SU1002842A1 - Дискретный емкостной уровнемер - Google Patents

Description

() ДИСКРЕТНЫЙ .ЕМКОСТНОЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, более конкретно - к приборам дл  измерени  уровн  жидкостей в резервуарах посредством емкостных датчиков, и может найти применение дл  измерени  и сигнализации уровн  при значительной скорости его измерени .

Известны устройства дл  измерени  уровн , содержащие группу емкостных датчиков, св занных через коммутатор с устройствами сравнени , тактовый генератор, подключенный через ключ к счетчику импульсов 1J.

Недостатком этих устройств  вл етс  низкое быстродействие измерени  уровн , вызванное циклическим режимом его работы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  уровнемер, содержащий группу емкостных датчиков, расположенных в пределах измер емого уровн , верхний

и нижний компенсационные датчики,. .Подключенные к коммутатору, генератор , сравнивающее устройство, на входы которого подключены вычитающее устройство и блок формировани  опорного напр жени , соединенные входами с коммутатором и верхним и нижним компенсационными датчиками соответственно, и последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, реверсивный счетчик, подключенный к коммутатору, и цифровое отсчетное устройство ГZl.

Недостатком известного уррвнеме ,5 ра  вл етс  низкое быстродействие измерени  уровн , обусловленное цик-лическим режимом работы.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  измерени  уровн .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в уровнемер введены последовательно соединенные дополнительные вычитающее и сравнивающее устройства, включенные между двум  соседними кон тактами коммутатора и ключом, и инвертор , включенный между сравнивающим устройством и реверсивным счетчи ком, причем дополнительное«гсравниваю щее устройство соединено с формирователем опорного напр жени , а выход сравнивающего устройства - с вхо дом реверсивного счетчика. На чертеже представлена схема дискретного емкостного уровнемера. Верхний компенсационный датчик 1, наход щийс  вне пределов измер емого уровн , группа 2 емкостных датчиков и нижний компесационный датчик 3, на ход щийс  в измер емой жидкости, под ключены одними выводами к выходу генератора k напр жени . Вторые выводы датчиков подключены к входам коммутатора 5, который выполнен в виде двух спаренных переключателей. Выход коммутатора, св занный с нижним из двух подключенных датчиков, соединен с первыми входами основного 6 и дополнительного 7 вычитающих устройств . «Второй вход устройства 6 св зан с верхним компенсационным датчиком а второй вход устройства 7 соединен через коммутатор с тем из двух подключенных датчиков, который расположен выше. Нижний компенсационный датчик 3 св зан с входом блока 8 фор мировани  опорного напр жени , выxoд которого соединен с одним из вхо дов сравнивающего устройства 9, второй вход которого подключен к выходу вычитающего устройства 6. Выход сравнивающего устройства 9 св зан с входом инвертора 10. В состав уровнемера вход т также тактовый генератор 11, дополнительное сравнивающее устройство 12, входы которого подключены к выходам вычитающего устройства 7 и блока 8 формировани  опорного напр жени , а выход - к управл ющему входу ключа 13- Счетный вход реверсивного счетчика через ключ св зан с тактовым генератором 11 , управл ющие его входы соединены с выходами сравнивающего устройства 9 и инвертора 10. Выходы реверсивного счетчика подключены к цифровому отсчетному устройству 15 и управл ющему входу коммутатора 5. Уровнемер работает следующим образом . При протекании электрического то ка от генератора А через емкостные датчики, сигналы на входах вычитающих устройств 6 и 7 пропорциональны емкост м соответствующих датчиков, Подключенных к этим входам. Емкости же погруженных в жидкость датчиков можно представить в виде суммы начальной емкости, равной емкости верхного компенсационного датчика, и приращени  емкости за счет погружени  датчика в измер емую среду, которое очевидно пропорционально изменению диэлектрической проницаемости среды и степени р погружени  датчика, равной отношению длины погруженной части датчика к всей его длине. Напр жени  на выходе вычитающих устройств можно представить выражени ми: и R /., д€ , (1) и (/,), (2) где и и и - напр жение соответственно на выходах устройств 6 и 7; k, ka - посто нные коэффициенты; л и |.. степени погружени  соответственно нижнего и верхнего датчиков, подключенных через коммутатор к входам вычитающих устройств; разность диэлектрических проницаемостей измер емой среды и воздуха. Блок формировани  опорного напр жени  преобразует изменение диалектрической проницаемости AS в пропорциональное изменение напр жени , поэтому напр жение U на выходе этого блока Up . (3) Состо ни  сравнивающих устройств 9 и 12 определ ютс  соотношением напр жений , определ емых выражени ми (1-3), поступающих на входы этих устройств. При выполнении условий U ,v U и , .