Уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 01 Е 23/ ЕТЕНИЯ ныи и лаба л.асти ь исп неглу спы- льэооких изоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство ССМ 926536, кл, 0 01 Е 23/12,1982(57) Изобретение относится к обтаний и измерений и может бытвано для регистрации уровней вгидрогеологических скважинах Изобретение относится к технике испытаний и измерений и может быть использовано для контроля и регистрации уровней в неглубоких режимных гидрогеологических скважинах.Цель изобретения - повышение надежности регистрации и удобства эксплуатации за счет обеспечения возможности чтения информации при длительных наблюдениях в мелких гидрогеологических скважинах в режиме день - ночь.На фиг, 1 изображен уровнемер; на фиг, 2 - принципиальная электрическая схема времязадающего механизма.Уровнемер фиг. 1) содержит установленный с возможностью вертикального перемещения цилиндрический поплавок 1, бесконечный трос 2, который через сквозное отверстие в поплавке 1 подсоединен к нему сверху и снизу. Трос 2 переброшен через блок 3 с противовесом 4 и через блок 5, который связан с преобразователем 6 пе 647274 А 1 бретения - повышение надежности регистрации и удобства эксплуатации. Уровнемер содержит цилиндрический поплавок с противовесом, закрепленный на тросе, когорый перекинут через преобразователь перемещения поплавка, регистрирующее устройство, выполненное в аиде электромагнита, соединенного с времязадающим механизмом, Якорь электромагнита с одной стороны связан с механизмом дискретизации и перфораторол 1, а с другой - с лентопротяжным механизмом, Механизм дискретизации и цифровые кодирующие шины регистрирующего устройства связаны с преобразователем перемещения поплавка, 2 э.п.ф-лы, 2 ил. ремещений, выполненным в виде механического реверсивного счетчика с кодирующими шипами 7.Уровнемер включает регистрирующий механизм в виде связанного с времязадающим механизмом 8 управляемого электромагнита 9, якорь 10 которого выполнен прямоугольного сечения, снабжен индуктивно-децентрирующей полостью 12 и связан с перфоратором 13 и с механизмом дискретизации, причем цилиндрический дискретизатор 14 имеет сферическую рабочую поверхность, выполнен с возможностью осевого перемещения в якоре 10,.снабжен упорол 1 15. ограничителем 16 и разгрузочной пружиной 17. Связанная с дискретизатором шестерня 18 дискретизации расположена на валу преобразователя 6 перемещений поплавка.Времяэадающее устройство 8 по фиг. 1 содержит фотодатчик фиг. 2), соединенный с токоэадающим резистором Й 1 и триггером40 45 50 55 Шмидта, выполненным на элементах О 1,1, О 1,2 с устройством формирования положительной обратной связи на резисторах Я 2 и Вз, К триггеру Шмидта подсоединен инвертор О 1.3. С выходами триггера Шмидта и инвертора связаны идентичные дифференцирующие цепи с постоянной времени т = Я 4 С 1 = Я 5 С 2 =0,15 С подсоединенные к соответствующим входам ждущего мул ьтивибратора О 1.4. К выходу О 1.4 через ограничительный резистор йб подсоединен ключевой транзистор ЧТ 1, связанный с управляемым электромагнитом,Лентопротяжный механизм уровнемера(фиг, 1) содержит подающую катушку 19 с лентой 20, направляющие штифты 21, шестерню 22 постоянного шага и приемную катушку 23, причем лента охватывает перечисленные детали, Вал приемной катушки 24 расположен на суппорте 25, который установлен с возможностью продольного перемещения в продольном пазе, образованном закрепленными на корпусе уровнемера уголками 26, и связан с пружиной 27, второй конец которой с помощью штифта 28 закреплен на корпусе уровнемера. Приемная катушка 23 через ленту 20 связана с шестерней 22 постоянного шага, которая соединена с толкателем 29, расположенным на лепестковой пружине 30, связанной с якорем электромагнита 10.Уровнемер работает следующим образом,В устройство устанавливают источник постоянного тока и размещают уровнемер в оголовок скважины, который выполнен таким образом, чтобы фотодатчик Ч 1 (фиг, 2) инсолировался. Длина троса 2 (фиг. 1) выбирается в два раза большей рабочей глубины скважины. Поплавок 1 под действием противовеса 4 через блок 3 занимает положение, соответствующее актуальному уровню грунтовых вод, При изменении уровня поплавок увлекает за собой трос 2, движение которого по блоку 5 приводит во вращение механический счетчик преобразователя 6 перемещений, показания которого, таким образом соответствуютуровню в скважине,Уровень внешней освещенности воздействует на выходное сопротивление фотодиода Ч 1 (фиг. 2), которое при малой инсоляции (ночь) максимально, а при инсоляции (день) минимально,Резистор К 1 выбран таким образом, чтобы в дневное время потенциал на левом по схеме выводе резистора Я 2 был близок к нулю, а в ночное приближался к потенциалу питания, При этом в рассматриваемой точке наблюдается смена уровня потенциала в ут 5 10 15 20 25 30 35 ренние и вечерние часы. В ночное время потенциал на левом выводе низкий, он передается на вход инвертора О 1,1 в виде логического уровня "0", при этом на выходе устанавливается высокий потенциал (логический уровень "1"). Соответственно на выходе инвертора О 1.2 устанавливается "0", который через резистор ЯЗ в виде положительной обратной связи передается на вход О 1.1. Утром потенциал левого вывода Я 2 начинает повышаться, однако это не сказывается на состоянии О 1,1, поскольку на его входе удерживается "0" под действием положительной обратной связи.