SU1010469A1

SU1010469A1 - Radio wave level indicator

Info

Publication number: SU1010469A1
Application number: SU813285396A
Authority: SU
Inventors: Владимир Леонтьевич Фрумович; Александр Вениаминович Галюс
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1981-05-08
Publication date: 1983-04-07

Description

дул тора подключен к генератору, а л посредством шестой схемы И соедиинверсный выход триггера блока управ- йены со счетным входом реверсивного ,лёни генератором и выход формировате- счетчика. «The puller is connected to the generator, and l by means of the sixth circuit And the coupling inverter output of the trigger of the control unit with the counting input of the reversible one, the generator by the generator and the output of the counter- meter. "

10101 6910101 69

Изобретение относитс к тракторному и сельхозмашиностроению, а более точно к устройствам дистанционного контрол технологических процессов, уровнемерам. Известен уровнемер, используемый в качестве датчика высоты положени рабочих органов свеклоуборочной машины относительно подстилающей поверхности земли, содержащий генератор сиг налов, передаюи ий тракт с ответвителем , приемный тракт, передающую и при емную антенны и схему измерени на .пр женности пол . Этот датчик уровн использует высокочастотное поле, а точнее сто чую волну, возникаЮ111ую меж ду излучателем установленным на агрегате и объектом, землей или свеклой. Известный уровнемер определ ет наличие корнеклубнеплодов на фоне пол по изменению рассто ни (параметров отражающей поверхности земли или свек лы). Изменение параметров отражающей поверхности эквивалентно изменению рассто ни (фазы отраженного сиг нала) tilНедостатком устройства вл етс не однозначность измерений, определ ема периодичностью временного и пространственного изменени электромагнитного пол сто чей волны, неопределенностью направлени ее перемещени (приближени или удалени ). Использование пр молинейного участка полуволны ограничивает диапазон измер емых рассто ний, ухудшает точность измерений и не избавл ет от неоднозначности Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс радиоволновым уровнемер, содержащий генератор сигналов, приемо-передаюи ую антенну, к измерительной линии которой подключены устройства измерени напр женности пол , св занные с устройством логической обработки сигналов и реверсивный счетчик . 2 J. Однако известное устройство не обеспечивает достаточные эффективность , надежность и точность измереНИИ вследствие того, что напр женность пол измер ют в трех точках сто чей волны, сравнивают разность значений пол в средней и двух крайних точках и производ т логическую обработку результатов сравнени сигналов , а основой логической обработки сигналов вл етс последовательность чередовани знака результирующих напр женностей пол , получаемых в результате сравнени его значений в указанных выше точках. Функционирование устройства может быть нарушено, если амплитудные характеристики детекторов не сопр жены , так как принцип действи устройства основан на сравнении абсолютных значений пол в трех точках, в которых осуществл етс отбор мощности. Разв зка этих точек и работа без искажени волны возможна при зйачительных потер х энергии. Целью изобретени вл етс повышение эффeктивнoctи, надежности и точности измерени .уровн . Поставленна цель достигаетс тем, что коротковолновый уровнемер снабжен блоком управлени генератором, содержащим триггер и модул тор, а устройство логической обработки сигнала св зано с реверсивным счетчиком с образованием схемы счета числа прошeдuJиx полуволн, причем устройства измерени напр женности пол выполнены в виде схем определени минимумов перемещающейс сто чей волны, измерительна лини - в виде раздельных передающего с ответвителем и приемного трактов, схема счета числа прошедших полуволн содержит счетные триггеры, схемы И, схему ИЛИ, RS-триг геры, формирователь и реверсивный счетчик, причем передающий тракт с ответвителем на входе соединен с генератором сигналов, а на выходе - с антенной, приемный тракт св зан с одной стороны с антенной, а с другой с ответвителем приемного тракта, входы первого и второго устройств измерени напр женности пол соединены с приемным трактом в двух точках с определенной разностью фаз выход первого устройства измерени напр женности пол соединен со счетным входом первого счётного триггера, счетным входом первого RS-триггёра и посредством первой схемы И со счетным входом второго ,RS-тpиггepia, выход второго устройства измерени напр женности св аан со счетным входом второго счетного триггера, установочным входом первого RS-триггера и посредством вто . рой схемы И с установочным входом вто рого RS-триггера, пр мой выход триггера схемы управлени соединен с модул тором и входами первой и второй схем И пр мой и инверс ные выходы пер вого RS-триггера подключены соответст венно к входам третьей и четвертой схем И, а пр мой и инверсный выходы второго R$-тpиггepa. св заны сооветственно с входами третьей и четвертой схем И, при этом выходы указанных схем И посредством схемы ИЛИ подключены к управл юи ему входу реверсивного счетчика, а выходы счетных триг1;еров соединены