Цифровой оптический уровнемер

Цифровой оптический уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР , содержащий передающий и принимающий волоконные оптические кабели, измерительную штангу, в которой размещены с зазором друг против друга линейки из торцов оптических волокон , и помещенный между этими линейками непрозрачный поплавок, и электронную измерительную схему, состоящую из соединеного с выходом принимающего кабеля фотоприемника, генератора импульсов, счетчика импульсов с дeшифpaтopa ш и цифровых индикаторов , ключей и схемы задержки, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он снабжен распределителем светотых импульсов, делителем частоты, двумя триггерами управления и схемой и, причем выход фотоприемника через усилитель и первый ключ соединен с входом счетчика импульсов и параллельно через первую схему задержки со стоповым входе первого триггера управления, входные концы волокон передаклцего оптического кабеля связаны с выходам распределителя световых импульсов, выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты, синхроннзирующим входом распределителя и с импульсным входом второго ключа, выход которого подсоединен через вторую схему задержки к первому с @ входу схемы И и непосредственно к пусковому входу первого триггера управления, выход которого соединен с вторым входом И, выход которой подсоединен к стоповому входу второго триггера управления, выход делителя частоты подсоединен к шине сброса счетчика в нулевое положение и через третью схему задержки к пусковым входг1М распределителя импульсов и второго триг гера управления, выход которого подключен к управляквдим входам D1 обоих ключей. О 00 4;;;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН

O9J (И) 3(Я) 0 01 F 23 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.:;

° с.

«» ..

ГОсудАРстВенный номитет сссР по делАм изОБРетений и ОтнРытий (21} 3398098/10 (22) 25,01.82 (46} 23.02.84. Вюл. Р 7 (72) Н.A.Càìîâàðoâ и Г.Е.Золотухин (53} 681.128.65(088.8) (56} 1. Заявка Великобритании

Р 2002905, кл. 0 01 F 23/00, опублик. 1979.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 587338, кл. G 01 F 23/22, 1975 (прототип). (54)(57} 11ИФРОВОЙ ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕИЕР, содержащий передающий и принимающий волоконные оптические кабели, измерительную штангу, в которой размещены с зазором друг против друга линейки из торцов оптических волокон, и помещенный между этими линейками непрозрачный поплавок, и электронную измерительную схему, состоящую иэ соединеного с выходом принимающего кабеля фотоприемника, генератора импульсов, счетчика импульсов с дешифраторами и цифровых индикаторов, ключей и схемы задержки, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он снабжен распределителем светотых импульсов, делителем частоты, двумя триггерами управления и схемой И, причем выход фотоприемника через усилитель и первый ключ соединен с входом счетчика импульсов и параллельно через первую схему задержки со стоповым входом первого триггера управления, входные концы волокон передающего оптического кабеля связаны с выходами распределителя световых импульсов, выход генератора импульсов соединен с входом делителя частоты, синхронизирующим входом распределителя и с импульсным входом второго ключа, выход которого подсоединен через вторую схему задержки к первому входу схемы И и непосредственно к пусковому входу первого триггера управления, выход которого соединен с вторым входом схемы И, выход которой подсоединен к стоповому входу второго триггера управления, выход делителя частоты подсоединен к шине сброса счетчика в нулевое положение и через третью схему задержки к пусковым входам распределителя импульсов и второго триггера управления, выход которого подключен к управляющим входам обоих ключей.

1 75бЦ4

55

Укаэанная цель достигается тем, что уровнемер снабжен непрозрачным поплавком и вторым принимающим волоконным <оптическим каб=лем, входные торцы которого расположены в виде линейки с шагом дискретности, равным шагу линейки выходных торцов

60 передающего волоконного оптического кабеля, размещенных в измерительной штанге таким образом, что входные торцы принимающего кабеля расположе- 65

Изобретение относится к автоматике и телемеханике, предназначено для автоматического измерения уровня прозрачных и полупрозрачных жидкостей в емкостях и может найти применение для измерения уровня нефте- 5 продуктов в стационарных емкостях, в баках и цистернах подвижных транспортных средств, а также для измерения уровня сжиженных газов и уровня агрессивных и взрывоопасных жидкостей.

