Уровнемер
Иллюстрации
Реферат
УРОВНЕМЕР по авт. св. ff 900120, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введен регистр хранения промежуточного.значения уровня, причем его кодовый вкод связан с кодовым выходом второго реверсивного счетчика, управляняциЙ вход со схемой вьфаботки управляющих сигналов , а выход - с кодовым входом первого реверсивного счетчика.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (l9) 0 I) 4(зц G 01 Р 23/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ВСЕСО1()ЯИ,Д
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1;.":; " :: — д
К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П:ЛЬСТЕЦУ (61) 900120 (21) 3680904/24-10 (22) 26. 12.83 (46) 15.04.85. Бюл. и 14 (72) В.H.Ëîêòþõèí, Н.И. Иопа и А.Н.Терехин (71) Рязанский радиотехнический институт (53) 681.128.082.3 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР
У 900120, кл, С 01 F 23/28, 1980 (прототип) .
2.Авторское свидетельство СССР
У 1008621, кл. С 01 F 23/28, 1981 ° (54) (57) УРОВНЕИЕР по авт. св.
Ф 900120, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введен регистр хранения промежуточного.значения уровня, причем его кодовый вход связан с кодовым выходом второго реверсивного счетчика, управляющий входсо схемой выработки управляющих сигналов, а выход — с кодовым входом первого реверсивного счетчика.
1150
Изобретение относится к измерительной технике и может бьггь использовано в нефтехимической промьпппенности для измерения уровней жидких сред.
По основному авт. св. Р 900120 известен уровнемер с многочастотным датчиком. Устройство содержит датчик, подключенный к первой схеме коммутации, которая через две логические схемы подключена к первому реверсивному счетчику, и второй схеме коммутации, которая подключена к второму реверсивному счетчику, схему выработки управляющих сигналов и блок памяти, соединенные между собой и со схемами коммутации и реверсивными счетчиками, схему формирования частот, соединенную со схемами коммутации, регистр уровня и регистр числа секций, соединенный со счетчиком числа секций, триггер, схему переполнения, соединенную выходамй " с регистрами индикации уровня и секций,счетчиком секцнй, а входами — с 25 выходом первого реверсивного счетчи-, ка и входом регистра уровня, причем вход триггера соединен с выходом второго реверсивного счетчика, подключенного к первому реверсивному счетчику, а выход триггера подсоединен к второй схеме коммутации и входам логических схем (1 .!
Для измерения уровня сред используются уровнемеры с многосекционны- 35 ми частотными датчиками, секции которых могут быть соединены как встык, так и внахлест.
Использование многосекционного датчика с секциями встык позволяет 40 сократить металлоемкость первичного преобразователя, но требует специального алгоритма обработки информации, отличного от алгоритма для датчика с секциями внахлест. 15
При соединении секций датчика встык погрешность преобразования уровня в частоту при уровне среды, находящемся на стыке секций, составляет +2X, что позволяет по коду уров-50 ня только в одной i-й секции датчика сделать вывод, заполнена она полностью или частично.
Такая неоднозначность обусловливает следующий алгоритм обработки 55 ,информации, поступающий с датчика с секциями встык: признак степени заполнения секции (пустая, частично
491 2 заполненная, полная) формируется в результате суммирования уровней в
i-й и вьппележащей (i + 1)-й секциях датчика. Значение кода уровня контролируемой среды в каждой i-й секции берется смещенным N N < + 100.
В результате исключается возможность получения отрицательных значений уровня и формируется признак степени заполнения секции, позволяющий отличать уровни в случае частично заполненной и пустой секций датчика (2) .
Недостатками уровнемера являются сбои при работе с многосекционным частотным датчиком с секциями встык, в результате чего вычислитель уровнемера может недосчитать нескольких полных секций.
Цель изобретения — увеличение точности в определении числа полностью заполненных секций датчика и расширение функциональных возможностей вычислительного преобразователя, т.е. создание уровнемера, способного обрабатывать информацию, поступающую с многосекционных датчиков, секции которых соединены как встык, так и внахлест.
Указанная цель достигается тем, что в уровнемер введен регистр хранения промежуточного значения уровня, кодовый вход которого связан с кодовым выходом второго реверсчвного счетчика, управляющий вход — со схемой выработки управляющих сигналов, а выход — с кодовым входом первого реверсивного счетчика.
На чертеже изображена блок-схема предлагаемого уровнемера.
Устройство содержит схему 1 выработки управляющих сигналов, две схемы 2 и 3 коммутации, схему 4 формирования частот f u f две логические схемы И 5 и 6, блок 7 памяти коэффициентов, реверсивные счетчики
8 и 9, триггер 10, схему 11 признака переполнения, регистр 12 уровня, счетчик 13 и регистр 14 числа секций, регистр 15 хранения промежуточных значений уровня.
