Преобразователь перемещения электропроводящей жидкости в код

Союз Советских Социалистических РеспублинОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 20.03.80 (21) 2898352/18-24 (51)М. КЛ. с присоединением заявки М -608 С 9/00001 Р 23/12 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытой2) Авториэобретени И.П.Л н Белгородский филиал всесоюзного проектно"конструкторСкого технологического институтаатомного машиностроения и котлостроения(71) Заявите 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЭЛЕКТРОПРОВОДЯВ КОД ЕМЕЩЕНИИДКОСТИ иения,в цифобраржащиом иенны 15 1Изобретение относится к автоматике и вычислительной техникеслужит для преобразования давлтемпературы, уровня и расходаровой код.Известны пре зователи перемещения в код, соде е поплавок с постоянным магнит ферромагнитнымэкраном, размещ е в вертикальнорасположенной немагнитной трубе, магнитоуправляемые контакты, подключенные к шифратору, соединенному черездешифратор с вторичным прибором, нормально-замкнутый контакт каждой контактной группы, начиная с верхней,подключен к подвижному контакту последующей группы, а нормально-разомкнутый контакт указанной контактнойгруппы подсоединен к соответствующемувходу шифратора, при этом подвижныйконтакт верхней контактной группыподключен к шине питания 11,Недостатком преобразователя является сложность устройства, недостаточная точность младшая единица измерения не может быть меньше длиныгерконов 1 и невысокая надежность изза сложности устройства и наличияэлектромеханических узлов, неудобст"во в обслуживании при эксплуатации. Из известных преобразователей перемещения в код наиболее близким по технической сущности является "Преобразователь, перемещения в код", содержащий кодирующую шкалу с дорожками по числу разрядов с чередующимися токопрозодящими и непроводящими участками, в дорожке младшего разряда токопроводящие участки объединены в группы, причем токопроводящие участки в группах с одинаковыми порядковыми номерами электрически соединены между собой, длина токопроводящего участка каждого последующего разряда кодовой шкалы равна длине группы токопроводящих участков каждого предыдущего разряда кодовой шкалы, считывающие элементы, расположенные по методу "двойной щетки", источник питания й реле, причем, одна шина источника питания соединена через обмотку первого реле с одной щеткой дорожки. младшего разряда,а через размыкающий контакт первого реле с другой щеткой дорожки младшего разряда ичерез замыкающиеся и размыкающиеся контакты второго реле соответственно с первой и второй щетками дорожки старших,разрядов; другая шина источника питания соединена с нулевыми контактами доро"жек старших разрядов, а через обмотку второго реле с нулевыми контакта ми дорожки младшего разряда.Преобразователь работает следующим образом. При перемещении щетокпО кОдовым дОрожкам разрядОв Однаиз щеток в каждом разряде касаетсятокопроводящего участка кодовой дорожки, следовательно, к этому токоПроводящему участку подводится плюсисточника питания и далее на выходпреобразователя, к другой сторонекоторого подводится минус источникапитания, Щетки имеют механическуюсвязь с перемещаемым пРедметом2).Данный преобразователь не можетбыть применен для измерения перемещения электропроводной жидкости,так как невозможно непосредственножидкостью перемещать щетки; применение же мембраны или сильфона в качестве разделительного элемента при Оводит к снижению точности и надежности, к усложнению устройства.Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение точности и надежности преобразователя.25Поставленная цель достигается тем,что в преобразователе перемещениязлектропроводящей жидкости в код, содержащем кодирующую шкалу с череду. ющимися токопроводящими и токонепроводящими участками, выполненную в ЗОвиде двух дорожек, соответствуюцихчислу разрядов преобразователя, токо-.