Постепенное увеличение потенциала на делителе напряжения В 2 йз в момент перехода от уровня "0" к уровню "1" вызывает скачкообразное срабатывание триггера Шмидта за счет дополнительного повышения входного напряжения О 1,1 в момент переключения О 1,2 в состояние "1", На выходе инвертора формируется отрицательный перепад напряжения, который через низкое емкостное сопротивление конденсатора С 1 подае на нижний по схеме вход элемента 2 И - НЕ (О 1,4) уровень "0". На выходе устанавливается уровень "1", через Й 5 открывается транзистор ЧТ 1 и на электромагнит подается ток, вызывающий его срабатывание, Заряд конденсатора .с постоянной времени т = С 1 В 4 ведет к увеличению его емкостного сопротивления, при этом через экспериментально подобранное время срабатывания 0,15 с нижний по схеме вход О 1.4 приобретает уровень выше "1" и на его выходе установлен "0", Транзистор обесточивает электромагнит, диод Ч 2 выпрямляет импульс самоиндукции, якорь электромагнита возвращается в исходное состояние.Процесс при снижении фотодиода Ч 1 от дня к ночи протекает сходным образом за исключением того, что управление элементом О 1.4 осуществляется по спаду триггера Шмидта через цепь С 2 Я 5 с постоянной времени с 2 к 5 тс 1 к 4При срабатывании электромагнита его якорь преодолевает усилие возвратной пружиныы 11, подводит дискретизатор 14 к шестерне 18 дискретизации, которая проворачивается так, что дискретизатор упирается в основание зуба шестерни 18 дискретизации, причем при попадании дискоетизатора на вершину зуба надежность срабатывания обеспечивается эксцентричностью оси дискретизатора и оси вала преобразователя перемещений, Шестерня дискретизации фиксируется в положении, обеспечивающем целочисленность значе 1647274ния младшего разряда кода регистрируемого уровня,Якорь преодолевает сопротивление разгрузочной пружины 17, подводит перфоратор 13 к преобразователю 6 перемещений, причем перфоратор прижимает ленту 20 к кодирующим шипам 7, которые перфорируют на ней код уровня в скважине. Код может быть двоичным или представляется в виде семисегментно синтезированных из точек арабских цифр в зависимости от выбранного передаточного числа разрядов механического счетчика преобразователя перемещений, причем диаметр блока 5 выбирается соответствующим,В процессе движения якоря вниз по фиг, 1 скошенная кромка толкателя 29 преодолевает сопротивление лепестковой пружины 30, движется вдоль. скошенной кромки зуба шестерни 22 постоянного шага, соскакивает с него вдоль упорной кромки на следующий зуб и продолжает движение, причем в момент перфорации между толкателем 29 и упорной кромкой пройденного зуба шестерни 22 постоянного шага образуется зазор, превышающий высоту кодирующих шипов 7 преобразователя 6 перемещений,Описанное положение уровнемера сохраняется до момента обесточивания управляемого электромагнита 9, когда возрастная пружина 11 перемещает якорь 10 вверх по фиг, 1 и освобождает ленту от перфоратора. а усилие натяжения ленты за счет подтормаживания катушек 19 и 23 передается на направляющие (штифты) 21 и обеспечивает их освобождение с кодирующих шипов. Одновременно дискретизатор освобождает шестерню дискретизации, причем ограничитель 16 под действием разгрузочной пружины 17 на упор 15 опирается на гнездо в якоре 10.Затем толкатель 29 входит в соприкосновение с упорной кромкой зуба шестерни 22 постоянного шага и поворачивает ее против часовой стрелки на модуль зуба. Фрикционное усилие от шестерни 22 через прижатую к ней за счет воздействия пружины27 ленту 20 передается на приемн:ю катушку 23, которая проворачивается по часовой5 стрелке, наматывает ленту 26 и смещаегсявдоль паза иэ уголков 26 вверх по фиг. .,причем на перфорацию поступает чистыйучасток ленты с пода ощей катушки 19.Формула изобретения10 1. Уровнемер, содержащий цилиндриче. ский поплавок с противовесом, закрепленный на тросе, который перекинут черезпреобразователь перемещения поплавка,регистрируощее устройство с лентопротяж 15 ным механизмом, воемязадающий механизм, соединенный с источником питания,о личающийся тем,что,сцелыоповышения надежности регистра ии иудобства эксплуатации, регистрирующее20 устройство выполнено в виде электромагнита, соединенного с времязадающим механизмом, причем якорь электромагнита содной стороны связан с введенными механизмом дискретизации и перфоратором, а с25 другой - с лентопротяжным механизмом, ашестерня механизма дискретизации и цифровые кодирующие шины регистрирующегоустройства расположены на преобразователе перемещения поплавка,30 2, Уровнемер по и. 1, от л и ч а ю щ и йс я тем, что времязадающий механизм содержит последовательно соединенные фотодатчик, триггер Шмидта и инвертор, атакже ждущий мультивибратор, первый и35 второй входы котооого соединены черездифференцирующие цепи с выходами триггера Шмидта и инвертора соответственно, авыход ждущего мультивибратора соединенс ключевым транзистором, который соеди 40 нен с электромагнитом.3. Уроенемер по и. 1, отл ич а ю щийс я тем, что лентопротяжный механизм выполнен в виде шестерни постоянного шага,связанной с приемной катушкой, ось враще 45 ния которой подпружинена с возможностьюпродольного перемещения,1647274130 гСоставитель Е, Денисов Редактор В. Данко Техред М.Моргентал КоРРектоР Т, Малец Заказ 1389 Тираж 431 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10