Дискретный уровнемер

(5 н 5 6 01 Р 23/18 ГОСУДАРСТВЕ ННЫ И КОМИ ТЕ ТпО изОБРетениям и ОткРЫтиямПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 77 Фиг,6(71) Ленинградский институт водного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР М 605105, кл, 6 01 Г 23/12, 1978,Авторское свидетельство СССР й.556341 кл, 6 01 Р 23/12. 1975(57) Изобретение отосится к приборострое нию и можег быть исгользовно для дискретного измерения уровня. Цель изобретения - расширение класса измеряемых жидкостей. Жидкость, попадая в трубу 1, замыкает контакты с помощью мембран 9. Полость 10 с нагревателем 1; позволяет усилить информационное давление. Сигналы поступакзт на блок обработки ин формации. 6 з.п.ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения с заданной точностью уровнейжидкости различного типа с помощью унифицированных датчиков информации.Целью изобретения является расширение класса измеряемых жидкостей,На фиг.1 изображена схема предложенного дискретного уровнемера; на фиг,2 схема блока обработки информации; нафиг.З - схема кинематической связи междучувствительным элементом датчика давления и контакта блока обработки информации; на фиг.4 - схема уровнемера срасположением датчиков информации наверхней поверхности каждой ступени трубы; на фиг,5 - схема чувствительного элемента датчика информации с увеличеннойчувствительностью; на фиг,б - схема чувствительного элемента датчика информации срегулируемой чувствительностью,Дискретный уровнемер (фиг.1) содержит измерительную трубу 1, нижним коленом соединенную с емкостью нижеминимального значения уровня измеряемой жидкости, М датчиков 2 информации иблок 3 обработки информации, при этомизмерительная труба 1 имеет ступенчаовоэрастающую форму с Й ступенями, причем высота каждой ступенипропорциональна точности измеренияуровня (т,е, в общем случае высота каждойступени трубы может быть различной), датчик 21 (1=-1,М) информации расположен нанижней поверхности 1-й ступени трубы 1под верхней поверхностью 1-й ступени трубы 1, выход датчика информации соединенс соответствующим входом блока 3 обработки информации,Размеры каждой ступени трубы 1 (ширина, высота, длина) выбираются исходяиз требований к точности измерений уровня габаритов датчиков информации,Измерительная труба 1 своим нижнимколеном соединена емкостью с жидкостью, уровень которой необходимо измерить.Если датчик 2 информации имеет электрический выход, сигнал на котором равенлогической единице при достижении давления определенной величины (датчик 2информации - релейного типа), то в качестве блока 3 обработки информации можноиспользовать аналого-цифровой преобраэооатель.Для упрощения уровнемера, уменьшения числа соединительных проводов можноиспольэовать блок 3 обработки информации, изображенный на Фиг.2, 10 50 55 15 20 25 ЗО35 40 блок 3 обработки информации (фиг,2) содержит узел 4 индикации, М сопротивлений 5, балластное сопротивление 6, источник 7 питания, 1 у 1 ключевых элементов 8. При этом узел 4 индикации, сопротивления 5, балластное сопротивление 6 соединены последовательно и подключены параллельно выходам источника 7 питания, ключевой элемент 8.1 (1=1,М) подключен параллельно сопротивлению 5.1, управляющий вход 8 ключеоого элемента соединен с 1-м выходом блока 3 обработки информации (т.е, с выходом соответствующего датчика 2,1).При использовании датчика 2 информации релейного типа с электрическим выходным сигналом в качестве ключевого элемента может использоваться бесконтактный ключевой элемент.Узел 4 индикации может быть выполнен в виде амперметра,Ключевой злелент 8 может быть реализован также на базе контактной техники в виде размыкающего контакта, Пример технической реализации схемы соединения ключеоого элемента 8 и датчика 2 информации дпя данного случая приведен на Фиг.