Уровнемер

17372Целью изобретения является повы- шение точности измерения уровня сырья в бункерах.Цель достигается тем, что цифровой уровнемер, содержащий электродви.;гатель, на валу которого установленролик намотки мерной ленты, ролик управления,через который перекинута мерная лента, на конце которой закреплен зонд с толкателем, пружина, микропереклюцатель и рычаг, содержит оптический датцик, включающий излу.цатель и фотоприемник, сцетцик им. пульсов, блок управления, два регистра, два сумматора, шифратор и блок индикации, причем выход оптического датчика подключен к счетному входу счетчика импульсов и к первому входублока управления, второй вход которого соединен с выводом микропереключателя, первый выход блока управления подключен к входу установки"ноль" счетчика импульсов, второй итретийвыходы блока управления подключаются к синхронизирующим входам соответственно первого и второго регистров, цетвертый и пятый выходы блока управления подключены к выводам обмотки управления электродвигателя, выход счетчика импульсов подключен к входу шифратора и к второму синхронизирующему входу первого регистра, выход которого подключен кпервому входу первого сумматора, второй вход. первого сумматора соединен . 35 с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и к информационно" му входу первого регистра, первый вход второго сумматора .соединен с вы ходом второго регистра, выход второго сумматора подключен к входу блока индикации и к информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска блока управле ния.При этом блок управления содержит три триггера, два одновибратора, два элемента И.и коммутатор, единичныйи нулевой выходы первого триггера 50 подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И подключен к счетному входу первого триггера, . выход первого одновибратора подключен к входам установки "единица" первого .и установки "ноль" второго триггеров, единичный выход второго триггера подключен к первому входу 4коммутатора, второй вход которого соединен с единичным выходом третьеготриггера, прямой выход второго одновибратора подключен к счетному входутретьего триггера, инверсный выходвторого одновибратора подключен. ксчетному входу второго триггера.Блок управления (Фиг. 1) имеет пятьвыходов, они соответствуют поочередно в развернутой схеме (Фиг. 3) выходу первого одновибратора, выходампервого и второго элементов И, пер"вому и второму выходам коммутатора,аналогично входами являются поочередно первые входы элементов И, входвторого одновибратора, вход установки"единица" второго триггера (запускуровнемера), входы установок "ноль"и "единица" третьего триггера, которые задают направление вращения электродвигателя, но неуказаны на Фиг.1(блок управления),Анализ отличительных признаковпредложения на предмет соответствияих критерию ".существенные отличия"показал, что в доступных нам источниках информации РНТБ РА не выявленыподобные технические решения, чтопозволяет сделать вывод о .наличии существенных. отличий.На фиг, 1 представлена схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 .ролик намотки мерной ленты с оптическим датчиком; на фиг, 3 - техничес"кая реализация блока управления,Цифровой уровнемер содержит электродвигатель 1, ролик 2 намотки, ролик3 управления, пружину 1, микропереключатель 5, рычаг 6, мерную ленту 7,толкатель 8, зонд .9, оптический датчик 10, счетчик 11 импульсов, блок12 управления, регистры 13 и 14, сумматоры 15 и 16, шифратор 17 и блок18 индикации,Блок управления содержит триггеры19-21, одновибраторы 22 и 23, элементы И 24, 25 и коммутатор 26.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии мерная лента7 компактно намотана на ролик 2 (нафиг, 2 указаны три витка). Обозначив .диаметр первого (наружного) витка01, по которому вычисляется длина егсокружности, легко убедиться, чтокаждый диаметр отличается от предыдущего на 2 о02=01-28,5 где- толщина мерной ленты При этом длина окружности представляется в виде С =1-2 Я.(витка)Обозначив число отверстий и на правой боковой стенке ролика 2 намотки, можно определить длину дуги между двумя отверстиями на уровне первого витка(2)п Второе слагаемое выражение (1) учитывает изменение длины витка, вызванное толщиной мерной ленты 7, что учитывается в вычислениях после каждого полного оборота ролика 2 намотки, величину коррекции можно записать в виде2 Я а=и По включении питания на выходеодновибратора 23 формируется импульс,который .обнуляет устройство, т.е.,перед запуском уровнемера регистры13 14 и счетчик. 11 импульсов содержат нулевой код, а триггер 21 устанавливается в состояние, которое определяет направление вращения электродвигателя 1. Запуск уровнемера осуществляется установкой триггеров19,. 20 в единичное состояние, По по-ступлении первого импульса от оптического датчика 10 блок 12 управления записывает в регистр 13 .код начальной уставки, представленной выражением (2). Код на выходе регистра13 при помощи сумматора 15 суммируется с нулевым кодом на выходе шифратора 17 и поступает на вход сумматора.16, где суммируется также с .ну,левым кодом на выиоде регистра 14. По окончании первого импульса, т,е. его задним фронтом, триггер 19 устанавливается в нулевое состояние иблокируется вход начальной уставки регистра 13, теперь второй и последующиеимпульсы проходят по элементу И 25 и поступают на синхронизирующий вход регистра 14, под воздействием синхроимпульса код на выходесумматора 16 записывается в регистр 14, в результате код на выходе сумматора 16 до и-го импульса увеличивается на величину уставки по Формуле (2), Счетчик 11 импульсов работает17276 по модулю и, по появлении на его выходе импульса, что имеет место прикаждом полном обороте ролика 2 намотки, на выходе шифратора 17 формируется дополнительный код величиныкоррекции а по формуле (3), так какпервый сумматор 15 выполняет операцию 10 ф)1 2 Я А-а= -- - - " и иосуществляются при помощи двух реле,входящих в состав .