SU1622767A1 - Дискретный уровнемер - Google Patents

Abstract

Изобретение отоситс  к приборострое нию и можег быть исгользовтно дл  дискретного измерени  уровн  Цель изобретени  - расширение класса измер емых жидкостей. Жидкость, попада  в трубу 1, замыкает контакты с помощью мембран 9 Полисть 10 с нагревателем 1 позвол ет усилить информационное давпение Сигналы поступают на блок обработки информэ- ции 5 з.п.ф-лы, б ил.

Description

ШЩ ШШШ$$

-

;; ю Фиг. 6

Ё

О

1ЧЭ

ю

чд

О 4

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  с заданной точностью уровней жидкости различного типа с помощью унифицированных датчиков информации.

Целью изобретени   вл етс  расширение класса измер емых жидкостей.

На фиг.1 изображена схема предложенного дискретного уровнемера; на фиг.2 - схема блока обработки информации; на фиг.З - схема кинематической св зи между чувствительным элементом датчика давлени  и контакта блока обработки информации; на фиг.А - схема уровнемера с расположением датчиков информации на верхней поверхности каждой ступени трубы; на фиг.5 - схема чувствительного элемента датчика информации с увеличенной чувствительностью; на фиг.6 - схема чувствительного элемента датчика информации с регулируемой чувствительностью.

Дискретный уровнемер (фиг.1) содержит измерительную трубу 1, нижним коленом соединенную с емкостью ниже минимального значенил уровн  измер емой жидкости, N датчиков 2 информации и блок 3 обработки информации при этом измерительна  труба 1 имеет ступенчато - возрастающую форму с N ступен ми, причем высота каждой ступени пропорциональна точности измерени  уровн  (т.е. в общем случае высота каждой ступени трубы может быть различной), датчик 2i () информации расположен на нижней поверхности 1-й ступени трубы 1 под верхней поверхностью i-й ступени трубы 1, выход датчика информации соединен с соответствующим входом блока 3 обработки информации.

Размеры каждой ступени трубы 1 (ширина , высота, длина) выбираютс  исход  из требований к точности измерений уровн  габаритов датчиков информации.

Измерительна  труба 1 своим нижним коленом соединена емкостью с жидкостью , уровень которой необходимо измерить .

Если датчик 2 информации имеет электрический выход,сигнал на котором равен логической единице при достижении давлени  определённой величины (датчик 2 информации - релейного типа), то в качестве блока 3 обработки информации можно использовать аналого-цифровой преобразователь .

Дл  упрощени  уровнемера, уменьшени  числа соединительных проводов можно использовать блок 3 обработки информации , изображённый на фиг 2.

Блок 3 обработки информации (фиг.2) содержит узел 4 индикации, N сопротивлений 5, балластное сопротивление 6. источник 7 питани , N ключевых элементов 8 При

этом узел 4 индикации, сопротивлени  5, балластное сопротивление 6 соединены последовательно и подключены параллельно выходам источника 7 питани , ключевой элемент 8.I (,N) подключен параллельно

сопротивлению 5.I, управл ющий вход 8 ключевого элемента соединен с i-м выходом блока 3 обработки информации (т е. с выходом соответствующего датчика 2.i) При использовании датчика 2 информации релейного типа с электрическим выход- ным сигналом в качестве ключевого элемента может использоватьс  бесконтактный ключевой элемент

Узел 4 индикации можег быть выполнен

в виде амперметра.

Кпючевой элемент 8 может быть реализован также на базе контактной техники в виде размыкающего контакта. Пример технической реализации схемы соединени 

ключевого элемента 8 и датчика 2 информации дл  данного случа  приведён на фиг 3 а Контакт 8 расположен с наружной стороны чувствительного элемента (мембраны) 9. расположенного на нижней поверхности соответствующей ступени измерительной трубы над верхней поверхностью данной ступени Контакт 8 i показан размыкающим, но возможна техническа  реализаци  замыкающего контакта, а также использование в

качестве контакта 8 i несколько размыкающих контактов, кинематически соединенных с чувствительным элементом датчика 2 i информации

