Цифровой уровнемер

- 1Щи гтеа (с1 б"блиеОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, К С 01 Р 23/12 с присоединением заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(72) Авторыизобретения И,Я. Калугин, К.З. Уразаев, Г.М.Кузнецов, В.Д. Карпов и Г,А. Овчинников Специальное проектно-конструкторское бюро средств автоматизации добычи нефти, транспорта и хранениягаза СПКБ Нефтегазпромавтоматика(54) ЦИФРОВОЙ УРОВНЕМЕР Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованов устройствах автоматического дистанционного измерения уровня жидкостейв больших емкостях.Известны устройства для измеренияуровня жидкости, содержащие магнитные переключатели, размещенные в трубе, и кольцевой магнитный поплавок(11,Недостатком известных устройствявляется их низкая точность при измерении уровня в больших емкостях.Наиболее близким по техническойсущности является уровнемер, содержащий трубу, по которой скользит коль цевой магнитный поплавок. Внутри трубки на штанге закреплены катушки,подключенные к ключам, нагруженнымна генераторы переменного тока, выходы которых через усилитель подключены к линии связи, на приемном кольце которой включен приемник, Штангасоединена со штоком поршня 2,Недостатком известного уровнемераявляются низкие надежность и точность 25обусловленные низкой надежностьюкатушек и зависимостью выходного сигнала катушек от скорости перемещения.Цель изобретения - повышение точности и надежности. 30 Поставленная цель достигается теМ что положительные цепи питания генераторов подключены к тоководам, а преобразователь перемещения штока привода подключен к входу элемента И, выход которого соединен с управляемой цепью ключа, а ко второму входу элемента И подключен выход триггера, второй выход которого подключен к управляемой цепи другого ключа генераторов, причем к входу триггера подключен дополнительный токовод, соединенный дополнительными герконами, расположенными перед каждой кодовой группой и разнесенными друг от друга с определенным шагом, с общим тоководом, а к другому входу триггера подключен выход формирователя импульсов наличия напряжения в цепях питания.На чертеже изображен предлагаемый цифровой уровнемер. Он содержит трубу 1, смонтированную в емкости 2, кольцевой магнит 3, подвижно охватывающий трубу 1. Магнит 3 связан с поплавком.4. Общий токовод 5 и дополнительные тоководы 6, 7 посредством изолятора связаны со штоком 8 привода возвратно-поступательного движения, состоящего издвигателя 9, соединенного через муфту 10 и зубчатое колесо 11 с зубчатой рейкой штока 8. С валом двигателя соединен преобразователь 12 перемещения штока 8, Двигатель 9 подключен через блок 13 управления к линии14 связи через фильтр 15 нижнихчастот. К блоку 13 управления под"ключены концевые выключатели К 16,К 17 крайних положений штока 8. Наобщем тоководе 5 смонтированы группыгерконов 18, 19, Б, Б, расположенные по высоте с шагом, равным одномуметру, и соединяющие общий токовод5 с дополнительными вторым и третьимтоководами б в соответствии своегоположения по высоте с кодовыми весами, например 1, 2, 4, 8. Сверхуперед каждой кодовой группой герконов 18, 19, И, И смонтированы сшагом, равным одному метру, дополнительные герконы 20,21, п, п и соединяющие общий токовод 5 с четвертымдополнительным тоководом 7. Второйи третий дополнительные тоководы бгибким кабелем 22 соединены с цепями питания генераторов 23, 24 переменного тока, другие цепи питаниякоторых через ключ 25 подключены кобщей цепи питания, а управляемаяцепь ключа 25 подключена к выходутриггера 26. Второй выход триггера26 подключен к элементу И 27, выходкоторого подключен к управляемойцепи второго ключа 28, через которыйтретий генератор 29 переменного тока подключен к общей цепи питания,Второй вход элемента И 27 подключенк преобразователю 12 перемещения. Выход генераторов 23, 24 и 29 переменного тока через усилитель 30 ифильтр 31 верхних частот подключенк линии 14 связи. Дополнительныйчетвертый токовод 7 соединен с входом триггера 26, ко второму входукоторого подключен выход формирователя 32 импульса наличия напряженияв цепях питания. Формирователь 32импульса состоит иэ резисторов В 1,В 2, В 3 и транзистора Т, вход которого через конденсатор С подключенк линии 14 связи через фильтр 15.