Известен дискретный уровнемер, содержащий передающий и принимающий волоконные оптические кабели, торцы волокон которых образуют две линей- 15 ки с одинаковым шагом дискретности, расположенные напротив друг друга вдоль измерительной штанги, и поплавки, расположенные в пространстве между линейками торцов волокон.

Устройство обеспечивает измерение уровня прозрачной и полупрозрачной жидкости (1) .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой прибор для измерения уровня непрозрачных жидкостей, содержащее измерительную трубку, выполненную в виде зеркального полого световода с прозрачным продольным окном, вдоль которого установлены входные торцы волокон принимающего оптического кабеля, источник светового излучения, расположенный в верхней части полого световода, и электронную измерительную схему, включающую набор фотоприемников, соединенных по входу с выходами принимающего оптического кабеля, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифраторы, ключи, регистр, собирательную 40 схему, схему задержки, цифровые индикаторы )2) .

Однако известный прибор не обес печивает измерения уровня прозрачных жидкостей и имеет сложную измери- 45 тельную схему, обусловленную нали чием фотоприемников, число которых равно числу шагов дискретности. уровнемера.

Целью изобретения является упрощение электронной измерительной схемы устройства, обеспечивающего измерение уровней прозрачных и полу прозрачных жидкостей. ни напротив выходных торцов волокон передающего кабеля с зазором, в который входит шторка поплавка, распределителем световых импульсов, делителем частоты, двумя триггерами управления и схемой И, причем выходной конец принимающего кабеля соединен с входом фотоприемника, выход которого через усилитель и ключ соединен со счетчиком импульсов и параллельно через первую схему задержки со стоповым входом первого триггера управления, входные концы волокон второго оптического кабеля связаны с выходами распределителя световых импульсов, синхрониэирующий вход которого подсоединен к выходу генератора импульсов непосредственно, а к пусковому входу — через делитель частоты, выход которого подключен также к пусковому входу второго триггера управления н к шине сброса счетчика, выход генератора импульсов подсоединен к импульсному входу второго ключа, выход которого соединен с пусковым входом первого триггера управления и параллельно через вторую схему задержки с первым входом схемы И, второй вход которой подключен к выходу первого триггера управления, а выход - к стоповому входу второго триггера управления, выход которого подсоединен к управляющим вхоцам обоих ключей.

На. фиг. 1 представлена структурная схема цифрового оптического устройства, на фиг. 2 — структурная схема распределителя световых импульсов.

Цифровой оптический уровнемер со- держит измерительную штангу 1, волоконные оптические кабели 2 и 3, генератор 4 импульсов, делитель 5 частоты, распределитель 6 световых импульсов, фотоприемник 7, усилитель 8, схему И 9, схемы 10-12 задержки, ключи 13 и 14, триггеры 15 и 16 управления, счетчик 17 импульсов, дешифраторы 18, цифровые индикаторы 19. Измерительная штанга 1 представляет собой прямоугольную или другой формы трубку 20, в которой размещены линейка 21 из выходных торцов передающего волоконного оптического кабеля 3, линейка 22 из входных торцов принимающего волоконного оптического кабеля 2 и поплавок 23, несущий на себе шторку 24. Обе линейки 21 и 22 разделены узким зазором, в который входит шторка 24 поплавка 23. Торцы волокон в линейке 21 и в линейке 22 уложены с одинаковым интервалом напротив друг друга. Штанга имеет отверстие 25, на входе которого установлен фильтр 26, Выходной конец волоконного оптического кабеля 2 связан с входом фотоприем1075084 ника 7, выход которого через усилитель 8 подсоединен к импульсному входу ключа 13, а выход последнего подключен к счетному входу счетчика 17 импульсов и через схему задержки 11 к стоповому входу триггера 15 управления. Выход генератора 4 импульсов подсоединен K синхрониэирующему входу распределителя б световых импульсов, импульсному входу ключа 14, через делитель 5 частоты к шине 10 сброса в нулевое положение счетчика 17 и далее через схему 10 задержки к пусковому входу распределителя б, к пусковому входу триггера 16 управления. 15