с п той схемой И, выход которой подключен к вход формировател и установочным входамiсчетны триггеров, выход формироватеТч св зан со счетным входом триггера блока управлени генератором, выход модул тора подключен к генератору, а инверсный выход триггера блока управлени генератором и выход формировател посредством шестой схемы И соединены co счетным входом реверси ёного счетчика. На чертеже изображена функциональна схема уровнемера. Уровнемер содержит генератор 1 сиг налов, передаю1ций 2 с ответвитёлем и приемный 3 тракты, передающую t и при емную 5 антенны, первую 6 и вторую 7 схемы измерени напр женности пол , схему 8 управлени и схему 9 счета числа пpouJeдшиx полуволн. Схема 8 управлени содержит триггер 10 запуска и срыва режима изменени частоты генератора и модул тор 11. Схема 9 счета числа прошедших полуволн содержит первый 12 и второй 13 счетные триггеры , первый 1 и второй 15 RS-триггеры , первую 16, вторую 17, третью 18 четвертую 19, п тую 20 и шестую 21 схемы И, схему ИЛИ 22, формирователь 23 и реверсивный счетчик 2. Передающа и приемна 5 антенны соединены с передающим 2 и .приемньол 3 трактами. Приемный 3 тракт соединен 10 94 со схемами 6 и 7 (определени минимумов сто чей волны в точках с разностью фаз ДУ о). Выходы каждой из схем 6 и 7 соединены со счетньми входами счетных триггеров 12, 13 и счетнь1м и установочным входами первого RS-триггёра lA, а также через И 16 и 17 со счетным и установочным входами второго RS-триггера 15. Вторые входы схем И 16, 17 и вход модул тора 11 соединены с выходом схемы 8 управлени , а точнее - с выходом триггера 10. Выходы RS-триггеров и 15 попарно соединены с входами схем И 18 и 19, выходы которых через схему ИЛИ 22 подключены к управл ющему входу реверсивного счетчика 2k, выходы счетных триггеров 12 и 13 соединены через схему И20 с входом формировател 23 и установочными входами счетных триггеров 12 и 13, а выход формировател соединен со счетным входом триггера 10 схемы управлени . Выход модул тора 11 сЬединён с генератором 1сигналов, второй выход триггера 10 и выход формировател 23 мерез схему И 21 соединены с входом реверсивного счетчика 2Ц. Уровнемер работает следующим образом ., Уровнемер располагаетс над объектом , изменение рассто ни до которого надлежит измер ть. Сигнал от генератора 1 через передающий тракт 2 и передащую антенну излучаетс в пространство, достигает объекта,.переотражаётс обратно, принимаетс приемной антенной 5, п(Х)ходит приемный тракт 3 и поглощаетс в основном в нагрузке ответвител , а частично проходит в передающий тракт 2. Часть сигнала, вырабатываемого генератором 1, через ответвитель передающего тракта 2 также поступает в приемный тракт 3 и вместе с принимаемым сигналом образует в нем сто чую волну. При посто нной частоте генератора 1 (основной режим работы уровнемера) изменение рассто ни мЪжду антеннами А и 5 и объектом приведет к точно такому же, синхронному, перемещению сто чей волны. При этом она последовательно проходит своими минимумами точки соединени приемного тракт 3 со схемами 6 и 7 или 7 и 6, в зависимости от направлени перемещени сто чей волны, а точнее в зависимости от того, уменьшаетс или увеличиваетс рассто ние от антенн t и 5 до объекта. Наличие двух схем определени мин{1мумрв перемещакмцейс сто чей волны (при изменении рассто ни ), соединение которых с приемным трактом разнесено по фазе, например HaAf C/2, позвол ет однозначно определ ть число прошедших полуволн. Эта возможность реализуетс с помои ью схемы 9 счета прошедших полуволн, учитывающей на счетчике 2k изменение рассто ни в одну полуволну только после последовательного прохождени минимума перемещающейс сто чей волны точек соединени схем 6 и 7 ( или 7 и б) с приемным трактом 3. При этом каждому про шедшему минимуму соответствует выраб атываемый схемой 6 или 7 импульс. Дл примера примем,что сначала ( в исходном положении) минимум сто чей волны находилс справа от схемы б и рассто ние до объекта увеличиваетс . Импульсный сигнал, вырабатывавмый схемой 6 в момент прохождени минимума -сто чей волны, приведет к срабатыванию счетного триггера 12 и уста новлению единичного потенциала на; вхо де схемы И 20. Одновременно срабатывает RS-триггер lA. Импульсный сигнал поступает на вход схемы И 16, но не проходит к RS-триггеру 15 так как при первом цикле измерений на втором .входе схемы И 17 нет разрешающего единичного потенциала от триггера 10 схемы 8 управлени . После прохождени минимума сто чей волны точки соединени схемы 7 с приемным трактом 3 срабатывает счетный триггер 13. В резуль тате совпадени сигналов на входе схе мы И 20 сигнал поступает на вход формировател 23 и проходит с задержкой на вход схемы И 21 и далее на счетный вход счетчика 2. Задержка позвол ет выработать сигнал на управл юи4ем входе счетчика 2. Наличие обратной св зи с установочными входами счетных триггеров 12 и 13 позвол ет подготовить т0иггеры к приходу новых импульсов . Импульсный сигнал с выхода формировател 23 поступает также на вход .