В качестве сопротивлений 5 можно использовать активные сопротивлени , в качестве источника 7 питани  - источник посто нного тока Если точность измерени  уровн  жидкости одна и та же то значение сопротивлени  5 i(.N) R определ етс  по

формуле

R, К Ri/(1-K) 1. (О К 1)(1)

где RI - значение 1-го сопротивлени . Формула (1) получена из услови  i

R,/(Ri + X R, )- K const, (,3...N)(2)

i 2

Тогда при срабатывании датчика 2,i (j-2,N) информации ток в блоке 4 информации уменьшитс  по сравнению с током в цепи с Ri() в (1-К) раз.

В качестве сопротивлений 5 могут быть использованы ёмкостные сопротивлени  Хс, о качестве балластного сопротивлени  6 индуктивное сопротивление XL, а в качестве

источника 7 питани  - источник переменного тока варьируемой частоты, в качестве узла 4 индикации - датчик максимума (тока).

Дискретный уровнемер (фиг.4) отличаетс  от дискретного уровнемера (фиг. 1) тем, что датчики 2 информации расположены на верхней поверхности каждой ступени измерительной трубы 1 над нижней поверхностью той же ступени. Выходы датчиков 2 подключены к блоку 3 обработки информации (на фиг.4 блок 3 не показан). В качестве датчика 2 может примен тьс  датчик, изображённый на фиг.З, а также датчик, изображённый на фиг.5, который дополнительно содержит, прикреплённую к чувствительному элементу 9 датчика 2 информации с внут- ренней стороны, гибкую герметичную емкость 10, заполненную веществом с удельным весом меньше удельного веса измер емой жидкости. В качестве такого вещества может использоватьс , например воздух.

Датчик 2 (фиг.6) имеет расположенный внутри герметичной емкости 10 нагревательный элемент 11. Нагревательные элементы 11 могут быть соединены последовательно между собой и подключены параллельно к выходам источника 7 питани  через соответствующее регулируемое сопротивление ( на фиг.6 не показано).

Нагревательный элемент 11 .i (|-1 ,N) может также подключатьс  к выходам источника 7 питани  через своё регулируемое сопротивление.

Длина и (или) ширина чувствительного элемента 9 датчика 2 информации могут превосходить высоту ступени трубы 1.

Сопротивлени  5 могут быть размещены непосредственно около датчиков 2 информации , что существенно уменьшает длину соединительных проводов,т.-е. сопротивлени  5 совместно с необходимыми проводами могут быть установлены на соответствующей ступени измерительной трубы.

Дискретный уровнемер (фиг. 1) работает следующим образом.

Датчики 2.1 (.N) информации выбраны такими, чтобы выдавали сигнал логической единицы в момент времени полного заполнени  i-й ступени измерительной трубы 1. Если высоты всех ступеней одинаковы, то датчики 2 информации - однотипны.

Ключевые элементы 8 в исходный момент открыты. Узел 4 измерени  показывает максимальное значение.

Предположим, что уровень измер емой жидкости измен етс  и в определённый момент времени заполн ет i-ю ступень трубы 1. При этом срабатывает датчик 2.1 информации , выходной сигнал которого, разн л логической единице, подаётс  на управл ющий вход ключевого элемента 8.1, который при этом закрыветс . Тогда ток от источника

7 питани  пойдёт через балластное сопротивление 6 и последовательно соединенные сопротивлени  5.1, 52, ..., 5.I. Показани  узла индикации будут пропорциональны величине уровн  жидкости А Ai + Да +.. + Д ,

0 где Д - высота ступени трубы 1,

Если ключевой элемент 8 выполнен так. как показано на фиг.З. то при заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы 1, мембрана 9 под действием веса жидкости

5 прогнетс  и разомкнет контакты 8. При этом на поддержание контактов в разомкнутом состо нии не требуетс  потребление энергии источника 7, Затем процедура оценки уровн  жидкости повтор етс .

