для экономии энергии определитель уровня жидкости в сосуде прекращает работу при наступлении по меньшей мере одной из следующих ситуаций:To avoid taking into account measurement results that do not correspond to reality, and to save energy, the liquid level detector in the vessel stops working when at least one of the following situations occurs:

- превышение заданного угла отклонения сосуда от вертикального положения;- exceeding the specified angle of deviation of the vessel from the vertical position;

- превышение заданного уровня вибрации сосуда;- exceeding the specified level of vibration of the vessel;

- открывание крышки сосуда с прикрепленным к ее внутренней стороне стержнем (при извлечении стержня размещенные на нем датчики 3 изменяют свое положение относительно сосуда).- opening the lid of the vessel with a rod attached to its inner side (when the rod is removed, the sensors 3 placed on it change their position relative to the vessel).

Прекращение работы происходит по сигналам с выходов датчика угла 11, вибродатчика 12, датчика открывания 13, поступающим через элемент ИЛИ 14, на управляющий вход ключа 15, изначально замкнутого, но разрывающего связь между тактовыми входами блока памяти 9 и вычислителя 10 и выходом делителя 8 (или выходом генератора 7, в случае подключения ключа 15 к его выходу).The termination of operation occurs by signals from the outputs of the angle sensor 11, the vibration sensor 12, the opening sensor 13, coming through the OR element 14, to the control input of the key 15, which is initially closed, but breaks the connection between the clock inputs of the memory block 9 and the calculator 10 and the output of the divider 8 ( or the output of the generator 7, if the key 15 is connected to its output).

Результаты определения уровня жидкости в сосуде могут отображаться на встроенном в определитель индикаторе или передаваться на другое устройство, например смартфон или компьютер.The results of determining the liquid level in the vessel can be displayed on the indicator built into the determinant or transmitted to another device, such as a smartphone or computer.

Claims

1. A liquid level detector in a vessel, including a magnet fixed on a float, magnetic field sensors located at different distances from the bottom of the vessel, and a liquid level calculator in the vessel, characterized in that a control unit is introduced, made in the form that provides sequential switching on in each operating cycle N groups of sensors, the outputs of the sensors, made in the form of threshold sensors, are connected to the corresponding inputs of the memory block, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the calculator, made in the form that determines the liquid level in the vessel at the end of each working cycle as the ratio of the sum of distances from the bottom of the sensor vessel , having fixed the presence of a magnetic field, to the number of these sensors, the output of the calculator is the output of the liquid level detector in the vessel, N is a natural number.

2. The liquid level detector in the vessel according to claim 1, characterized in that the control unit contains a switch, the signal input of which is connected to the output of the power supply, and the outputs are connected to the combined power inputs of the corresponding N groups of sensors, a clock pulse generator, the output of which is connected to the control input of the switch and through the divider by N of the frequency of the pulse sequence - with the clock inputs of the memory unit and the calculator.

3. A liquid level detector in a vessel according to claim 1 or 2, characterized in that a means is introduced to stop its operation when a predetermined angle of deviation of the vessel from the vertical position is exceeded.

4. Determinant of the liquid level in the vessel according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that a means is introduced to stop its operation when a predetermined level of vessel vibration is exceeded.

5. Determinant of the liquid level in the vessel according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the magnetic field sensors are placed on a rod fixed inside the vessel, passing through a hole in the float.

6. Determinant of the liquid level in the vessel according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that it contains 6 groups of magnetic field sensors, 5 sensors each.

7. Determinant of the liquid level in the vessel according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the vessel is made in the form of a bottle.

8. Determinant of the liquid level in the vessel according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the rod is attached to the inside of the vessel lid.

9. A liquid level detector in a vessel according to claim 8, characterized in that a means is introduced to stop its operation when the vessel lid is opened.