триггера 10 схемы 8 управлени , опрокидыва его, что приводит к по влению нулевого потенциала на входе схемы И 21, установлению единичного разрешающего потенциала на входах схем И 16 И 17 и запуску модул тора 11. Модул тор 11 обеспечивает установление режима изменени частоты генератора 1 сигналов. В конечном счете этот режим анализа подготавливает установление необходимого сигнала на управл ющем входе счетчика 2 в зависимости от положени минимума сто чей волны, разреша тем самым неоднозначность определени уровн . Неоднозначность вл етс следствием периодичности закона изменени напр женности пол сто чей волны в функции рассто ни и св зана с неопределенностью положени нул сто чей волны (слева или справа от точки соединени схемы 6 с приемным , трактом 3) в момент начала учета ее перемещени . Установка управл ющего сигнала на входе счетчика 2k происходит автомат 1ческй в режиме изменени частоты генератора 1 сигналов. Изменение частоты в заданном направлении производитс за малую долю времени перемещени сто чей волны на половину ее длины. Это врем определ етс значением частоты, скоростью ее изменени и рассто нием до объекта. Режим анализа управл ющего сигнала начинаетс запуском с выхода схемы И ЙО после прохождени минимума сто чей волны точек соединени схем 6 и 7 с приемньм трактом 3, т.е. после перемещени сто чей волны на одну полуволну (в режиме посто нной частоты генератора 1 сигналов). Режим установки управл ющего сигнала определ етс также прохождением одной полуволны , но в режиме изменени частоты генератора 1 сигналов. При этом импульсы вырабатываемые схемами 6 и 7 привод т к срабатываниюRS -триггера k и через схемы И 16 и17Я$-триггера 15. После схем И 18 и 19 и схемы ИЛИ 22 на управл ющем входе счетчика 2k навливаетс сигнал Сложение или Вычитание в зависимости от расположени минимума сто чей волны слева или справа) от точки соединени схемы 6 с приемным трактом 3. Как только сработают схемы 6 и 7 (переместитс одна полуволна), импульсный сигнал на выходе схемы И 20 приве. ат к срыву режима модул ции, к обнулению сигнала на входах схем .И 16 и 17 и установлению разрешающего потенциала на входе схемы И 21,. после чего производитс новый цикл измерени уровн Ч учета проход щей полуволны) в режиме посто71010 6Э8The invention relates to tractor and agricultural engineering, and more specifically to devices for remote control of technological processes, level gauges. A known level gauge used as a sensor for the height of the position of the working bodies of the beet harvesting machine relative to the underlying surface of the earth, contains a signal generator, a transmission path with a coupler, a reception path, transmitting and receiving antennas, and a measurement circuit for the polarity field. This level sensor uses a high-frequency field, or rather a wave that occurs between the radiator mounted on the unit and the object, ground or beet. The well-known level gauge determines the presence of the root crops against the background of the floor by changing the distance (parameters of the reflecting surface of the ground or beetroot). The change in the parameters of the reflecting surface is equivalent to the change in the distance (phase of the reflected signal) til. The disadvantage of the device is not the uniqueness of the measurements, which is determined by the periodicity of the temporal and spatial changes of the electromagnetic field of the standing wave, the uncertainty of the direction of its movement (approximation or removal). The use of a straight half-wave section limits the range of measurable distances, degrades the accuracy of measurements and does not eliminate ambiguity. The closest to the invention in technical essence is a radio wave level gauge containing a signal generator, the transmitting-receiving antenna, to which measuring devices are connected. field strengths associated with a logical signal processing device and a reversible counter. 2 J. However, the known device does not provide sufficient efficiency, reliability and accuracy of measurement due to the fact that the field strength is measured at three points of the standing wave, the difference between the field values at the middle and two extreme points is compared and the logical comparison of the results of the signals is performed, and the basis of logical signal processing is the sequence of alternation of the sign of the resulting field strengths, obtained by comparing its values at the above points. The operation of the device may be impaired if the amplitude characteristics of the detectors are not conjugated, since the principle of operation of the device is based on a comparison of the absolute values of the field at the three points at which the power is taken. Expansion of these points and operation without distortion of the wave is possible with detecting loss of energy. The aim of the invention is to increase the efficiency, reliability and accuracy of measurement. The goal is achieved by the fact that the shortwave level gauge is equipped with a generator control unit containing a trigger and a modulator, and the logical signal processing unit is connected to a reversible counter to form a counting circuit of the number of half-waves, and the field strength measurement devices standing