Поплавковый дискретный уровнемер

(51)5 6 01 Р 23 ЕН ЛЬСТ 8 У РСКОМ К ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(56) Авторское свидетельство СССРМ 504934, кл. 6 01 Р 23/62, 1976.(54) ПОПЛАВКОВЫЙ ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР(57) Изобретение относится к приборостроению, предназначено для измерения уровня жидкости и может быть использовано вхимической и других отраслях промышленности, Сущность изобретения: поплавковый дискретный уровнемер содержит поплавок 1 с постоянным магнитом 2, делитель напряжения на й равных частей (ДН) 3, выполненный на резисторах 4, магнитоуправляемые контакты (МК) 5, равномерно расположенные по высоте измеряемого уровня в немаг-.нитной трубе, причем первый вывод 1-го МК - .5 соединен с 1-и отводом ДН 3, Идиодов 6, измерительный прибор 7, первый выводкоторого соединен с выводом "минус" источника 8 постоянного напряжения, сдвоенный переключатель 9, содержащий две переключающие контактные группы, 3 ил,Изобретение относится к приборостроению, предназначено для измерения уровня жидкости и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности,Известен дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом и ферромагнитным экраном, расположенные в немагнитной трубе магнитоуправляемые контакты (герконы), подключенные через логические элементы И, НЕ, шифратор и дешифратор к вторичному прибору, и развертывающий преобразователь, подключенный к выходу шифратора,Недостатками уровнемера являются сложность конструкции и низкая эксплуатационная надежность из-за большого количества логических элементов и большого числа связей между этими элементами.К недостаткам уровнемера следует отнести возможность появления ложной информации на выходе диодной матрицы при залипании хотя бы одного геркона или срабатывании трех и более герконов, что также существенно снижает эксплуатационную надежность уровнемера,Известен поплавковый дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, делитель напряжения на Й равных частей, первый и второй выводы которого подключены соответственно к плюсу и минусу источника постоянного напряжения, магнитоуправляемые контакты, равномерно расположенные по высоте измеряемого уровня в немагнитной трубе и измерительный прибор, причем первый вывод 1-го,магнитоуправляемого контакта соединен с 1-м отводом делителя напряжения, где 1= 1, ., К -1, а его второй вывод - через измерительный прибор связаН с минусом источникапостоянного напряжения,Недостатком прототипа является возможность появления ложной информации при залипании хотя бы одного геркона, что снижает его эксплуатационную надежность,Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности уровнемера,Поставленная цель достигается тем, что поплавковый дискретный уровнемер, содержащий поплавок с постоянным магнитом, делитель напряжения на М равных частей, магнитоуправляемые контакты, равномерно.расположенные по высоте измеряемого уровня в немагнитной трубе, причем первый вывод 1-го магнитоуправляемого контакта соединен с 1-м отводом делителя напряжения, где 1 = 1, . Й - 1, источник постоянного напряжения, вывод "Минус" которого соединен с первым выводом изме 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рительного прибора, дополнительнб снабжен Мдиодами и сдвоенным переключателем, содержащим две переключающие контактные группы, причем переключающие контакты первой и второй переключающих групп соединены соответственно с первым и вторым выводами делителя напряжения, замыкающий контакт первой и размыкающий контакт второй переключающих групп соединены с выводом "Плюс" источника постоянного напряжения, размыкающий контакт первой и замыкающий контакт второй переключающих групп соединены с выводом "Минус" источника постоянного напряжения, а второй вывод 1-го магнитоуправляемого контакта через переход анод- катод 1-го диода связан с вторым выводом измерительного прибора,На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого уровнемера; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемого уровнемера (И = 12) для случая залипания МК 5 - 7 (прерывистая линия) и нормального функционирования герконов (сплошная линия); на фиг, 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы прототипа (М =-12) для случая залипания МК 5-7 (обозначено прерывистой линией) и нормального функционирования герконов (обозначено сплошной линией).