Дискретный уровнемер

МГ Сй: "ф И С А Н Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 140678 (21) 2 б 28812/18-10 (51)М. КЛ.2 С 01 Г 23/28 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликовайия описания 250280(54) ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР Изобретение относится к измери"тельной технике и может найти при" менение для измерения уровня жидкос" ти в нефтяной, химической и другйхотраслях промышленности.Известны дискретные уровнемеры с ультразвуковыми или емкостными чувствительными элементамй, к каждому из которых подключено электронное преобразующее устройство, на выходе которого формируется электрическийсигнал, отображающий состояние чув" ствительного элемента 1).Наиболее близким по технической сущности к изобретению янляется 15 устройство, содержащее датчйк с ультразвуковыми чувствительными элементами и отражателями ультразвукового сигнала, закрепленными равномерно по высоте на вертикально рас положенном стержне, два преобразователя, два формирователя сигнала исправности, распределительный блоки подключенный к нему блок индика-, ции 2. 25В указанном уровнемере к каждому чувствительному элементу подключен формироватег ь сигнала исправности, позволяющий производить контроль исправности чувствительных элементов 30 2и цепей, связывающих их с преобразующими устройстнами.Недостатками указанногоуровне- мера являются сложность его электронной схемы, содержащей большое количество преобразователей и формирователей сигнала исправности, особенно в случае изменения контролируемого уровня н широком диапазоне, а также недостаточно высокая функциональная надежность.Цель изобретения - упрощение устройства при изменении контролируе" мого уровня в широком диапазоне, повьпаение функциональной надежности.Это достигается тем, что в предлагаемый дискретный уроннемер введены коммутатор, три ключа, два элемента ИЛИ элемент НЕ, генератор импульсов и реверсивный счетчик с триггером реверса, при этом входы преобразователей через коммутатор подсоединены, к чувствительным элементам с возможностью подключения к двум смежным из них по высотеныход первого преобразователя через клк)ч, а выход второго преобразователя через схеМу НЕ и второй ключ подключены к соответствующим раздельным входам триггера реверса и ко входам первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к.управляющему входу генератора импульсов, выходы Формирователей сигйала исправности через вторую схему ИЛИ подключены к управляющим вхо"дам упомянутых ключей и к третьемувходу первой схемы ИЛИ, выход второго Формирователя сигнала исправности подключен к управляющему входутретьего ключа, включенного в общуюцепь-питания индикаторных элементов блока индикации, выход генера тбра импульсов подключен к третьему входу второй схемы ИЛИ и к счет"йому входу реверсивного счетчика, "вйКоды"которого подключены к распределительному устройству, связайномус"управляющими входами коммутатора.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого уровнемера.Уровнемер представляет собойавтоматическую цифровую следящую:систему, в состав которой входятдискретный датчик 1 с пьезоэлементами 2 и отражателями 3, коммутатор4, преобразователи 5, б, Формирователи 7 и 8 сигнала исправности,элемент ИЛИ 9, элемент НЕ 10, ключи 11, 12, 13, второй элемент ИЛИ14, генератора импульсон 15, триггерреверса 16, реверсивный счетчик 17,распределительный блок 18 и блок 19индикации. Каждый из формирователей7, 8 состоит из последовательно соединенных усилителей 20, детектора 21,/фильтра 22 и порогового элемента23.Предложенное устройство работаетследующим образом."В уровнемере от преобразователей5, б на подключенные коммутатором4 пьезоэлементы и на вхЬды формирователей 7, 8 подаются импульсывозбуждения.Если"подклрченные пьезоэлемен ты и цеци, связывающие их с.преобра"зователями (входные каналы) исправны,то на входы формирователей поступают, кроме того, затухающие электрические колебания, вызванные собственными колебаниями пьезоэлементов.Длительность этих колебаний значитель : "но превосходит длительность импульсов возбуждения. фПри неисправных входных каналахсобственные колебаниябудут илиотсутотвовать или их длительностьбудет значительно меньше.Поступающие на вход формирователей сигналы усиливаются усилителем 20, детектируютсядетектором21, фильтруются фильтром 22 иподаются на пороговый элемент 23,навыходе которого формируется два " урбвйя напряжения:0 - при исправных входных кана-лах; 1 - при неисправных входных калах.Если хотя бы один из подключенных входных каналов неисправен, тонапряжение от соответствующего Формирователя через элемент ИЛИ 9 поступает на управляющие входы ключей11, 12 и через элемент ИЛИ 14 науправляющий вход генератора 15.При этом ключи 11, 12 разомкнутсяи нозбудится генератор 15. Поддействием импульсов, генерируемыхгенератором 15, будет изменяться выходной код реверсивного счетчика17. Изменения кода вызовет переключение коммутатором 4 пьезоэлементови включение соответствующих индикаторных ламп блока индикации 19.