0Если значени  сопротивлений 5 выбраны исход  из формулы (1), то показани  узла 4 индикации при срабатывании датчика 2i будут отличатьс  от показаний узла 4 индикации при срабатывании датчика 2 (i-1) в

5 (1-К) раз (или на величину К %). (При ,1 показани  узла 4 на (i-1) и l-м циклах измерени  будут отличатьс  на 10%)

Принцип работы дискретного уровнемера (фиг.4) с датчиками 2 информации ,

0 изображёнными на фиг.З, аналогичен.

Дл  увеличени  чувствительности датчиков 2-информации (особенно, если величина Д меньше размеров мембраны 5) используетс  гибка  герметична  емкость

5 10 (фиг.6). При заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы 1, по закону Архимеда, создаётс  дополнительна  подъёмна  сила. Дл  регулировани  чувствительности

0 датчиков 2 информации при измерении уровн  жидкостей с разным удельным весом (бензина, воды, сол рки и т.д.) можно варьировать величину силы Архимеда путём подогрева с помощью нагревательно5 го элемента 11 вещества (воздуха) в герметичной емкости 10. Принцип работы уровнемера при этом не измен етс . На фиг.З, 5 показано, что контакт 8 при срабатывании мембраны 9 размыкаетс . Воз0 можно также использование контактов, которые при срабатывании мембра.ны замыкаютс .

Уровнемер дл  сокращени  габаритов может быть расположен непосредственно

5 У боковой стенки шлюза или на воротах шлюза или опускаемым.

В результате применени  предложенного устройства

- расшир ютс  функциональные возможности за счёт измерени  уровн  любых жидкостей (неагрессивных, агрессивных , взрывоопасных, сверхчистых и т.д.) с любой наперёд заданной точностью, причем точность измерени  уровн  может быть меньше размеров чувствительного элемента информационного датчика;

-повышаетс  надёжность устройства за счёт уменьшени  числа соединительных проводов или сложных блоков обработки информации;

-регулирование чувствительности информационных датчиков позвол ет расширить функциональные возможности за счёт измерени  уровн  жидкостей с различными удельными весами одними и теми же унифицированными датчиками;

-точность измерени  не зависит от высоты уровн .

-используютс  типовые (стандартные) датчики информации.

Claims (7)

1. Дискретный уровнемер, содержащий измерительную трубу с размещёнными на ней с возможностью взаимодействи  с контролируемой средой N датчиками информации , выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки информации, отличающийс  тем, что, с целью расширени  класса измер емых жидкостей, труба выполнена сгу- пенчатой формы, а датчики информации выполнены в виде датчиков давлени , рас0

5

0

5

0

5

положенных на поверхности каждой ступени .

2.Уровнемер по п.1., о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что ступени измерительной трубы выполнены одинаковыми по высоте.

3.Уровнемер поп.1, отличающийс  тем, что датчики информации расположены на верхней поверхности каждой ступени.

4.Уровнемер поп п. 1 иЗ, от л ичающий- с   тем, что на чувствительном элементе датчика информации с внутренней стороны закреплена герметична  ёмкость, заполненна  веществом, удельный вес которого меньше удельного веса жидкости.

5.Уровнемер по п.4. отличающийс  тем, что внутри герметичной емкости расположен нагревательный элемент.

6.Уровнемер поп.1, отличающий- с   тем, что блок обработки информации содержит последовательно соединенные балластное сопротивление, N сопротивлений , источник питани  и узел индикации, а параллельно каждому сопротивлению подключен ключевой элемент, управл ющий вход которого соединен с соответствующим входом блока обработки информации.

7.Уровнемер по пп.1 и 6, отличающий- с   тем, что значение 1-го (,N) сопротивлени  блока обработки определ етс  по формуле

RI К Ri/(1-K) где RI - значение первого сопротивлени : К - коэффициент задани  дискретности (0 К 1).

л1- 1

М2.3

Чг.ы

V2W-7

ФигЛ

Ш

9

&

&222222 SSS§

V Y////)x

Фиг. 2

9

&

S§

УШЯ

Фиг.з

4в

1

4

ю

Фиг. Ч

ю

(Риг. 5