проводящие участки первой дорожкиразделены на группы, токопроводящиеучастки второй дорожки расположены 35против группы токопроводящих участков первой дорожки, длина токопроводящего участка второй дорожки короче длины группы первой дорожки навеличину зоны неопределенности, начальные токонроводящие участки дорожек соединены между собой, токопроводящие участки с одинаковыми номерами в группах токопронодящих участков первой дорожкисоединены между собой через соответствующие размыкающие контакты первыхрелейных элементов, вторые релейныеэлементы, источники питания, первыевыводы первых релейных элементовсоединены непосредственно с токопро Оводящими участками второй дорожки,а вторые выводы первых релейных элементбв соединены с первым выводомпервого источника питания, первыевыврды вторых релейных элементов соединены с соответствующими размыкающимн контактами первых релейных элементов, а вторые выводы вторых релейных элементов соединены с первым выводом первого источника питания, второй вывод которого соединен с элек- ртропроводящей жидкостью, каждый выход разрядов преобразователя кромепоследнего соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента иразмыкающий контакт 65 последующего релейного элемента спервым выводом второго источника питания, а последний выход разряда преобразователя соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания.На чертеже приведена схема преобразователя.Он состоит из кодирующей шкалы ввиде отдельных дорожек 1 и 2 на каждый разряд,. релейных элементов(электромеханического типа) 3-15 с размыкающими 16-40 и замыкающими 41-52 .контактами, источника питания. Каждая кодовая дорожка соответственносостоит из чередующихся токопроводящих 53-68 и непроводящих ( не обозначены) участков. Токопроводящие участки дорожек всех разрядов, кроме последнего, обаединены в группы (вгруппу входит десять токопроводящихучастков, например, для разряда единиц 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 для разрядадесятков, если бы он был не последним, соответственно, 00,10,2090),причем токопроводящие участки с одинаковыми номерами различных группэлектрически соединены между собойчерез размыкающие контакты 16-29 релейных элементов 14 и 15, первый входкоторых электрически соединен соответственно с токопроводящими участками 67 и 68 последующего старшего.разряда. Первый вход релейных элементов 13,14 и 15 последнего разрядаэлектрически соединен с токопроводя".щими участками 67 и 68, а первый входрелейных элементов остальных разрядов (в данном случае только разрядаединиц) электрически соединен с общими точками токопроводящих участков с одинаковыми порядковыми номерами разных групп дорожки одного разряда. Ьторой вход релейных элементовэлектрически соединен между собой ис одной шиной питания, другая шинапитания имеет непосредственную электрическую связь с электропроводящейжидкостью 69, перемещающейся о каналу 70,Для упрощения изготовления ( увеличения допусков при изготовлениикодирующей шкалы) длина токопроводящего участка ( например, участкапоз.67) последующего разряца корочедлины группы токопроводящих участ 1 ков 53-62 предыдущего разряда навеличину зоны неопределенности, атокопроводящий участок "00 ф 67),кроме того, электрически соедийенс токопроводящим участком фО" (53).Преобразователь работает следующим образом.При перемещении электропрбводной жидкости, например, ртути снизувверх, ртуть поочередно соприкасается с токопроводящими контактами.Пусть она коснулась токопроводящихконтактов с порядковыми номерами "0" и ф 00" (53 и 67). Тогда плюс источника питания через ртуть токопроводящий участок с порядковым номером "00" (67) будет подан на первый вход релейного элемента Р 11 (13), и через ртуть - токопроводящий участок с порядковым номером "0" ( 53) и размыкающий контакт поз, 16 релейного элемента Р 12 (14) на первый вход релейного элемента Р 1 ( 3 ). Релейные элементы Р 1 и Р 11 (3 и 13)сработа-, ют и через свои. контакты поз.41 и 53 выдадут сигнал на выход преобразователя. Следует иметь ввиду, что в силу того, что токопроводящий участок 67 короче группы токопроводящих участков 53-62 на величину зоны неопределенности, то ртуть сначала коснется ;. только токопроводящего участка 53, но он электрически соединен с токо- проводящим участком 67 и сигнал все равно одновременно поступят на вход релейных элементов Р 1 и Р 11 3 и 13). При перемещении электро- проводной жидкости выше ртуть кос нется токопроводящего участка с порядковым номером "1" (54 и плюс источника питания через ртуть - токо- проводящий участок с порядковым номером "1" (54) и размыкающий контакт 17 релейного элемента Р 12 (14) будет подан на первый вход релейного элемента Р 2 (.4). Таким образом одновременно получат сигналы и сработают релейные элементы Р 1, Р 2 и Р 11 (3,4 и 13). А сигнал на выход преобразователя поступит только че" рез контакты 42 и 51 релейных элементов.