wave, measuring line - in the form of separate transmitting with a coupler and receiving paths, the counting circuit of the number of the passed half-waves contains counting triggers And schemes, OR scheme, RS-trigger, driver and reversible counter, the transmitting path with a tap at the input connected to the signal generator, and the output to the antenna, the receiving path is connected to the antenna on one side and with a coupler of the receiving path, the inputs of the first and second voltage measurement devices are connected to the receiving path at two points with a certain phase difference, the output of the first voltage measurement device is connected to the counting input of the first counting trigger, the counting input of the first RS-flip-flop and through the first circuit AND with the counting input of the second, RS-flip-flop, the output of the second voltage measurement device connected with the counting input of the second counting trigger, the setup input of the first RS-trigger and WTO. And with the setup input of the second RS flip-flop, the forward trigger output of the control circuit is connected to the modulator and the inputs of the first and second circuits. And the direct and inverse outputs of the first RS flip-flop are connected respectively to the inputs of the third and fourth circuits. and the direct and inverse outputs of the second R $ -trigger. associated with the inputs of the third and fourth circuits AND, with the outputs of these circuits AND through the OR circuit connected to the control of the reversible counter input, and the outputs of the counting triggers; Erov connected to the fifth circuit AND, the output of which is connected the inputs of the trigger, the output of the inverter is connected with the counting input of the trigger of the generator control unit, the output of the modulator is connected to the generator, and the inverse output of the trigger of the generator control unit and the output of the former by means of the sixth Hema and co counting input connected onogo reversion counter. The drawing shows a functional diagram of the gauge. The level gauge contains a generator of 1 signal, transmission 2 with a tap and receiving 3 paths, transmitting t and receiving 5 antennas, the first 6 and second 7 diagrams of measuring the field intensity, control circuit 8 and circuit 9 for counting the half-waves. The control circuit 8 comprises a trigger 10 for triggering and breaking a generator frequency change mode and a modulator 11. The circuit 9 for counting the number of passed half-waves contains the first 12 and second 13 counting triggers, the first 1 and second 15 RS triggers, the first 16, the second 17, and the third 18 the fourth 19, fifth 20 and sixth 21 schemes AND, the scheme OR 22, the driver 23 and the reversible counter 2. The transmitting and receiving 5 antennas are connected to the transmitting 2 and receiving 3 paths. The receiving 3 path is connected to 10 94 with circuits 6 and 7 (determine the minima of the standing wave at points with a phase difference of the remote control). The outputs of each of circuits 6 and 7 are connected to the counting inputs of counting flip-flops 12, 13 and counting m and the setup inputs of the first RS flip-flop lA, as well as through AND 16 and 17 with the counting and setting inputs of the second RS flip-flop 15. Second inputs of the AND 16 circuits , 17 and the modulator input 11 are connected to the output of the control circuit 8, more precisely, with the trigger output 10. The RS flip-flop outputs and 15 are connected in pairs to the inputs of the AND 18 and 19 circuits, the outputs of which through the OR 22 circuit are connected to the reverse control input the counter 2k, the outputs of the counting triggers 12 and 13 are connected through the I20 circuit with the input shaper 23 and the mounting counting inputs of flip-flops 12 and 13, and the shaper output connected to a counting input of flip-flop 10 of the control circuit. The output of the modulator 11 is connected to the generator 1-signals, the second output of the trigger 10 and the output of the driver 23 through the circuit And 21 is connected to the input of the reversing counter 2C. The gauge operates as follows. The gauge is located above the object, the change in distance to which should be measured. The signal from generator 1 through the transmitting path 2 and the transmitting antenna is radiated into space, reaches the object, is re-reflected back, received by the receiving antenna 5, n (X) goes to the receive path 3 and is absorbed mainly in the coupler load, and partially passes into the transmitting path 2 A part of the signal produced by the generator 1, through the coupler of the transmitting path 2, also enters the receiving path 3 and together with the received signal forms a standing wave in it. At a constant generator frequency 1 (the main mode of the level gauge), changing the distance between antennas A and 5 and the object will result in exactly the same synchronous movement of the standing wave. In this case, it