Уровнемер

Уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в мукомольной и комбикормовой промышленности для дистанционного контроля наличия и расхода сырья в бункерах. Целью изобретения является повышение точности измерения уровня . Мерная лента, на конце которой закреплен зонд, перекинута через ролик управления и компактно намотана на ролик, установленный на валу электродвигателя. Опусканием зонда в бункер начинается вычисление длины размотанной ленты путем подсчета угла поворота ролика при помощи устройства обработки цифровой информации, При соприкосновении зонда с поверхностью сырья происходит останов электродвигателя и результат измерения отображается на цифровом индикаторе. Новым в предлагаемом уровнемере является применение оптического датчика и специального устройства вычисления цифрового кода, кроме того, механическое увеличение числа отверстий п на боковой стенке ролика намотки позволяет уменьшить погрешность квантования . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g)5 G О! F 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4837052/10 (22) 11. 06.90 (46) 30,05.92. Бюл. Р 20 ..(71) Научно-производственное объединение Министерства хлебопродуктов

АрмССР (72) С.С.Манучарян, Г.С.Татевосян, А.А.Мхитарян и А.С.Кочарян (53) 625.012.26(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1538052, кл. G 01 F 23/00, 1983. (54) УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в мукомольной и комбикормовой промышленности для дистанционного контроля наличия и расхода сырья в бункерах. Целью изобретения является повышение точности измерения уровня. Мерная лента, на конце которой

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в мукомольной и комбикормовой промышленности для дистанционного контроля наличия и расхода сырья в бункерах.

Известно устройство, содержащее груз с отрицательной плавучестью, находящийся в контролируемой жидкости, груз закреплен в койце мерной ленты, перекинутой через мерный шкив на барабан намотки, установленный на валу электродвигателя, который имеет в цепи обмотки управления переменный резистор, измерительный прибор связан с мерным шкивом.

„„Я0„„1737276 А 1 закреплен зонд, перекинута через ролик управления и компактно намотана на ролик, установленный на валу электродвигателя. Опусканием зонда в бункер начинается вычисление длины размотанной ленты путем подсчета угла поворота ролика при помощи устройства обработки цифровой информации.

При соприкосновении зонда с поверхностью сырья происходит останов электродвигателя и результат измерения отображается на цифровом индикаторе.

Новым в предлагаемом уровнемере является применение оптического датчика и специального устройства вычисления цифрового кода, кроме того, ме- а ханическое увеличение числа отверстий и на боковой стенке ролика намотки позволяет уменьшить погрешность квантования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С:

СО

Однако известное устройство (способ) при очевидной простоте имеет ограниченную область применения, так как контролирует только уровень жидкости. Кроме того, измеряемая аналоговая величина представляется в виде угла поворота мерного шкива с подачей на аналоговый {стрелочный) прибор, что не сопрягается с управляемыми ЭВМ. Фактически мерная лента и приводит во вращение мерный шкив, причем с реверсированием, что приводит к скольжению ленты на поверхности шкива, следовательно, и к неоговоренной промышленности.

37276

17

Целью изобретения является повышение точности измерения уровня сырья в бункерах.

Цель достигается тем, что цифровой уровнемер, содержащий электродви-; гатель, на валу которого установлен .ролик намотки мерной ленты, ролик управления,через который перекинута мерная лента, на конце которой закреплен зонд с толкателем, пружина, микропереключатель и рычаг, содержит оптический датчик, включающий излу.чатель и фотоприемник, счетчик 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 входу блока управления, второй вход которого соединен с выводом микропереключателя, первый выход блока управления подключен к входу установки

"ноль" счетчика импульсов, второй и третий выходы блока управления подключаются к синхронизирующим входам соответственно первого и второго регистров, четвертый 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 к первому входу первого сумматора, второй вход. первого сумматора соединен с выходом шифратора, выход первого сумматора подключен к второму входу второго сумматора и к информационному входу первого регистра, первый вход второго сумматора .соединен с выходом второго регистра, выход второго сумматора подключен к входу блока индикации и к информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска блока управления.

При этом блок управления содержит три триггера, два одновибратора, два элемента И.и коммутатор, единичный и нулевой выходы первого триггера 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 коммутатора, второй вход которого сое динен с единичным выходом третьего триггера, прямой выход второго одновибратора подключен к счетному входу третьего триггера, инверсный выход а второго одновибратора подключен. к счетному входу второго триггера.

Блок управления (фиг. 1) имеет пять

1О выходов, они соответствуют поочередно в развернутой схеме (фиг. 3) выходу первого одновибратора, выходам первого и второго элементов И, первому и второму выходам коммутатора, аналогично входами являются поочередно первые входы элементов И, вход второго одновибратора, вход установки

"единица" второго триггера (запуск уровнемера), входы установок "ноль"

2О и "единица" третьего триггера, которые задают направление вращения электродвигателя, но не указаны на фиг.1 (блок управления).

Анализ отличительных признаков д предложения на предмет соответствия, их критерию ".существенные отличия" показал, что в доступных нам источниках информации РН ГБ PA не выявлены подобные технические решения, что позволяет 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 - техничесЗ5 кая реализация блока управления.