Р 2 и Р 11 (4 и 13); так как релейный элемент Р 2 (,4) контактом 30 разорвет цепь выхода сигнала, выдаваемого релейным элементом Р 1 ( 3).Таким путем при перемещении рту" ти снизу вверх постепенно будут срабатывать релейные элементы Р 3,Р 10 ( 512) и на выход преобразователя будут поочередно поступать .сигналы через контакты,4350 этих релейных элементов.При подходе ртути к токопроводящему участку с порядковым номером "0" 163) на первый вход релейного элемента Р 1 (3) вторично поступит плюс источника питания, а на выход преобразоватсля все равно будет проходить сигнал только через контакты 50 и 51 и только при походе ртути к токопроводящему участку с поряд- ковым номером "10" 1681, а это произойдет с задержкой в силу того, что токопроводящий участок с порядковым номером "10" 168) короче группы токопроводящих участков 63,64, на величину зоны неопределенности, плюс источника питания через ртуть и токопроводящий участок с порядковым номером "10" (68) будет подан на первый вход релейного элемента Р 12 14) и этот релейный элемент сработает. Он своим контактом 52 выдает сиг"нал на выход преобразователя, а кон"тактом 39 разорвет цепь выдачи сиг"нала релейным элементом Р 11 (13),Одновременно он своими контактамипоз.16. ,25 оборвет связь токопроводящих участков 53,,62 с общими точками, а следовательнор-с первыми входами релейных элементов Р 1,,Р 10 (315). Релейные элементыР 1Р 10 обесточатся, кроме релейного элемента Р 1 (3 ), к первомувходу которого заблаговременно под"веден плюс источника питания по цепи:ртуть - токопроводящий участок спорядковым номером "0" (63) - размыкающий контакт 26 релейного элементаР 13 15). Таким образом, на выход1преобразователя будет поступать сигнал только через контакты 52 и 41, 20 что соответствует цифре 10. Токопроводящие участки 67 и 68 короче группытокопроводящих участков предыдущегоразряда, например, 5362 на величину зоны неопределенности. Но длину 25 их можно брать "одинаковой с длиной(на чертеже диаметром) токопроводящих участков предыдущего разряда,так как ртуть, коснувшись их в нижнейчасти, всегда будет касаться при подьеме вверх. Важно чтобы нижние частитокопроводящих участков 53,67, 63,68и т.д. были смещены относительнодруг друга ие более чем на величинуэоны неопределенности. Причем смещение должно быть однозначным: начало токопроводящего участка последующего разряда может быть выше началагруппы токопроводящих участков предыдущего разряда. Противоположное смещение недопустимо ( приведет к по грешности) .При перемещении ртути сверху внизпреобразователь работает аналогичнортуть опускается ниже токопроводящихучастков, релейные элементы обесто-.4 чиваются и создают цепь для выдачисигнала релейным элементов, первыйвход которого соединен с токопроводящим участком, расположенном нижепо каналу перемещения ртути. Из чертежа видно, что сигнал на выход преобразователя релейным элементом Р 10( 12) выдается только контактом 50.Таким же образом, будет выдан сигналрелейными элементами, первый входкоторых электрически соединен с токопроводящими участками с порядковыминомерок ф 90".Предлагаемое устройство можетбыть выполнено в виде электроконтактного термометра с контактами, коли чество которых зависит от точностии пределов измерения и электронныхреле (лучше микромодульного исполнения). Такое устройство обеспечит;измерение температуры газов, паров,: 65 жидкости и т,п. в цифровом виде, Отния, например, на светодиодах. В этом случае трубки можно выполнять иэ непрозрачного материала.Предлагаемоеустройство можно при 40 45 менить в медицине для измерения температуры и артериального давления убольных с индикацией результатов измерения подобно индикации времени наэлектронных часах. При микромодульном исполнении релейных элементовразмеры, например, бытового медицинского термометра почти не увеличатся,а стоимость при серийном производстве будет невысокой.Особенно удобны они при амбулаторном лечении больных для постоянного контроля и регистрации результатов измерения, а при использовании цифроного регулятора и для сигнализации об отклонении измеряемого параметра от допустимого 1 заданного) предела.