Другой конец линии 14 связи подключен к приемнику 33 с показывающимприбором 34 и через Фильтр 35 нижнихчастот к блоку 36 питания. Вес тоководов 5; 6, 7 штока 8 уравновешенгрузом 37, включение блока 36 питанияв сеть осуществляется выключателем38Цифровой уровнемер работает следующим образом,Выключателем 38 блок 36 питаниявключается в питающую сеть, в результате чего на линию 14 связи подаетсянапряжение. При этом зарядным токомчерез емкость С и резистор В 2 открывается транзистор Т Формирователя 32 импульса наличия напряжения в цепях питания, который устанавлива ет триггер 26 в начальное состояние,при котором ключ 25 оказывается взакрытом состоянии, а на элемент И27 с другого плеча триггера 26 подается разрешающий сигнал 1 навключение генератора 9. Одновременно блок 13 управления включает двигатель 9 и муфту 10, в результатечего посредством передачи - зубчатоеколесо 11, рейка штока 8 - происходит поступательное перемещение штокаи соединенных с ним тоководон 5, б,7 с группами герконов 18, 19, И И и 20 21, п, и, При этом преоб разователь 12 перемещения штока 8формирует импульсы, количество которых пропорционально перемещению штока8, напримерчерез каждые 2 мм перемещения, которые поступают на второй 2 О вход элемента И 27. В момент временисовпадения импульсов от формирователя 12 с сигналом на другом входеэлемента И 27 на входе последнего Формируются импульсы, которые открывают 2 ключ 28,Генератор 29 с периодичностьюкоммутации ключа 28 генерирует сигнал с частотой Е, который послеусиления усилителем 30 через Фильтр31 верхних частот по линии 14 поступает на вход приемника 33, где пре- ЗО образуется в число, пропорциональноеперемещению штока 8, соответствующеевеличине перемещения дополнительногогеркона идо входа его в зону между полюсами магнита 3, находящегося З 5 на уровне жидкости, т.е. показывающий прибор 34 зафиксирует с точностью+ 2 мм величину столба жидкости отгеркона пдо уровня жидкости, Вмомент попадания геркона ив зону 40 между полюсами постоянного магнита 3,он срабатывает и переключает триггер26 в другое состояние, в результатечего ключ 25 открывается, а с элемента И 27 снимается разрешающий сигнали ключ 28 закрываетсяТаким образом, герконы 20, 21,иФормируют сигнал о прекращениисчета импульсов хода штока 8. Придальнейшем перемещении штока 8 следомэа первым дополнительным геркономив поле постоянного магнита входятгерконы кодовой группы И, код которыХ соответствует той высоте, на которой находится дополнительный геркон п, Кодовые импульсы по кодовым 55 тоководам б в соответствии кода запускают генераторы 23 и 24, каждыйиэ которых генерирует частоты Ги ЙЪ соответствующие 1и 0.Ъ 1Кодовый сигнал, усиленный усилителем30, через Фильтр 31 верхних частот илинию 14 связи поступает в приемник33, где дешифрируется и отображаетсяпоказывающим прибором 34, Фильтр 15нижних частот исключает прохождениесигналов Й 1 р Х и ГЪ В схему уровнемера, Шток 8 доходит до верхнего крайнего положения и замыкает концевой контакт К 17, который соединен с блоком 13 управления, Блок управления включает муфту 10 и отключает двигатель 9, в результате шток 8 с тоководами 5, 6, 7 и группами герконов под действием части своего веса перемещается в нижнее крайнее исходное положение. При этом замыкаются контакты К 16, которые связаны с блоком 13 управления, который включает 10 двигатель 9 и муфту 10, и цикл измерения повторяется. Чрекращение измерения осуществляется оператором путем отключения блока 36 питания от питающей сети, 15Формула изобретенияЦифровой уровнемер, содержащий трубу, смонтированную в емкости, коль- цевой подвижно охватывающий трубу магнит, связанный с поплавком, группы герконов, расположенные по высоте с определенным шагом и соединяющие общий таковод с другими тоководами в соответствии с положением по высоте с кодовыми весами, например 1, 2, 4, 8, привод возвратно-поступательного движения, шток которого посредствс 4 изолятора соединен с тоководами, гене- ЗО раторы переменного тока, подключенные через управляемые ключи к отрицательному полюсу источника питания,а выходными цепями через усилительи Фильтр к линии связи, соединеннойс приемником, с показывающими приборами и через фильтр с блоком питания, преобразователь перемещения штока, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности и надежности работы, положительные цепипитания генераторов подключены к тоководам, а преобразователь перемещения штока привода подключен к входуэлемента И, выход которого соединенс управляемой цепью ключа, а ко второму входу элемента И подключен выходтриггера, второй выход которого подключен к управляемой цепи другогоключа генераторов, причем к входутриггера подключен дополнительный токовод, соединенный дополнительнымигерконами, расположенными перед каждой кодовой группой и разнесеннымидруг от друга с определенным шагом,с общим тоководом, а к другому входутриггера подключен выход Формирователя импульсов наличия напряжения вцепях питания,Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1, Патент США М 3685357, кл. 73- 313, 1972.2. Авторское свидетельство СССР Р 183423, кл, С 01 Р 23/10, 1962 (прототип).787902 оставитель В. Аксеноехред И. Асталош Редактор М. Келемеш аказ 8336/4 Тираж 801 И Государственно делам иэобретени 5, Москва, Ж,ПодписноСССР НИИП по 1303