Входные . концы волокон кабеля 3 связаны с выходами распределителя б световых импульсов. Выход клю" ча 14 подсоединен непосредственно к пусковому входу триггера 15 и че» 0 рез схему 12 задержки. к первому входу схемы И 9, к второму входу которой подсоединен выход триггера 15.

Выход схемы И 9 подсоединея к стоповому входу триггера 16, выход кото-25 рого подключен к управляющим входам ключей 13 и 14.

Распределитель световых импульсов может иметь различную конструкцию. На фиг. 2 изображен вариант 30 структурной схемы электронного распределителя б. Она состоит из сдвигового регистра, выполненного на триггерах 27, 272,..., 27>, где и — количество шагов уровнемера, набора схем И 28), 28,..., 28,набора светодиодов 291 292,..., 29 и эле мента 30 задержки. Синхронизирующий вход СК .распределителя 6 соединен с выходом генератора 4 импульсов, а вход "Пуск" — с выходом делителя 5. 40

Уровнемер работает следующим образом.

Генератор 4 выдает импульсы на синхронизирующий вход распределителя 6 световых импульсов и на вход 45 делителя 5. С выхода делителя 5 следуют импульсы с периодом, который превышает период импульсов генератора 4 в число, в несколько раз превосходящее общее число шагов дискрет-50 ности уровнемера. Импульс делителя 5 сбрасывает в нулевое положение счетчик 17, переключает триггер 16 в положение, при котором открываются ключи 13 и 14, и запускает распределитель б световых импульсов. В результате через ключ 14 проходит первый тактовый импульс, который переключает триггер 15 в положение, при котором с него, подается высокое напряжение на схему И 9, и параллельно запускает схему 12 задержки. Одновременно первый световой импульс распределителя засвечивает первый торец волокна кабеля 3. Этот импульс поступает по первому волокну кабеля 3 в линейку 21 измерительной штанги 1, проходит через зазор, наполненный жидкостью, и попадает на входной торец волокна линейки 22 кабеля 2. В результате с выхода фотоприемника 7 электрический импульс поступает через усилитель 8 и через открытй ключ 13 на вход счетчика 17 и параллельно через схему 11 задержки на стоповый-вход триггера 15 и опрокидывает его в положение, при котором снимается высокое напряжение со входа схемы И 9. Поскольку время задержки схемы 12 превышает время задержки схемы 11, то появившийся импульс не пройдет через схему И 9, следовательно, ключ 13 останется в открытом положении ° Такой процесс счета происходим до тех пор, пока не дойдет очередь до той пары волокон в линейках 21 и 22, которые окажутся перекрытыми шторкой 24 поплавка 23. В этом случае световой импульс в кабель 2 не поступит и, следовательно, триггер 15 останется в положении, при котором с него подается высокое напряжение на схему И 9.

В результате при появлении импульса на выходе схемы 12 задержки схема И 9 переключает триггер 16 в положение

"Стоп", при котором ключи 13 и 14 закрываются и остаются в этом положении вплоть до появления следую,щего пускового импульса, выдаваемого делителем 5 частоты.

Технико-экономическая эффектив-.. ность предлагаемого устройства состоит в том, что упрощается электронная измерительная схема уровнемера, позволяющего измерять дискретно уровень прозрачных и полупрозрачных жидкостей.

1075084

1075084

)7уск

Составитель T.Ðîâåíñêàÿ

Техред М.Гергель Корректор,Билак

Редактор Н.Лазаренко

Филиал ППП "Патент", r.Óàãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 488/33 Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5