successively passes with its minima the points of connection of the receiving path 3 with the circuits 6 and 7 or 7 and 6, depending on the direction of movement of the standing wave, or more precisely, depending on whether the distance from the antennas t and 5 decreases or increases . The presence of two schemes for determining the min {1 mumr of the displacement of the standing wave (as the distance changes), the connection of which with the receiving path is separated in phase, for example, HaAf C / 2, makes it possible to unambiguously determine the number of half-waves that have passed. This possibility is realized with the help of half-wave counting scheme 9, which takes into account on the 2k counter a change in the distance of one half-wave only after successive passing of the minimum of the standing wave of the connection points of the circuits 6 and 7 (or 7 and b) with the receiving path 3. At the same time a pulse generated by scheme 6 or 7 corresponds to each passing minimum. For example, let us assume that at first (in the initial position) the minimum of the standing wave was to the right of scheme b and the distance to the object increases. The pulse signal produced by the circuit 6 at the moment of passing the minimum of a standing wave will trigger the counting trigger 12 and set the unit potential on; input of the circuit AND 20. Simultaneously, the RS trigger lA is fired. The pulse signal arrives at the input of the AND 16 circuit, but does not pass to the RS flip-flop 15, since during the first measurement cycle at the second input of the AND 17 circuit there is no resolving potential from trigger 10 of the control circuit 8. After passing the minimum of the standing wave of the junction point of the circuit 7 with the receiving path 3, the counting trigger 13 is triggered. As a result, the signals at the input of the AND 20 circuit coincide, the signal enters the input of the imaging unit 23 and passes with a delay to the input of the And 21 circuit and further to the counting input counter 2. The delay allows you to generate a signal at the control of the input of counter 2. The presence of feedback to the installation inputs of the counting triggers 12 and 13 makes it possible to prepare t0iggers for the arrival of new pulses. The pulse signal from the output of the generator 23 is also fed to the input of the trigger 10 of the control circuit 8, tilting it, which leads to the appearance of a zero potential at the input of the And 21 circuit, the establishment of a single resolving potential at the inputs of the And 16 And 17 circuits and the start of the modulator 11. The modulator 11 provides for setting the mode of changing the frequency of the signal generator 1. Ultimately, this analysis mode prepares the establishment of the necessary signal at the control input of counter 2, depending on the position of the minimum of the standing wave, thereby resolving the ambiguity of the level determination. The ambiguity is a consequence of the periodicity of the law of variation in the intensity of a standing wave as a function of distance and is associated with the uncertainty of the position of the standing wave zero (to the left or right of the connection point of circuit 6 with the receiving one, path 3) at the moment it starts to take its movement into account. The installation of the control signal at the input of the counter 2k occurs on the automaton 1 in the mode of changing the frequency of the generator 1 signals. The frequency change in a given direction is made for a small fraction of the time that a standing wave moves by half its length. This time is determined by the frequency value, the rate of its change, and the distance to the object. The analysis mode of the control signal starts by starting from the output of the circuit AND IO after passing through the minimum of the standing wave of the junction points of circuits 6 and 7 with the receiving path 3, i.e. after moving the standing wave by one half-wave (in the mode of constant frequency of the generator of 1 signals). The setting mode of the control signal is also determined by the passage of one half-wave, but in the mode of changing the frequency of the generator 1 of the signals. In this case, the pulses produced by the circuits 6 and 7 lead to the activation of the RS-trigger k and through the circuits AND 16 and 17 I $ trigger 15. After the circuits AND 18 and 19 and the circuit OR 22, the Addition or Subtraction signal is input to the control input of the counter 2k the location of the minimum of the standing wave to the left or right) from the point of connection of the circuit 6 with the receiving path 3. As soon as circuits 6 and 7 are triggered (one half-wave moves), the pulse signal at the output of the circuit 20 will lead. at disrupting the modulation mode, zeroing the signal at the inputs of the circuits .and 16 and 17 and establishing the permissive potential at the input of the circuit 21,. after which a new cycle of measuring the level of the passing half-wave is performed) in the mode of constant 71010 6E8