З,а. Контакт 8 расположен с наружной стороны чуостоитепьного элемента (мембраны) 9, расположенного на нижней поверхности соответствующей ступени измерительной трубы над верхней поверхностью данной ступени. Контакт 8,1 показан размыкающим, но возможна техническая реализация замыкающего контакта, а также использование в качестве контакта 81 несколько размыкающих контактов, кинематически соединенных с чувствительным элементом датчика 2.1 информации,В качестое сопротивлений 5 можно использовать активные сопротивления, в качестве источника 7 питания - источник постоянного тока Если точность измерения уровня жидкости одна и та же, то значение сопротивления 5 1(12,М) В определяется по формулеЙ= К 81/(1- К), (ОК1)где Я - значение 1-го сопротивления,Формула (1) получена из условияр,/(р+ 5 д ) = К=сопя, (=2,З,М) (2)= - 2Тогда при срабатыоании 1=го датчика 2,1 .=2 У 1) информации ток в блоке 4 информации уменьшится по сравнению с током в цепи с В (йь=О) в (1-К)раз.В качестве согротивлений 5 могут быть использооаны емкостные сопротивления Хс, о качестве балластного сопротивления 6 индуктивное сопротивление Х, а в качестве5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 1. При втои срабатывает датчик 2,1 иифор. и источника 7 питания - источник переменного тока варьируемой частоты, в качестве узла 4 индикации - датчик максимума (тока).Дискретный уровнемер (фиг.4) отличается от дискретного уровнемера (фиг.1) тем, что датчики 2 информации расположены на верхней поверхности каждой ступени измерительной трубы 1 над нижней поверхностью той же ступени, Выходы датчиков 2 подключены к блоку 3 обработки информации (на фиг.4 блок 3 не показан). В качестве датчика 2 может применяться датчик, изображенный на фиг,З, а также датчик, изображенный на фиг.5, который дополнительно содержит, прикрепленную к чувствительному элементу 9 датчика 2 информации с внутренней стороны. гибкую герметичную емкость 1 О, заполненную веществом с удельным весом меньше удельного веса измеряемой жидкости. В качестве такого вещества может использоваться, например воздух.Датчик 2 (фиг,6) имеет расположенный внутри герметичной емкости 10 нагревательный элемент 11, Нагревательные элементы 11 могут быть соединены последовательно между собой и подключены параллельно к выходам источника 7 питания через соответствующее регулируемое сопротивление ( на фиг.6 не показано).Нагревательный элемент 11. (1=1 У 4) может также подключаться к выходам источника 7 питания через сво 6 регулируемое сопротивление,Длина и (или) ширина чувствительного элемента 9 датчика 2 информации могут превосходить высоту ступени трубы 1,Сопротивления 5 могут быть размещены непосредственно около датчиков 2 информации, что существенно уменьшает длину соединительных проводов, т;6. сопротивления 5 совместно с необходимыми проводами могут быть установлены на соответствующей ступени измерительной трубы.Дискретный уровнемер (фиг,1) работает следующим образом.Датчики 2. (=1,к) информации выбраны такими, чтобы выдавали сигнал логической единицы в момент времени полного заполнения -й ступени измерительной трубы 1. Если высоты всех ступеней одинаковы, то датчики 2 информации - однотипны.Ключевые элементы 8 в исходный момент открыты, Узел 4 измерения показывает максимальное значение.Предположим, что уровень измеряемой жидкости изменяется и в определенный момент времени заполняет- ю ступень трубы мации, выходной сигнал которого, рэвнь.Й логической единице, подается на управляющий вход ключевого элемента 8., который при этом эакрывется. Тогда ток от источника 7 питания пойдет через балластное сопротивление 6 и последовательно соединенные сопротивления 5.1, 5.2, , 5 Показания узла индикации будут пропорциональны величине уровня жидкости Л = Л + да+, + /Ъ, где Ь - высота ступени трубы 1,Если ключевой элемент 8 выполнен так. как показано на фиг.