Поплавковый дискретный уровнемер (фиг, 1) содержит поплавок 1 с постоянным магнитом 2, делитель 3 напряжения (ДН) на М равных частей, выполненный на резисторах 4, магнитоуправляемые контакты (МК) 5 и диоды 6, установленные внутри немагнитной трубы, расположенной в контролируемой среде (немагнитная труба не показана), причем МК 5 равномерно расположены по высоте измеряемого уровня, а немагнитная труба выполняет роль направляющей для поплавка 1 и магнита 2, которые выполнены в виде кольца, при этом первый вывод 1-го МК 5 соединен с 1-м отводом ДН 3, а его второй вывод - через переход анод-катод 1-го диода 6-1 связан с вторым выводом измерительного прибора (ИП) 7, первый вывод которого соединен с выводом "Минус" источника 8 постоянного напряжения (ИПН), Величину напряжения ИПН 8 выбирают из соотношенияОин М Опр,где Опр - падение напряжения на диоде 6, включенном в прямом направлении;М - коэффициент деления делителя напряжения,Сдвоенный переключатель 9 содержит две переключающие группы контактов. Переключающие контакты 10 и 11 первой и5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 второй переключающих групп соединенысоответственно с первым а 1 и вторым а 2выводами ДН 3. Замыкающий контакт 12первой и размыкающий контакт 13 второйпереключающих групп соединены с выводом "Плюс" ИПН 8, размыкающий контакт14 первой и замыкающий контакт 15 второйпереключающих групп соединены с выводом "Минус" ИПН 8, В качестве переключателя 9 могут быть использованы тумблер,кнопка, контакты реле, а в качестве ИП 7 -вольтметр, Временные диаграммы (фиг. 2)поясняют принцип работы предлагаемогоуровнемера при снижении уровня жидкости(стрелка 1) и при повышении уровня жидкости (стрелки 11). Кроме того, показаны точкиотсчета уровня жидкости для различных положений переключателя (фиг, 2 а), временньсе диаграммы срабатьсваниямагнитоуправляемых контактов при изменении уровня жидкости (штриховкой показаны зоны возможного срабатываниямагнитоуправляемого контакта (фиг, 2 б) ипоказания измерительного прибора предлагаемого уровнемера при различных положениях переключателя (фиг, 2 в).Временные диаграммы, поясняющиепринцип работы прототипа при сниженииуровня жидкости стрелка А и при повышении уровня жидкости стрелка 11. Кроме того,показаны точки отсчета уровня жидкости(фиг, 3 а), временные диаграммы срабатывания магнитоуправляемых контактов при изменении уровня жидкости (штриховкойпоказаны зоны возможного срабатываниямагнитоуправляемого контакта); (фиг, 3 б) ипоказания измерительного прибора прототипа (фиг, 3 в), Кроме того, показаны условные обозначения положенийпереключателя - ".," и ". " (фиг. 1),Для получения непрерывной информации о величине уровня жидкости МК 5 расположены равномерно и таким образом,чтобы под воздействием магнитного потокав определенные моменты происходило сра батывание двух МК 5 (см, фиг, 2 б, 3 б),Выбираем число точек отсчета уровня, например, равным 11 (к = 11). 0;4, 100, 20,, 900, 100. Исходя из этого коэффициент деления ДН 3 й = К+ 1 = 12,Тогда величина напряжения ИПН 8Оипнй Опр =12 В,где Опр = 1 В - для диода Д 220,Выбираем Оипсс = 13 В,В процессе работы положение переключателя 9 указывает на направление отсчета уровня: "1" - снизу вверх, "1;" - сверхувниз, а также на то, какая операция проводится; "Наполнение" ("1 ") или "Опорожнение" () емкости, т, е, уровнемер имеет два режима работы - "Наполнение" и "Опорожнение",Поплавковый дискретный уровнемер работает следующим образом,Изменение уровня жидкости вызывает перемещение поплавка 1 с магнитом 2, В данном конкретном случае возможны четыре состояния устройства: замкнут геркон М 1; замкнутыдва геркона М 1 и М 1-1; замкнуты два геркона М 1 и Я 1+ 1; замкнуты три геркона ЬЬ 1, М 1-1, ЬЬ 1+ 1,Предположим, что емкость заполнена жидкостью и необходимо часть жидкости слить,Ъстановим переключатель 9 в положение ",1, " (" Опорожнение" ), Тогда первый а 1 и второй а 2 выводы ДН 3 подключаются соответственно к выводам "Минус" и"Плюс" ИПН 8. При сливе жидкости происходит снижение уровняжидкости, что приводит к перемещению поплавка 1 с магнитом 2. При достижении уровня соответствующего точке отсчета "00" (фиг. 2 - 1), срабатывает МК 5 - 1, т. е. контакт геркона замыкается и ИП 7 через диод 6 - 1 подключается к первомуотводу ДН 3(показание ИП 7 - "0 ,"). При достижении уровня, соответствующего. точке отсчета "10;ь", срабатьсвает МК 5 - 2, т, е. контакт геркона замыкается и ИП 7 через диод 6 - 2 подключается к второму отводу ДН 3 (показание ИП 7 - "20 ф),так как диод 6 - 1 запирается (на его катоде более положительнее потенциал, чем на его аноде). При достижении уровня, соответствующего точке отсчета "300 ь", срабатывает МК 5 - 3, т. е, контакт геркона замыкается и ИП 7 через диод 6 - 3 подключается к третьему отводу ДН 3 (показание ИП 7 - "300"), так как диоды 6 - 1 и 6-2 запираются (на их катодах более положительный потенциал, чем на их анода:.), т. е, выход из строя МК 5-1 (залипание) не будет влиять на работу уровнемера, При дальнейшем снижении уровня жидкости имеют место аналогичные явления,Рассмотрим работу уровнемера при сливе жидкости в положении переключателя 9 " "("Наполнение" ), Тогда первый а 1 и второй а 2 выводы ДН 3 подключаются соответственно к выводам "Плюс" и "Минус" ИПН 8. При достижении точки отсчета "120 " (фиг. 2, 1) срабатывает МК 5-1, т, е. контакт герконг замыкается и ИП 7 через диод 6-1 подключается к первому отводу ДН 3 (показание ИП 7 - "100%"). МК 5-1 фиксирует 2 точки отсчета: "0 