коммутатора 2 б. 3П р и м е р. В качестве мерной ленты 7 применяется металлическая лен" та шириной 20 мм, толщиной о =0,2 мм,. общей длиной 3000 см (глубина бункера), реверсивный электродвигатель 1 типа Д, 72 об/мин. Принимая длину первого (наружного) витка С 1= =32 см, можно вычислить по формуле арифметической прогрессии длину последнего 1=125 виткаС=С - Ь) 2 И=32-(125-1) 2 а0,02= =16,42 см,50 55 1 а также сумму М 125 членовпо окончании импульса счетчика 11импульсов код на выходе сумматора 15записывается в регистр 13, т,е. Формируется новая уставка, которая хранится в регистре 13. Код на выходесумматора 16 поступает на блок 18 индикации, содержащий в своем составе Ю дешифратор двоичного кода в семисег-ментный и Цифровой индикатор.В крайнем нижнем положении зонда9, когда он соприкасается с поверхностью сырья, пружина 4 резко рассла бляется и рычаг б переключает микропереключатель 5, который коммутирует логический "0", в результате за"пускается одновибратор 22, положительный импульс на,его прямом выходе ЗО устанавливает триггер 21 по счетному,входу в противоположное состояние,. вследствие чего осуществляется торможение электродвигателя 1 методомкратковременного переключения питания, обмотки управления (реверсироЗ 5 вания), Положительным фронтом отрицательного импульса одновибратора 22триггер 20 по счетному входу устана.вливается в исходное (нулевое) сос- ЯОтояние, электродвигатель 1 полностьюобеспечивается и реверсирование ивключение питания электродвигателя37276 7 17В=(С+Ск) М 2=(32+16,Й 2) 125/2= =3026,10 см,При числе отверстий п=16 (модуль счетчика 11 импульсов) на правой боковой стенке ролика 2 намотки, согласно формуле (2), можно вычислить величину начальной уставкиА=01/п=320/16=20 мм и величину коррекции на выходе шифратора 17 по выражению (3) а= =2,6 ф 0,2/16=7,8510 10 мм.гй-2 Оптический датчик 1 О содержит в качестве излучателя инфракрасного диапазона диод -типа АЛ 107 Б и фотопри- . емника фотодиод типа ФД 8 К. Устройство обработки информации (элементы 1117) выполнены на микросхемах серии 155. Точность измерения уровня материала в бункерах по предлагаемому уровнемеру определяется числом отверстий и на ролике 2 намотки и повышение точности измерения осуществляется простым увеличением числа отверстий а. В приведенном. примере погрешность измерения не превышает величину начальной уставки А=20 мм (системная погрешность дискретного счета).В прототипе измеряемой величиной является угол поворота мерного шкива и для дистанционного контроля необходимо угол поворота преобразовать( в электрическое напряжение, а при сопряжении с управляемыми ЭВМ - и в цифровой код.Итак, кроме погрешностей преобра" зователей, имеется и погрешность, вызванная неоговоренным скольжением ленты на поверхности шкива.1Таким образом применение оптического датчика и специального устройства вычисления цифрового кода, а также механическое увеличение числа и (характеристика точности измерения) позволяет повысить точность измерения уровня сырья в бункерах. формула изобретения 1. Уровнемер, содержащий блок индикации, электродвигатель, на валу которого установлен ролик намотки мерной ленты и ролик управления, через который перекинута мерная лента,8на конце которой закреплен зонд,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения,в него введены оптический датчик,счетчик импульсов, блок управления,первый и второй регистры, первый ивторой сумматоры, шифратор, микропереключатель и рычаг, причем микропереключатель соединен с роликом управления .посредством пружины и штока, ккоторому также прикреплен рычаг, вы"ходы оптического датчика подключенык счетному входу счетчика импульсов ипервому входу блока управления, второй вход которого соединен с первымвыходом микропереключателя, второйвыход которого заземлен, первый выход блока управления соединен с вхо дом установки "ноль" счетчика импульсов, второй и третий выходы блокауправления соединены с синхронизирующими входами первого и второго регистров соответственно, четвертый и 25 пятый выходы блока управления подключены к электродвигателю, выходсчетчика. импульсов соединен с входомшифратора и .вторым синхронизирующимвходом первого регистра, выход кото- О рого .подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и информационному входу первого регистра, выходы второго сумматора подключены квходу блока индикации и информацион-ному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска бло.ка управления.402. Уровнемер по и. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что блок управления содержит первый, второй и третийтриггеры, первый и второй одновибра торы, первый и второй элементы И икоммутатор, причем выходы "ноль" и"единица" первого триггера подключенык вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И 5 О соединен со счетным входом первоготриггера, выходы первого одновибратора подключены к входам установки"единица" первого и установки "ноль"второго триггеров, выход "единица"второго триггера соединен с первым 55входом коммутатора, второи вход кодторого подключен к выходу "единица"третьего триггера, инверсный и пря"мой выходы второго одновибратора9 10173 727 бподключены к счетным входам первого И, а .входами являются первые входы и второго триггеров соответственно, первого и второго элементов И, вход выходами блока управления являются установки "единица" второго триггевыход первого одновибратора, комму- ра и вход второго одновибратора, татора, первого и второго элементов51737276 КНТ СССР од, ул. Гагарина, 10 оизводственно-издательский комбинат "Патент ЗаказВНИИПИ Составитель С.Манучарянор Т.Лошкарева Техред А.Кравчук Корректор Л,Пилипенко 8 ч Тираж Подписноосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д, 4/5