З. то при заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы 1, мембрана 9 под действием веса жидкости прогнется и разомкнет контакты 8, При этом на поддержание контактов в разомкнутом состоянии не требуется потребление энергии источника 7, Затем процедура оценки уровня жидкости повторяется,Если значения сопротивлений 5 выбраны исходя из формулы (1), то показания узла 4 индикации при срабатывании датчика 2 будут отличаться от показаний узла 4 индикации при срабатывании датчика 2 (-1) в (1-К) раэ (или на величину К;ь), (При К=0,1 показания 1 зла 4 на (1-1) и -м циклах измерения будут отличаться на 10"-,ь)Принцип работы дискретного уровне- мера (фиг.4) с датчиками 2 информации,изображенными на фигЗ, аналогичен Для увеличения чувствительности датчиков 2 информации (особенно, если ьеличина Ь меньше размеров мембраны 5) используется гибкая герметичная емкость 10 (фиг,6). При заполнении жидкостью соответствующей ступени трубы 1, по закону Архимеда, создается дополнительная подьемная сила.Для регулирования чувствительности датчиков 2 информации при измерении уровня жидкостей с разным удельным весом (бензина, воды, солярки и т.д.) можно варьировать величину силы Архимеда пут 6 м подогрева с помощью нагревательно 45 го элемента 11 вещества (воздуха) в герметичной емкости 10. Принцип работы уровнемера при этом не изменяется. На фиг,З, 5 показано, что контакт 8 при срабатывании мембраны 9 размыкается, Воэможно также использование контактов, которые при срабатывании мембраны замы каются.Уровнемер для сокращения габаритов может быть расположен непосредственно у боковой стенки шлюза или на воротах шлюза или опускаемым.В результате применения предложенного устройства- расширяются функциональные возожности за счет измерения уровня лю 16227 б 7бых жидкостей (неагрессивных, агрессивных, взрывоопасных, сверхчистых и т.д.) с любой наперед заданной точностью, причбм точность измерения уровня может быть меньше размеров чувствительного элемента информационного датчика;- повышается надежность устройства за счет уменьшения числа соединительных проводов или сложных блОков обработки информации;- регулирование чувствительности информационных датчиков позволяет расширить функциональные возможности за счбт измерения уровня жидкостей с различными удельными весами одними и теми же унифицированными датчиками;- точность измерения не зависит от высоты уровня.- используются типовые (стандартные) датчики информации.Формула изобретения1. Дискретный уровнемер, содержащий измерительную трубу с размещенными на ней с возможностью взаимодействия с контролируемой средой Й датчиками информации, выходы которых соединены с соответствующими входами блока обработки информации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью расширения класса измеряемых жидкостей, труба выполнена ступенчатой формы, а датчики информации выполнены в виде датчиков давления, расположенных на поверхности каждой ступени.2. Уровнемер поп.1., о тл и ча ю щи йс я тем, что ступени измерительной трубы5 выполнены одинаковыми по высоте.3. Уровнемер поп.1, отлича ющий с ятем, что датчики информации расположенына верхней поверхности каждой ступени,4. Уровнемерпо пп.1 и 3, отл ич а ю щи й 10 с я тем, что на чувствительном элементедатчика информации с внутренней сторонызакреплена герметичная емкость, заполненная веществом, удельный вес которогоменьше удельного веса жидкости.15 5,Уровнемерпоп 4,отличающийсятем, что внутри герметичной емкости расположен нагревательный элемент,б,Уровнемерпоп,1, отличающийс я тем, что блок обработки информации20 содержит последовательно соединенныебалластное сопротивление, М сопротивлений, источник питания и узел индикации, апараллельно каждому сопротивлению подключен ключевой элемент, управляющий25 вход которого соединен с соответствующимвходом блока обработки информации,7, Уровнемер по пп.1 и б, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что значение 1-го (1=2,М) сопротивления блока обработки определяется по30 формуле8 = К В 1/(1-К)где В - значение первого сопротивления;К - коэффициент задания дискретности(0 К 1),351622767 О( Составитель М. РачРедактор Е. Дормидонтова Техред Э. Цаплюк Алексеенко орр з 146/91 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5 НТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,