Дискретный уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1778544 А 01 Р 23 62 5)5 Т У бюро ге- нститута скоия МЕР ние о ожет о-изм кого изоб тносится быть ис- ерительконтроля ретения: вхо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Специальное конструкторофизического приборостроенгеологии АН АЗССР72) В.Б.Ибрагимов(57) Использование: изобретек измерительной технике и мпользовано в информационнных системах для автоматичесуровня жидкости. Сущность Изобретенной технике иинформациондля автоматичкости.Известный дискретный уровнемер, содержащий постоянный магнит, расположенный на поплавке, линейку чувствительных элементов, импульсный распределитель, генератор опорной частоты, регистрирующий счетчик и схему анализа, входы которой соединены соответственно с выходами генератора опорной частоты, линейки чувствительных элементов и установочным входом "Пуск" устройства, а выходы - с входами регистрирующего счетчика и импульсного распределителя,В устройстве схема анализа выполнена в виде делителя частоты, вход которого подключен к первому входу схемы и первымдам первого и второго вентилей, а выход - к второму выходу схемы и первому входу ие относится.к измеритель- может быть использовано в но-измерительных системах еского контроля уровня жиддискретныи уровнемер содержит постоянный. магнит, расположенный на поплавке, через центральное отверстие которого проходит немагнитная труба, в которой размещены линейки чувствительных элементов и импульсный распределитель, генератор опорной частоты и регистрирующий счетчик, Требуемую последовательность операций в устройстве обеспечивает схема анализа, состоящая из делителя частоты, триггера, элемента сборки и шести вентилей, два из которых используются для выде-ления из выходной импульсной последовательности делителя импульсов,задающих начало и окончание интервалаизмерения соответственно. 5 ил. третьего вентиля, второи вход которого подключен к второму входу схемы, а выход - к первому входу четвертого вентиля, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого объединен с нулевым входом второго триггера и - ф подключен к третьему входу схемы, а единичный выход подключен к второму входу первого вентиля и к единичному входу вто- (р рого триггера, нулевой выход которого сое- у динен с вторым входом четвертого вентиля, а единичный выход - с одним из входов пятого вентиля, другой вход которого подключен к выходу третьего вентиля, а выход с - к второму входу второго вентиля, выход которого соединен с первым входом эле- ф мента сборки, второй вход которого подключен к выходу первого вентиля, а выход - к первому выходу схемы.Недостатком устройства является невы-. сокая точность, обусловленная наличием погрешности е, возникающей из-за произвольного временного положения импульса"Пуск" (задающего начало интервала измерения путем установки соответствующего триггера в положение "1" и разрешения подсчета счетных импульсов генератора регистрирующим счетчиком) относительно заднего фронта ближайшего выходного импульса делителя частоты (в то время как конец указанного интервала фиксируется без погрешности - в момент времени, соответствующий заднему фронту выходного импульса делителя частоты, появляющегося на выходе четвертого вентиля и возвращающего триггер в исходное положение "0"). Другим недостатком устройства является неудобство в эксплуатации, обусловленное тем, что выход делителя частоты непосредственно связан с вторым выходом схемы анализа (откуда импульсы поступают на вход распределителя) и потому опрос линейки чувствительных элементов происходит непрерывно ("по кругу"); это не позволяет "привязать" его начало к началу цикла измерения, а искомый результат снять в конце этого цикла, т.е. организовать циклический режим работы.Наиболее близким по технической сущности к и редложен ному устройству (и рототипом) является дискретный уровнемер, содержащий постоянный магнит, расположенный на поплавке, линейку чувствительных элементов, импульсный распределитель, генератор опорной частоты, регистрирующий счетчик и схему анализа, входы которой соединены соответственно с выходами генератора опорной частоты, линейки чувствительных элементов и установочным входом "Пуск" устройства. а выходы - с входами регистрирующего счетчика и импульсного распределителя, В устройстве схема анализа выполнена в виде делителя частоты, вход которого подключен к первому входу схемы и первым входам двух первых вентилей, а выход - к второму выходу схемы и одному из входов третьего вентиля, другой вход которого соединен со вторым входом схемы, а выход - с одним из входов четвертого вентиля и нулевым входом триггера, единичный вход которого подключен к третьему входу схемы, единичный выход непосредственно, а нулевой выход через четвертый вентиль соответственно - к вторым входам первых двух вентилей, выходы которых через элемент сборки подключены к первому выходу схемы.