сигналы на выходах сравнивающих устройств соответствуют логической единице. Исход  из выражений (1-3), последние услови  можно записать в виде V откуда следует, что сигнал логической единицы на выходе устройства 9 будет при степени погружени  нижнего из подключенных датчиков меньшей определенного значени , определ емого выбором коэффициентов k и k. При этом дл  обнаружени  уровн  необходим переход ламелей коммутатора вниз. Поэтому сигнал с выхода устройства 9, поступа  на управл ющий вход реверсивного счетчика ТА, устанавливает последний в направлении обратного счета. Условие (5) соблюдаетс  при разности степеней погруже ни  двух подключенных датчиков меньшей значени ,определ емого коэффициентами k.-j и к2. Это возможно как при степени погружени  l. , и пустом верхнем датчике ift 0; l.,, (7) и заполненном датчике у ) В обоих этих случа х необходимо изменение положени  ламелей коммутатора , управл емого реверсивным счетчиком . Это достигаетс  подачей разрешающего сигнала с выхода сравниваю щего устройства 12 на управл ющий вход ключа 13, который в этом-случае пропускает импульсы тактового генера тора 11 на счетный вход реверсивного счетчика 1. Сигнал логического нул  на выхо де сравнивающего устройства 9 будет при погружении нижнего из подключенных датчиков выше определенного предела (Р)/kg/k i) . Сигнал с выхода инвертора 10 в этом случае устанавливает реверсивный счетчик k в направ лении пр мого счета. Запрещающий сиг нал с выхода сравнивающего устройства 12 поступает на вход ключа 13 при выполнении условий: p,7/kp/k2i (8) ,f1-kc/ka 9) Таким образом,, при включении прибора осуществл етс  переключение ламелей коммутатора посредством счетчика 1 до тех пор, пока к вычитающим устройствам не будут подключены два датчика, в пределах которых нахо дитс  измер емый уровень. При этом допустимые пределы определ ютс  усло ви ми (8) и (9), а правильное направление счета счетчика I при нарушении этих условий устанавливаетс  посредством устройства 9 и инвертора 10. При понижении уровн  (в пределах подключенных датчиков) ниже значени  kQ/k ocyщecтвл eтc  переключение коммутатора на одни шаг вниз и уменьшение показаний счетчика 1А на единицу. Дл  правильного выбора направлени  счета коэффициенты k/i и k 2. выбраны из услови  синхронного выполнени  условий (А ) и (6), т.е. При повышении уровн  выше предела , определ емого условием С 9), осуществл етс  переход коммутатора на шаг вверх и увеличение показаний счетчика 1. Дл  обеспечени  устойчивой рабо ты уровнемера необходимо, чтобы переключение коммутатора после попадани  уровн  в пределы неустойчивости , определ емые одним из условий (fi) или ( ) , обеспечивало выход из этих пределов. Дл  этого должно соблюдатьс  условие: LO IОткуда находим соотношение между коэффициентами .5Формула изобретени  Дискретный емкостной уровнемер, содержащий группу емкостных датчиков , расположенных в пределах измер емого уровн , верхний и нижний компенсационные датчики, подключенные к коммутатору, генератор, сравнивающее устройство, на входы которого подключены вычитающее устройство и блок формировани  опорного напр же .ни , соединенные входами с коммутатором и верхним и нижним компенсационными датчиками соответственно, и последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, реверсивный счетчик, подключенный к коммутатоРУ , и цифровое отсчетное устройство, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  измерений, в уровнемер введены последовательно соединенные дополнительные вычитающее и сравнивающее устройства, включенные между двум  соседними контактами коммутатора и ключом, и инвертор, включенный между сравнивающим устройством и реверсивным счетчиком, причем дополнительное сравнивающее устройство соединено с формирователем опорного

напр жени , а выход сравнивающего устрбйства - с входом реверсивного счетчика.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.За вка Франции Н 22675 1,

кл. 601F 23/26, опублик. 12.12,75.

2.За вка Великобритании

N 1395573, кл. G01F 23/26, опублик, 12.05.75 (прототип).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Дискретный емкостной уровнемер, содержащий группу емкостных датчиков, расположенных в пределах измеряемого уровня, верхний и нижний компенсационные датчики, подключенные к коммутатору, генератор, сравнивающее устройство, на входы которого подключены вычитающее устройство и блок формирования опорного напряжения, соединенные входами с коммутатором и верхним и нижним компенсационными датчиками соответственно, и последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, реверсивный счетчик, подключенный к коммутатору, и цифровое отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, в уровнемер введены последовательно соединенные дополнительные вычитающее и сравнивающее устройства, включенные между двумя соседними контактами коммутатора и ключом, и инвертор, включенный между сравнивающим устройством и реверсивным счетчиком, причем дополнительное сравнивающее устройство соединено с формирователем опорного

   1002842 8 напряжения, а выход сравнивающего устрбйства - с входом реверсивного счетчика.