Цифровой оптический уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 Г 23/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ой иков,роходах ая о ФРОВОИ ОПТИЧ обретение о ройствам из сред и може СКИЙ УРОВНЕМЕРосится к цифрорения уровнянайти применениеоэнергетике, приической и пищевой(54) ЦИ (57) И вым ус жидких в гидр борост нахо- ровнем технике, теп оении, в хим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Киевский политехнический инстут им. 50-летия Великой Октябрьссоциалистической революции(56) Авторское свидетельство СССРВ 075084, кл. С 01 Р 23/22, 1982Авторское свидетельство СССРУ 292073, кл. С О Р 23/22, 1969. Я 01 72189 промьппленности. Цель изобретенияповышение точности измерения уровняпри сохранении заданного быстродейвия. Информация об уровне жидкостивиде двоичного кода записывается сдвоичных выходов счетчика 2 и ревесивного счетчика 1 О в регистр 11 пимпульсу, поступающему на вход запси регистра 11 в тот момент, когдасистема "опрашивает" датчик, находщийся непосредственно над уровнемжидкости. В это время на выходах рверсивного счетчика 1 О содержитсяинформация о номере группы датчв пределах которого находится увень жидкости, а на двоичных высчетчика 2 содержится информациномере датчика из этой группы,дящегося непосредственно над у1 илИзобретение относится к цифровымустройствам измерения уровня жидкихсред и может найти применение в гидротехнике, теплоэнергетике, приборостроении, в химической и пищевойпромышленности.Цель изобретения - повышение точности измерения уровня при сохранении заданного быстродействия. 10На чертеже приведена функциональная схема уровнемера.Уровнемер содержит генератор 1прямоугольных импульсов, выполненный,например, на логических элементах, 15двоичный счетчик 2, демультиплексор3 импульсов, например, на и выходов,и излучателей 4 снабженных усилителями тока возбуждения, и х т датчиков 5 уровня, выполненных, например, 20н виде крутого изгиба световода и работающих на эффекте полного внутреннего отражения, ш фотоприемников 6с нормирующими усилителями сигнала,мультиплексор 7 с щ входами, двесхемы 8 и 9 задержки, выполненные,например, на основе сдвигающего регистра, двоичный реверсивный счетчик10 и регистр 11 памяти, выполненный,например, на базе универсального ре- З 0гистра.Выход генератора 1 подключен к информационному нходу демультиплексора3, стробирующему входу мультиплексора 7 и входу счетчика 2, двоичныевыходы которого соединены с адресными входами демультиплексора 3 и информационными входами регистра 1,например, младших разрядов, а выходпереполнения соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика 10,двоичные выходы которого соединены синформационными входами регистра 11,например, старших разрядов и адресными входами мультиплексора 7, выход 45которого соединен с входами установки режима регистра 11 непосредственно, с входом записи регистра 11 через схему 8 задержки и с входом обратного счета реверсивного счетчика 5010 через последовательно соединенныесхемы 8 и 9 задержки, причем каждыйиз излучателей 4 оптически связан скаждым из фотоприемников 6 посредством только одного иэ датчиков 5,55Датчики 5 расположены с заданнымшагом по вертикали в пределах изменения измеряемого уровня. Все датчикиусловно можно разбить на а групп по и датчиков в каждой. Первые (нижние)датчики каждой группы с помощью передающих световодов связаны с излучателем, подключенным к первому ныходудемультиплексора 3, нсе вторые датчики - соответственно с излучателем,подключенным к второму выходу демультиплексора 3, и так включательно до и-х (верхних) датчиков групп. Все датчики первой (нижней) группы с помощью приемных снетоводов связаны сфотоприемником, подключенным к первому входу мультиплексора 7, все датчики второй группы - с фотоприемником, подключенным к второму входу мультиплексора 7, и так включительнодо щ-й (верхней) группы датчиков.Уровнемер работает следующим образом,Электрические импульсы, сформированные генератором 1, с периодом сле, дования Т поступают на вход счетчика 2, информационный вход демультиплексора 3 и стробирующий вход мультиплексора 7. На выходах счетчика 2 формируется двоичный код, значение которого изменяется с периодом Т впределах от О до и - 1. Демультиплексор 3 распределяет импульсы, поступающие на его информационный вход,поочередно на и выходов согласно двоичному коду, поступающему на его адресный вход, В излучателях 4 электрические импульсы преобразуются в оптические импульсы, которые через датчики 5 могут проходить на фотоприемники 6. Датчики 5 пропускают оптические импульсы, если находятся в опорной среде, например воздухе, и не пропускают, если находятся в жидкости, уровень которой измеряется. В фотоприемнике 6 оптические импульсыпреобразуются в электрические импульсы, которые поступают на в информационных входов мультиплексора 7. На выход мультиплексора 7 проходят импульсы с того информационного входа, номер которого задается двоичным кодом, установленным на адресных входах мультиплексора 7. Эти импульсы стробируются импульсами генератора 1. С выхода мультиплексора 7 импульсы поступают на вход установки режимарегистра 11 непосредственно, на вход записи регистра 1 через схему 8 задержки и на вход обратного счета реверсинного счетчика 10 через соединительные схемы 8 и 9 задержки. Импуль 1372189ра 11, на младшие разряды информационных входов которого поступает двоичный код с выходов счетчика 2. 