Использование предлагаемого преобразователя перемещения электропроводной жидкости в цифровой код обеспечивает:- упрощение устройства преобразователя:преобразонатель состоит из токопроводящих участков и релейных элементов;получение надежной и точной информации о перемещении электропро 55 60 65 серийно выпускаемых контактных термометров оно отличается количеством контактов и наличием релейных элементов.Для измерения давления и уровня предлагаемое устройство может быть выполнено в виде трубки из электро- изоляционного материала (например, стекла) с впаяйными контактами или трубки из любого материала, в том числе и электропроводного, но в этом случае диаметр трубки должен быть не сколько больше, чтобы внутрь ее можно было поместить кодирующую шкалу 1 выполненную на электроизоляционной плате. Верхний конец трубки надо соединять с атмосферой, а нижний - с из меряемой средой непосредственно или через разделительную мембрану. Часть трубки заполнить электропроводной жидкостью, например, ртутью аналогично жидкостным .манометрам.При измере- з 0 нии давления, уроння, температуры, расхода в технологических процессах, кроме автоматической регистрации, часто возникает необходимость оператору .следить визуально за показаниями приборов "по месту". При применении предлагаемого устройства его можно использовать и для визуального отсчета показаний результатов измерения (если трубки выполнить из прозрачного материала, например, сте кла). Для исключения субъективных ошибок оператора или экспериментатора при визуальном отсчете измеряемой величины можно использовать устройство для индикации результатов измере,водной жидкости в цифровом виде: надежной за счет простоты устройства( отсутствия электромеханических уз -лов), и точной за счет того, чтотокопроводящие участки можно выби-,".рать небольшими по размеру, например,1 мм даже меньше. Погрешность измерения будет не более + младшая единица измерения,- простота изготовления и,как следствие - низкаястоимость изготовления.Формула изобретенияПреобразователь перемещения элек-,.тропроводящей жидкости в код, содержащий кодирующую шкалу с чередующимися токопроводящими и токонепроводящими участками, выполненную в виду двухдорожек, соответствующих числу разрядов преобразователя, токопроводящие участки первой дорожки разделены на группы, токопроводящие участкивторой дорожки расположены противгруппы токопроводящих участков первой дорожки, длина токопроводящегоучастка второй дорожки короче длиныгруппы первой дорожки на величинузоны неопределенности, начальные токопроводящие участки дорожек соединены между собой, токопроводящиеучастки с одинаковыми номерами вгруппах токопроводящих участков первой дорожки соединены между собойчерез соответствующие размыкающиеконтакты перных релейных элементов,вторые релейные элементы, источникипитания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения, повышения точности и надежности преобразователя, первые выводы первых релейных элементов соединены непосредственно с токопроводящими участкаминторой дорожки, а вторые выводы перных релейных элементов соединены спервым выводом первого источника питания, первые выводы вторых релейныхэлементов соединены с соответствующими размыкающими контактами первыхрелейных элементов, а вторые выводывторых релейных элементов соединеныс первым выводом первого источникапитания, второй нывод которого соединен с электропроводящей жидкостью,каждый выход разрядов преобразователя кроме последнего соединен череззамыкающий контакт соответствующегорелейного элемента и размыкающий контакт последующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания, а последний выход разряда преобразователя соединен череззамыкающий контакт соответствующегорелейного элемента с первым выводомвторого источника питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 614332, кл. ЙЭ 1 Г 23/12, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2639870/18-24,кл. 608 С 9/00, 1978 ( прототип ),"П илиал П 10563/79 ВНИИПИ по д 113035, Тираж 694 Подосударственного комитета Сам иаобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб.,т", г.ужгород, ул.Проектная,