Недостатком устройства является невысокая точность, обусловленная наличием погрешности я, возникающей из-за произвольного временного положения импульса "Пуск" (фиг, 1, а; фиг, 1, б-З), задающегочувствительных элементов; на фиг, 4 и 5 - схема анализа и временные диаграммы ее работы.Дискретный уровнемер содержит (фиг.40 2) постоянный магнит 1, расположенный напоплавке 2, через центральное отверстие которого проходит немагнитная труба 3, в которой размещены линейки 4 чувствительных элементов и импульсный распредели тель 5, генератор б опорной частоты, выходкоторого подключен к первому входу 7 схемы 8 анализа, второй 9 и третий 10 входы которой соединены соответственно с выходом линейки чувствительных элементов и 50 установочным входом "Пуск" устройства, апервый 11 и второй 12 выходы - со входами регистрирующего счетчика 13 и импульсного распределителя соответственно. В состав схемы анализа входят (фиг. 4) делитель 55 14 частоты, вход которого подключен к первому входу схемы и первым входам первого 15 и второго 16 вентилей, а выход - к одному из входов третьего вентиля 17, другой вход которого соединен со вторым входом схемы, а выход - с одним из входов четвертого 5 1015 203035 начало интервала измерения путем установки триггера в полокение "1" (фиг. 1; а. фиг.1, б) и разрешения подсчета счетных импульсов генератора регистрирующим счетчиком (фиг. 1, а; фиг, 1, б) относительно заднего фронта ближайшего выходного импульса делителя частоты (фиг, 1, а; фиг, 1, 6-2), в то время как конец указанного интервала фиксируется без погрешности, в момент времени, соответствующий заднемуфронту первого из выходных импульсов делителя частоты, появляющегося на выходе третьего вентиля и возвращающего триггер в исходное положение "0", Другим недостатком устройства является неудобство в эксплуатации, обусловленное тем, что выход делителя частоты непосредственно связан с вторым выходом схемы анализа (откуда импульсы поступают на вход распределителя) и потому опрос линейки чувствительных элементов происходит непрерывно ("по кругу"), это не позволяет "привязать" его начало к началу цикла измерения, а искомый результат снять в конце этого цикла, т.е, организовать циклическийрежим работы.Целью изобретения является повышение точности устройства и обеспечение удобства его эксплуатации,На фиг. 1, а, б показаны временные диаграммы, поясняющие принцип появления погрешности в прототипе (авт.св. СССР Кф 1052875); на фиг, 2 - структурная схема устройства; на фиг, 3 - два варианта расположения магнита относительно линейкивентиля 18 и нулевым входом (В) триггера 19, единичный выход(0) которого непосредственно, а нулевой выход (0) через четвертый вентиль подключены соответственно ко вторым входам двух первых вентилей, выходы которых через элемент 20 сборки подключены к первому выходу схемы, пятый вентиль 21, входы которого соединены с третьим входом схемы и выходом делителя частоты, а выход - с единичным входом (Я) триггера, и шестой вентиль 22, входы которого соединены с выходом делителя частоты и единичным выходом триггера, а выход - со вторым выходом схемы. 10 Устройство работает следующим образом,Постоянный магнит 1, высота которого равна примерно (1,2-1,3) ЬЬ (где ЬЬ - расстояние между чувствительными элемента 15 20 ми линейки 4), перемещаясь с поплавком 2, отслеживающим уровень жидкости вдоль трубы 3, создает управляющий магнитный поток, который в зависимости от положения магнита относительно линейки 4 воздействует на один или два ее чувствительных элемента (фиг. 3). Рассмотрим случай, когда магнитный поток воздействует на два чувствительных элемента линейки 4.одновременно (фиг. 3. а). 30 теля 14 снимаются импульсы с частотой Е 1 = Е/1 (где 1 - коэффициент деления делителя, соответствующий в выбранном масштабе расстоянию между чувствительными элементами линейки 4), которые далее че 40 рез закрытые вентили 17, 21 и 22 не проходят (фиг, 4; фиг. 5, б). Триггер 19 (фиг, 4) находится в исходном положении "0", при котором на его нулевом выходе - потенциал высокого уровня, соответствующего уровню логической "1" (далее - потенциал "1"; фиг, 5,е), а на единичном выходе - потенциал низкого уровня, соответствующего уровню логического "0" (далее - потенциал "О"; фиг.5,д), Потенциалом "0" с единичного выхода 50 триггера и потенциалом того же уровня с выхода вентиля 18 (фиг. 5,д,л) блокированы (закрыты) вентили 15 и 16 соответственно, поэтому импульсы с частотой Е также не могут пройти на выход 11 схемы анализа. Импульс "Пуск" (фиг, 5,в) с длительностью, выбираемой из условия= Т 1 (где Т 1 - период выходных импульсов делителя 14), подается на установочный вход "Пуск" устройства (фиг, 2) и с него на вход 10 схемы 55 Генератор 6 (фиг, 2) формирует импульсы опорной частоты Р, которые поступают на вход 7 схемы 8 анализа и далее - на вход делителя 14 частоты, входящего в состав этой схемы (фиг. 4; фиг, 5,а). С выхода дели 8 анализа и далее на управляющий вход вентиля 21 (фиг. 4), открывая