Измерительный f >, и компенсационный Е, каналы многосекционного датчика 16 подключены к схемам 2 и
3 коммутации. Выходы схемы 3 подключены к счетным входам реверсивного счетчика 9, а схемы 2 — к входам логических схем И 1 и 6, соответственно связанных своими выходами с
1150491 2 я (Н, ) (1)
1
011 4
fO2 f2 (2) суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 8. К входам схем 2 и 3 соответственно подключены выходы f р, и fo> схемы 4 Формирования частот, связанной своим входом с шиной опорной частоты Гр, а также шина Q схемы 1 выработки управляющих сигналов.
Выходы р,, Qg схемы 1 подключены к блоку 7 памяти коэффициентов, 1О а выход Q — к регистру 15 хранения промежуточных значений уровня. Выходы N блока 7 памяти коэффициентов а соедйнены с кодовыми входами счетчи- ка 8, связанного своими выходами с соответствующими кодовыми входами второго реверсивного счетчика 9, регистра 12 уровня в секции и схемы 11 признака переполнения. Шина "Заем" реверсивного счетчика 9 подключена к триггеру 10, а кодовый выход счетчика 9 связан с кодовыми входами регистра 15 хранения промежуточных значений уровня, связанного своими кодовыми выходами с кодовым входом реверсивного счетчика 8. Единичный выход триггера 10 соединен с входами схем 2 и 3 коммутации и логических схем 5 и 6. Один выход (7 ) схемы 11 признака переполнения подключен к счетчику 13 числа секций, связанному с регистром 14 числа секций, второй (q, регистра секции) — к входу регистра 14 числа секций, а третий и четвертый (q, регистра уровня и установки нуля регистра
35 уровня) — к входам регистра 12 уровня.
Выход q< схемы 1 подключен к реверсивному счетчику 8, q< — к реверсивному счетчику 9 и триггеру 10, q > к счетчику 13 числа секций к схеме 11 признака переполнения, — к регистру 15 хранения промежу5 точных значений ypoBHs. ВыхОды и q схемы 1 подключены к датчику
16 уровня для обеспечения его син- . хронной работы с вычислительным преобразователем уровнемера.
Выходной результат снимается с
50 регистра 14 числа секций, в котором хранится код числа полностью заполненных секций, и регистра 12 уровня внутри текущей секции. Управление последовательностью вычислений осущес „ - вляется схемой 1 выработки управляю- Зэ щих сигналов, имеющей классическую структуру устройства управления синхронного типа.
В основе действия предлагаемого уровнемера лежит циклический опрос во времени секций датчика, начиная с первой, с Формированием в течение времени опроса (i + f)-й секции промежуточного кода уровня Ян,° „ : B ней и КОДа УРОВИЯ 1-й секЦ ЯН;реЧвьт
NH „ „11+ N„ „,„ к с формированием сиг нала U; =1, если уровень Н; + 1003,или сигналов q а„р регистра секций; qqgrj регистра уровня, если 0 < Н + f00X, или сигналов О регистра секции и 1агР установки нуля регистра уровня, если
Н OX.
В течение всего цикла опроса датчика определяется число полностью заполненных секций И и уровень NH®„ внутри пустой или частично заполнейной (М + 1}-й секции. Значение уровня в каждой секции Формируется последовательно на выходе реверсивного счетчика 8.
При вычислении промежуточного кода Уровня 1 ° „ в i-й секции уровнемер реапйзует зависимость где f, fð 2,,— — з нНа ч еен ия ч а сeт оoтT, соот1 ветс твующих нулевому уровню в секции;
f,.= q(H; Е) — текущее значение частоты рабочей секции датчика;
f y (Н1,E ) - текущее значение часто2i ты корректирующей секции датчика, с одновременной линеариэацией, осуществляемой путем аппроксимации функции полином второй степени
P>(Z) {а Z +а) Z.;+а (3) Рассмотрим работу устройства в течение одного цикла Т опроса датчиф1 ка.
Для синхронной работы устройства посредством сигналов q> и q, соответственно в начале цикла Т ; обнуляется счетчик 13 и счетчик секций в многосекционном датчике и к входу вычислительного преобразователя уров1150491
"02i 21
f2 — N (7) 1РС1 и 11
Е
f 1i
° (9)
) 021
f2
6РСл "4РСЛ
) "02
I о21 21 (10) л ь л о (4) немера подключаются частоты f1 и
1л
2, соответствуще первой секц и
В течение цикла Т@ опроса первой секции датчика формируется промежуточный код уровня Ы ;„р „е в первой 5 секции эа шесть тактов 01- Q 6 работы уровнемера. За это время реализуются совместно зависимость (1) и полином (3). Во время такта Qg код Ng оролле.к переносится в регистр 15 хранения промежуточного кода уровня.
В течение цикла Тр опроса второй секции датчика формируется промежуточный коД УРовнЯ М112„ро,де также за шесть тактов, а в такте Q » цикла T(15 вычисляется результирующий ВН рез, Рез код уровня в первой секции NM pe
НИ, вромез + Nllz рромел
Управляющие сигналы и,:, 0 . вырабатываются схемой 1 выработки управляющих сигналов.