Д" - " " и "1204" - " 1 " - при снижении уровня жидкости и "20;" - ",;" и "10000" - "2" - при повышении уровня жидкости. При достижении точки отсчета "110;" соабатывает МК 5-2, т. е, контакт геркона замыкается, но ИП5 10 15 20 25 30 35 40 45 55 7 не подключается через диод 6-2 к второму отводу ДН 3, так как он заперт, на его катоде более положительный потенциал, чем на его аноде (показание ИП 7- "100%"). При достижении точки отсчета "100%" срабатывает МК 5 - 3 и размыкается МК 5-1, В результате чего ИП 7 через открывшийся диод 6 - 2 подключается к второму отводу ДН 3 (показание ИП 7 - "90%"), так как диод 6 - 3 заперт (на его катоде более положительный потенциал, чем на его аноде), При дальнейшем снижении уровня жидкости имеют место аналогичные явления. Однако при залипаний, например, МК 5-2 при снижении уровня жидкости ИП 7 будет постоянно показывать "90%", так как все остальные диоды будут запираться положительным потенциалом, поступающим через диод 6-2, Вот почему необходимо выбирать режим работы уровнемера,Рассмотрено залипание герконов из-за их высокой чувствительности в слабом магнитном поле уходящего магнита. Рассмотрим случай, когда герконы залипают иэ-эа длительного нахождения в магнитном поле - явление намагничивания. Предположим эалип МК 5-7 (фиг. 2 б, в и 3 б, в), т. е. емкость длительное время была заполнена более чем на 40%, Тогда показания предлагаемого уровнемера "40%" - ",1" или "70%" - ";", а прототипа - "40%". Рассмотрим две технологические операци 11: "Заполнение" емкости "Опорожнение" еь,;кости."Заполнение" емкости, Установим пе- реключатель 9 в положение " "("Заполнение") и произведем заполнение емкости до уровня,"100%", При этом МК 5 - 2 не будет оказывать влияние на работу предлагаемого уровнемера, При измерении уровня устройством-прототипомвозможно переполнение емкости (аварийная ситуация), Из фиг, 3 в-ц следует, что сколько бы не поступало жидкости в емкость показания уровнемера будут "90%" с переходом на "40%"."Опорожнение" емкости, Установим переключатель 9 в положение, ("Опорожнение") и произведем слив жидкости до уровня "100%", При этом МК 5-7 не будет оказывать влияния на работу уровнемера. 5 При измерении уровня жидкости устройством-прототипом возможно полное опорожнение емкости (фиг, 3 в-И),а уровнемер будет показывать "40%", что также приводит к аварийной ситуации.Рассмотрен случай, когда известно, что вышел иэ строя (залип) МК 5-7, При использовании устройства-прототипа это станет известно, когда возникнет аварийная ситуация (переполнение беэ перелива или неполное опорожнение) или авария (перелив или полное опорожнение), Предлагаемый уровнемер лишен этих недостатков, так как достоверность показаний можно контролировать в процессе наполнения или опорожнения емкости, Рассмотрим тот же случай - залип МК 5 - 7. Производим, например, заполнение емкости - переключатель 9 в положении "2 ", Произведем контроль состояния герконов. Допустим емкость заполнили на "70%", Соответственно показания ИП 7: "1." - "70%" или "Ф" - "60%". Из фиг, 3 в - И следует, что возможным показанием ИП 7 в положении "," переключателя 9 может быть лишь "30%" или "40%", Следовательно, вышел из строя (залип) МК 5 - 7,Наличие в составе предлагаемого уровнемера диодов и сдвоенного переключателя с соответствующими связями обеспечивает в сравнении с прототипом следующие преимущества; исключается появление ложной информации об уровне жидкости из-за залипания герконов, что повышает эксплуатационную надежность уровнемера, обеспечивается возможность контроля состояния герконов в процессе работы, что повышает эксплуатационную надежность уровнемера. формула изобретения Поплавковый дискретный уровнемер, содержащий источник постоянного напряжения, поплавок с постоянным магнитом, делитель напряжения, к узлам которого первыми выводами подключены магнитоуправляемые контакты, равномерно расположенные по высоте в немагнитной трубе, и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности идостоверности измерений, он снабжен диодами и переключателем, содержащим две контактные группы, причем средние контакты первой и второй контактных групп соеди-нены соответственно с первым и вторымвыводами делителя напряжения, замыкающий контакт первой и размыкающий контакт второй контактных групп соединены с выводом "Плюс" источника постоянного напряжения, размыкающий контакт первой и замыкающий контакт второй групп соединены с выводом "Минус" источника постоянного напряжения, вторые выводы магнитоуправляемых контактов подключены к анодам соответствующих диодов, катоды которых соединены с первым входомрегистратора, а его второй вход соединен свыводом "Минус" источника постоянногонапряжения.гримаюаеги4 йХЯ,Жа 1 рга)Юигг пр оста витель Ю. Глушаковехред М.Моргентал Корректор Т. Вашкович Реда кто олова одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Га, 101 П аказ 2759 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5