нной частоты, а затем описанный цикл значность контрол глубины пахоты, анализа управл ющего сигнала. автоматического контрол изменени frequency, and then the described cycle, the importance of controlling the depth of plowing, analysis of the control signal. automatic change control

Применение .устройства позволит по- сыпучих и жидких материалов, определевысить точность и разрешить неодно- ни потерь корнеклубнеплодов на поле.The use of the device will allow free flowing and liquid materials, determine the accuracy and resolve the inconvenience of loss of root and field crops on the field.

Г R

ffff

ff

hh

dd

ff

сгsg

2323

гоgo

33

..

/г/ g

Claims

RADIO WAVE ⁵ LEVELER, containing a signal generator, reception? a transmitting antenna, the measuring lines of which are connected to field strength measuring devices associated with a logical signal processing device, and a reversible counter, characterized in that, in order to increase the efficiency, reliability and accuracy of level measurement, it is equipped with a generator control unit containing a trigger modulator, A. The device of logical signal processing is connected with a reversible counter with the formation of a counting circuit. The numbers of the transmitted half-waves, and the field strength measuring devices are made in de circuits for determining the minima of a moving standing wave, the measuring line is in the form of separate transmitters with a coupler and a receiving path, the counting circuit for the number of transmitted half-waves contains. tap on. the input is connected to the signal generator, and the output to the antenna, the receiving path is connected on one side to the antenna, and on the other to the coupler of the receiving path, the inputs of the first and second field strength measuring devices are connected to the receiving path at two points with a certain phase difference , the output of the first device for measuring the field strength is connected to the counting input of the first counting trigger, the counting input: the house of the first RS-trigger and through the first circuit And with the counting input of the second RS-trigger, the output of the second measuring device tension is connected with the counting input of the second counting trigger, the installation input of the first RS-trigger and through the second circuit And with the installation input g of the second RS-trigger, the direct output of the trigger of the control circuit is connected to the modulator and the inputs of the first and second circuits AND, the direct and inverse outputs of the first RS-flip-flops are connected respectively to the inputs of the third and fourth circuits AND, and the direct and inverse outputs of the second RS-flip-flop are connected respectively to the inputs of the third and fourth circuits AND, while the outputs of these circuits AND are through 1-circuit AND LIs are connected to the control input of the reversible counter, and the outputs of the counting triggers are connected to the fifth AND circuit, the output of which is connected to the input of the shaper * and the installation input of the counting triggers, the output of the shaper is connected to the counting input of the block trigger. control of the generator, the output of the modulator is connected to the 'generator, and the inverse trigger output of the control unit of the generator and the output of the driver by means of the sixth circuit AND are connected to the counting input of the reverse counter. "

G