Выбор кодов Ио,, пропорцио1 нальных коэффициентам а, аппроксимирующего полинома (3), осуществляется сигналами Q, 0 1, 0б
25 кода И л „Р„,,, после формирования кода Ин рромеФ cHFHcLTIoM 01.
i41о о
Запись кодов в счетчики 8 и 9 производится в моменты поступления сигналов q л и q соответственно. 30
В моменты записи кодов в счетчики подача импульсных последовательностей на их счетные входы запрещается.
Рассмотрим работу уровнемера при вычислении кода уровня N л в i-й И
1 секции.
В начале первого такта иэ блока 7 памяти коэффициентов через реверсивный счетчик 8 и реверснвный счетчик 9 записывается код N, а триг- 40
rep 10 с приходом импульса устанавливается в единичное состояние.
В течение первого такта код Ng описывается из счетчика 9 импульса- 45 ас от f>2 и f2,-, пос упающи
I на его вычитающий и суммирующий входы через схему 3 коммутации со схемы 4 формирования частот и первичного датчика соответственно до момента обнуления счетчика 9. Здесь
На выходе триггера 10 при
2 ° . этом формируется временной интервал
, длительностью который заполняется импульсами частот Ео ° и Кл,, поступающими через схему 2 коммутации с выходов схемы 4 и первичного датчика на входы логических схем И 5 и 6., При этом на их выходах формируются число-импульсные коды и = fо,п и и+ fл ол; 1 + лл "» поступающие на суммирующий и вычитающий входы счетчика 9, в котором образуется сумма л РС1 пл+ nl = (кол, fл"1 )с (5)
t с учетом (4) ол, л;
N = — -- — — ---- N
Лрол а
В начале второго такта код МЛРс, переписывается из счетчика 8 в счетчик 9, из которого списывается импульсами частоты f ° до обнуления счетчика 9. На выходе триггера 10 л фоРмиРУетсЯ интеРвал 42 = ИЛ, / f Л,, который заполняется на схеме И 5 импульсами частоты и . На ее выходе формируется число импульсов n2+=
f2; 2, которое записывается в счетчик 8, образуя в нем код
В начале третьего такта N 2 Р, переписывается в счетчик 9, а в счетчике 8 устанавливается код N
= 9 и аналогично предыдущему такту в счетчике 8 формируется код
В четвертом, пятом и шестом тактах аналогично первым трем тактам в счетчике 8 соответственно формируются коды ол;
N, N
4 Рсл 1 РСл
1150491
N N
6РС1 % РС1
f1 на, (11) г
1., 11 (12 ) В седьмом такте код 111„, „
Н; еpîìå:ê переписывается в регистр 15 хранения промежуточных значений уровня.
В течение следующих шести тактов работы аналогично описанному выше 20 вычислЯетсн кОД Нн, „,„е„ н пеРепи141 Р сывается в реверсивный счетчик 9, код 1Н; промеж по сигналу ч 1 загружается из регистра 15 в реверсивный счетчик 8, а по сигналу q 1 код 25
NH. „ ц из счетчика 9 записывается в регистр 15 хранения промежуточных значений уровня.
С помощью триггера 10 формируется временной интервал 30
Н 1 1 е ро м е к
N (2 : Р
Составитель И.Абросимов
Редактор И.Рыбченко Техред А.Бабинец . Корректор Л.Пилипенко
Заказ 2131/31 Тираж 703 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4
С учетом последовательных подстановок (б) в (7), (7) в (8), (8) в (9), (9) в (10), (10) в (11), выражение (11) примет вид
2 ц 4;-«;
f. pI который заполняется импульсами частоты f поступающими на вход логиОЭ Ф ческой схемы И 6.
В счетчике 8 образуется код
=И . = И. -1- М. (13)
Эре Н; реЭ Н прме» Н111ЕРоме» 10
В конце седьмого такта сформированный код уровня в первой секции
N,,поступает на схему 11 приМ„реЭ знака переполнения. Если N,. 1003, формируется сигнал V,= 1, увеличивающий содержимое счетчика 13 числа секций HB. 1. EcJIB N g p
1 с приходом синхросигнала q< формируются сигналы q регистра секций и гагр установка нуля регистра уровня, в результате чего содержимое регистра
12 уровня обнуляется, а в регистр 14. числа секций переносится из счетчика
13 числа секций код числа полностью заполненных секций. Если Q < NH. с 1002, формируются .сигналы q p регистра уровня и q регистра секЭагрций, в результате чего в регистр 12 уровня переносится значение уровня в секции, а в регистр 14 числа секций — код числа полностью заполненных секций. Процесс формирования кода уровня в каждом цикле аналогичен рассмотренному выше. После первого появления результирующего кода
0 «с N ° с 100Х содержимое счетчика
13 и регистров 12 и 14 до начала нового цикла опроса секций датчика не меняется.
Предлагаеьмй уровнемер по сравнению с известным обладает более широкими функциОнальными вОзмОжнОстями поскольку в качестве первичного преобразователя у него может выступать как многосекционный датчик с секция ми встык, так и многосекционный датчик с секциями внахлест, и более высокой точностью в случае использования многосекционного датчика, секции которого соединены встык.