Направление переключения определяется состоянием триггера реверса. Переключение в одном направлении будетпроисходить до тех пор, пока не подключатся исправные входные каналы.Если подключенные входные каналыисправны и пьезоэлементы погруженын жидкость, тоключи 11, 12 будутзамкнуты, а на преобразователи будутпоступать импульсы, вызванные эхо-сигналом, отраженным от отражателей 3,Преобразователи 5, б выполненытак, что на их выходах формируется два уровня напряжения:0- при отсутствии отраженногосигнала (пьезоэлемент погружен вжидкость);1- при наличии отраженного сигнала (пьезоэлемент не погружен вжидкость),Из схемы видно, что система будет находится в устойчивом состоянии, когда верхний подключенныйпьезоэлемент будет не погружен вжидкость, а нижний - погружен таккак в этом случае на выходах ключей 11, .12, а следовательно, и науправляющемвходе генератора 15уровень напряжения будет соответст вовать 0,В любом случае система будетнаходиться в неустойчивом состоянии.Так, если оба подключенные пьезоэлемента погружены в жидкость, навыходе ключа 11 уровень напряжениябудет соответствовать1, а навыходе ключа 12 напряжение будетсоответствовать 0, При этомтриггер реверса установится в соответствующее состояние, возбудитсягенератор 15 и произойдет переключение пьезоэлементов, Если оба пьезоэлемента не погружены н жидкость,триггер реверса установится в противоположное состояние, и переключение пьезоэлементов также произойдетв противоположном направлении.Импульсы от генератора 15 поступают через элемент ИЛИ 9 на управляющие входы ключей 11, 12, которыеразмыкаются на время действия импуль"717550 Формула изобретения са, обеспечивая таким образом устойчивую работу системы.Для контроля исправности всех входных каналов необходимо установитьреверсивный счетчик в режим непрерывного счета, подав, например, на управляющие входы ключей 11, 12. необходимой величины напряжение. При этом будут последовательно опрашиватьсявсе входные каналы, и в то время, . когда нижний подключенный канал неисправен, будет размыкаться ключ 13, отключая питание соответствующей индикаторной пампы. Отсутствие свечения каких-либо ламп блока индикации будет свидетельствовать о неисправности соответствующих им входных 15 каналов.Предлагаемый уровнемер значительно проще известного. Это преимущество особенно ощутимо в том случае, когда требуется устанавливать боль О шое количество чувствительных элементов.Использование формирователей сигнала исправности делает уровнемер работоспособным при отказе нескольких чувствительных элементов, а наличие цифрового выхода позволит регистрировать положение уровня.Введение в схему промежуточного .преобразователя коммутатора даст возможность отказаться от специальных мер защиты, устраняющих влияние одного канала на другой, и устранить из схемы 22 преобразователя и 22 формирователя сигнала исправности. Дискретный уровнемер, содержащий датчик с ультразвуковыми чувстви тельными элементами и отражателями ультразвукового сигнала, закреплеиными равномерно по высоте ва вертикально расположенном стержне,два преобразователя, два формирователя сигнала исправности, распределительный блок и подключенный кнему блок индикации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства при изменении контролируемого уровня в широком диапазоне, повышения функциональной надежности, в него введены коммутатор,три клюЧа, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, генератор импульсов и реверсивный счетчик с триггером ревер".са, при этом входы преобразователейчерез коммутатор подсоединены к чувствительным элементам с возможностьюподключения к двум смежным из нихпо высоте, выход первого преобразователя через ключ, а выход второгопреобразЬвателя через схему НЕ ивторой ключ подключены к соответствующим раздельным входам триггера реверса и ко входам первой схемы ИЛИ,выход которой подключен к управляю-щему входу генератора импульсов, выходы формирователей сигнала исправности через вторую схему ИЛИ подключены к управляющим входам упомянутых ключей и к третьему входу первой схемы ИЛИ, выход второго формирователя сигнала исправности подклю"чен к управляющему входу третьегоключа, включенного в общую цепь питания индикаторных элементов блокаиндикации, выход генератора импульсов подключен к третьему входу второйсхемы ИЛИ и к счетному входу реверсивногосчетчика, выходы которогоподключены к распределительному устройству, связанному с управляющимивходами коммутатора. Источники информации,принятйе во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 438883, кл. 6 01 Р 23/28, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР 517800, кл. (3 01 Е 23/28, 1975.717550 Подписн ета СССРытий,ф д, 4/5 Ужгор Проектн Редактор Л. Бибер Заказ 9823/55 ЦНИИНИ Гос по делам 113035, Москва,Филиал ППП Пате