10 15 20 датчиков, которая находится ниже уровня жидкости, то на вход прямого счета реверсивного счетчика 1 О поступают импульсы с периодом следования пТО до тех пор, пока на выход мульти-З 5 плексора не будет подключена группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости. В установившемся режиме на выход мультиплексора1 1140 поочередно подключаются группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости, и группа датчиков,55 сы переполнения со счетчика 2 поступают на вход прямого счета реверсивного счетчика 11, с выходов которого двоичный код поступает на адресные входы мультиплексора 7 и на старшие разряды информационных входов регистНа выходах реверсивного счетчика 1 О автоматически устанавливается такой двоичный код, при котором на выход мультиплексора 7 поступают сигналы от той группы датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости. Происходит это следующим образом. Если на выход мультиплексоравначале окажется "подключена" через фотоприемник и один из входов мультиплексора та группа датчиков, котораянаходится выше уровня жидкости, тона вход обратного счета реверсивного счетчика 1 О поступают импульсы с периодом следования То до тех пор, пока на выход мультиплексора не будет подключена группа датчиков, в пределах которой находится уровень жидкости, Если на выход мультиплексора вначале окажется подключена" группа находящаяся непосредственно ниже уровня, при этом импульс на вход обратного счета реверсивного счетчика 10поступает после опроса датчика, находящегося непосредственно над уровнем жидкости. На выход мультиплексора 7 подключается" группа датчиков, находящаяся ниже уровня, и в ней опрос начинается с датчика, номер которого в пределах группы следует за номером ранее опрошенного датчика, находящегося непосредственно над уровнем жидкости. Таким образом, система непрерывно периодически опрашивает толькоп датчиков, находящихся ниже уровняжидкости,25 30 Для того, чтобы при быстром изменении уровня жидкости не ухудшаласьразрешающая способность уровнемера,период опроса п Т, не должен бытьбольше, чем время, за которое уровень жидкости изменится на величинудЬ между соседними датчиками,и ТоЛй/Ч,где Ч - скорость изменения уровняжидкости.Информация об уровне жидкости ввиде двоичного кода записывается сдвоичных выходов счетчика 2 и реверсивного счетчика 1 О в регистр 11 поимпульсу, поступающему на вход записи регистра 11 в тот момент, когдасистема "опрашивает" датчик, находящийся непосредственно над уровнемжидкости. В этот момент на двоичныхвыходах реверсивного счетчика 1 О содержится информация о номере группыдатчиков, в пределах которой находится уровень жидкости, а на двоичныхвыходах счетчика 2 содержится информация о номере датчика из этой группы, находящегося непосредственно надуровнем.Например, количество датчиков вгруппе п = 1 О, выходы двоично-десятичного счетчика 2 использованы в качестве младших разрядов, а выходыдвоичного реверсивного счетчика 1 Ов качестве старших разрядов,При этоминформация об уровне жидкости на вы-.ходах регистра 11 представляется вдвоично-десятичном коде,Формула изобретенияЦифровой оптический уровнемер, годержащий генератор импульсов, соединенный со счетчиком, мультиплексор, схему задержки, регистр памяти, излучатель, ш фотоприемников и ш датчиков уровня, выполненных в виде последовательно соединенных передающего световода, чувствительного элемента и приемного световода, причем ш передающих световодов соединены с одним излучателем, а каждый приемный световод соединен с одним иэ фотоприемников, подключенных к информационным входам мультиплексора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения уровня, в него дополнительно введены ,п - 1) из лучателей и (и -1)ш датчиков уров1372189 соединены с информационными входами Составитель 1 О.МручкоТехред М.Дидык Корректор А.Тяско Редактор И.Николайчук Заказ 473/34 Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ня, вторая схема задержки, реверсивный счетчик и демультиплексор, выходы которого соединены с излучателями, генератор импульсов подключен к ин 5 формационному входу демультиплексора и стробирующему входу мультиплексора, двоичные выходы счетчика соединены с адресными входами демультиплексора и информационными входами регистра памяти, а выход переполнения соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика, двоичные выходы которого регистра и адресными входами мультиплексора, выход которого соединен свходом установки режима регистра непосредственно, с входом записи регистра через первую схему задержкии входом обратного счета реверсивного счетчика через последовательносоединенные первую и вторую схемы задержки, причем каждый излучатель оптически связан с каждым фотоприемником посредством одного датчика,