его, при этом первый же выходной импульс делителя 14, пройдя через указанный вентиль (фиг, 5, г) на единичный вход триггера 19, установит его в положение "1", при котором на единичном выходе триггера - разрешающий потенциал "1" (фиг. 5, д), открывающий вентили 15 и 22, а на нулевом - запрещающий потенциал "О" (фиг, 5 е), блокирующий вентиль 18. Импульсы опорной частоты Г через открытый вентиль 15 (фиг. 5,а) и элемент 20 сборки проходят на выход 11 схемы анализа (фиг.5,н) и далее - на вход регистрирующего счетчика 13 (фиг. 2), который начинает их подсчет. Выходные же импульсы делителя 14 с частотой Р 1 через открытый вентиль 22 (фиг. 5,ж) проходят на выход 12 схемы анализа и далее - на вход распределителя 5 (фиг;2), Распределитель 5 начинаетопрашивать каждый чувствительный элемент линейки 4. Опрос продолжается до тех пор, пока не достигается уровень, при котором (в рассматриваемом случае) два чувствител ьных элемента линейки 4 находятся под воздействием магнитного потока, создаваемого постоянным магнитом 1, В этот момент времени на выходе линейки 4 появляется импульс, длительность т 2 которого выбирается из условия: т 2 = 2 Т 1. Этот импульс(фиг. 5, и) поступает на вход 9 схемы .анализа (фиг. 2) и далее - на управляющий вход вентиля 17 (фиг. 4), открывая его, при этом через указанный вентиль пройдут два выходных импульса делителя 14 (фиг. 5,к), первый из которых, не имея возможности пройти через закрытый вентиль 18 (блокированный потенциалом "0" с нулевого выхода триггера 19; фиг. 5,е), сбросит триггер 19 в исходное положение "0" по нулевому входу й. На единичном выходе триггера вновь устанавливается потенциал "0" (фиг. 5,д), блокирующий вентили 15 и 22 (поступление импульсов на выходы 11 и 12 схемы анализа и, соответственно, подсчет импульсов опорной частоты счетчиком 13 и опрос линейки 4 распределителем 6 прекращается; фиг. 5, з,ж), а на нулевом выходе - потенциал "1" (фиг, 5,е), подготавливающий вентиль 18 к появлению второго импульса на выходе вентиля 17.Второй импульс (И 2) с выхода вентиля 17 (фиг. 5,к) не может изменить состояние триггера 19 по входу К и проходит через открытый вентиль 18 (фиг. 5,д) на вентиль 16, открывая его, при этом регистрирующий счетчик 13 вновь начинает считать импульсы опорной частоты, поступающие на его вход через указанный вентиль 16 (фиг. 5,м) и зле 1778544мент 20 сборки(фиг. 5,н), и за время, равноедлительности И 2, подсчитает число импульсов, соответствующее ЬЬ/2,Таким образом, результирующий код всчетчике 13 будет равенй= ЬЬ+- Ы 1где- номер первого возбужденного магнитным потоком чувствительного элементалинейки 4.В другом случае(фиг. З,б) поток, созданный магнитом 1, воздействует только наодин чувствительный элемент линейки 4 ипотому импульс, появляющийся на ее выходе, имеет длительность тг = Т 1 (фиг. 5,и).Следовательно, через вентиль 17 за времяТ пройдет только один импульс делителя14, который и закончит цикл измеренияуровня, сбросив триггер 19 в исходное положение "0", Счетчик 13 при этом зарегистрирует код, равныйй= ЬЬОбъединив оба случая, получим:= +2где е - коэффициент, принимающий значения 1 (при воздействии потока на два чувствительных элемента линейки 4одновременно) или 0(при воздействии потокатолько на один чувствительный элемент).Формула изобретенияДискретный уровнемер, содержащийпостоянный магнит, расположенный на поплавке, линейку чувствительных элементов,импульсный распределитель, генераторопорной частоты, регистрирующий счетчики схему аналИза, выполненную в виде триггера, четырех вентилей, элемента сборки и5 делителя частоть), вход которого подключенк первому входу схемы анализа и первымвходам двух первых вентилей, а выход - кодному из входов третьего вентиля, другойвход которого соединен с вторым входом10 схемы анализа. а выход - с одним из входовчетвертого вентиля и нулевым входом триггера, единичный выход которого непосредственно, а нулевой выход через четвертыйвентиль подключены соответственно к вто 15 рым входам первых вентилей, выходы которых через элемент сборки подключены кпервому выходу схемы анализа, при этом еевходы связаны соответственно с генерато- .ром опорной частоты, линейкой чувстви 20 тельных элементов и установочным входом"пуск" устройства, а выходы - с входамирегистрирующего счетчика и импульсногораспределителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности устройст 25 ва и повышения удобства его в эксплуатации, в состав схемы анализа введеныдополнительно пятый и шестой вентили,при этом входы пятого вентиля соединены стретьим входом схемы анализа и выходом30 делителя частоты, а выход - с единичнымвходом триггера, входы шестого вентиля соединены с выходом делителя частоты и единичным выходом триггера, а выход - свторым выходом анализа схемы,351778544 СоставительРедактор Техред М,Моргентал Корректор М.Андрушенко ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4183 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рау