Цифровой уровнемер содержит электродвигатель 1, ролик 2 намотки, ролик

3 управления, пружину 4, микропереключатель 5, рычаг 6, мерную ленту 7, 4© толкатель 8, зонд 9, оптический датчик 10, счетчик 11 импульсов, блок

12 управления, регистры 13 и 14, сумматоры 15 и 16, шифратор 17 и блок

18 индикации.

Блок управления содержит триггеры

19-21, одновибраторы 22 и 23, элементы И 24, 25 и коммутатор 26.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии мерная лента

7 компактно намотана на ролик 2 (.на фиг. 2 указаны три витка). Обозначив . диаметр первого (наружного) витка

D1, по которому вычисляется длина егс окружности, легко убедиться, что каждый диаметр отличается от предыдущего на 2l, 02=01-23

5 где - толщина мерной ленты

При этом длина окружности представляется в виде

С =®1-2Я .

173

7. (витка)

Обозначив число отверстий и на правой боковой стенке ролика 2 намотки, можно определить длину дуги между двумя отверстиями на уровне первого витка .A= — — .

sD1 (2) п

Второе слагаемое выражение (I) 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 виде

2М а= и

По включении питания на выходе одновибратора 23 формируется импульс, который .обнуляет устройство, т.е., перед запуском уровнемера регистры

13, 14 и счетчик ll импульсов содержат нулевой код, а триггер 21 устанавливается в состояние, которое определяет направление вращения электродвигателя 1. Запуск уровнемера осуществляется установкой триггеров

19,. 20 в единичное состояние, no rio- ступлении первого импульса от оптического датчика 10 блок 12 управления записывает в регистр 13 .код начальной уставки, представленной выражением (2). Код на выходе регистра

13 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 и блокируется вход начальной уставки регистра 13, теперь второй и последующие " импульсы проходят по элементу И 25 и поступают на синхронизирующий вход регистра 14, под воздействием синхроимпульса код на выходе сумматора 16 записывается в регистр

14, в результате код на выходе сумматора 16 .до n-ro импульса увеличивается на величину уставки по Формуле (2). Счетчик 11 импульсов работает

7276 по модулю и, по появлении на его выходе импульса, что имеет место при каждом полном обороте ролика 2 намотки, на выходе шифратора 17 формируется дополнительный- код величины коррекции а по формуле (3), так как первый сумматор 15 выполняет операцию й01 2ii3

А-а= — — - —"

n n

10 осуществляются при помощи двух реле, входящих в состав .коммутатора 26.

Я5

Пример. В качестве мерной ленты 7 применяется металлическая.лента шириной 20 мм, толщиной о =0,2 мм, общей длиной 3000 см (глубина бункера), реверсивный электродвигатель 1 типа Д-32, 72 об/мин. Принимая длину первого (наружного) витка Сl=

=32 см, можно вычислить по формуле арифметической прогрессии длину последнего k=125 витка

С „=С, - (k-1) 2И=32- (125-1 ) 2а,. О, 02=

=16,42 см, 50

1 а также сумму Е 125 членов по окончании импульса счетчика 11 импульсов код на выходе сумматора 15 записывается в регистр 13, т.е. Формируется новая уставка, которая хранится -в регистре -13. Код на выходе сумматора 16 поступает на блок 18 индикации, содержащий в своем составе

Ю дешифратор двоичного кода в семисег- ментный и Цифровой индикатор.

В крайнем нижнем положении зонда

9, когда он соприкасается с поверхностью сырья, пружина 4 резко рассла25 бляется и рычаг 6 переключает микропереключатель 5, который коммутирует логический "0", в результате запускается одновибратор 22, положительный импульс на .его прямом выходе

З0 устанавливает триггер 21 по счетному . входу в противоположное состояние, . вследствие чего осуществляется торможение электродвигателя 1 методом кратковременного переключения питания, обмотки управления (реверсироЗ5 вания). Положительным фронтом отрицательного импульса одновибратора 22 триггер 20 fla счетному входу устана.вливается в исходное (нулевое) сосЯО тояние, электродвигатель 1 полностью обеспечивается и реверсирование и включение питания электродвигателя 1:

37276

7 17

В=(С,+Ск) М2=(32+16,42) 125/2=

=3026, 10 см, При числе отверстий n=16 (модуль счетчика 11 импульсов) на правой боковой стенке ролика 2 намотки, согласно формуле (2), можно вычислить величину начальной уставки

А=н01/n=320/16=20 мм и величину коррекции на выходе шифратора 17 по выражению (3) а= =2,(1 > 0, 2/16=7,8540 ° 10 мм .

2Ф3 л

-г

Оптический датчик 10 содержит в качестве излучателя инфракрасного диапазона диод -типа АЛ1076 и фотопри- . емника фотодиод типа ФД 8К. Устройство обработки информации (элементы

1.1...17) 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 и. 8 приведенном. примере по-. грешность измерения не превышает величину начальной уставки А=20 мм (системная погрешность дискретного счета).

8 прототипе измеряемой величиной является угол поворота мерного шкива и для дистанционного контроля необходимо угол поворота пРеобразовать( в электрическое напряжение, а при сопряжении с управляемыми 38M - и в цифровой код.

Итак, кроме погрешностей преобра.зователей, имеется и погрешность, вызванная неоговоренным скольжением ленты на поверхности шкива.

Таким 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, 8 на конце которой закреплен зонд, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены оптический датчик, счетчик импульсов, блок управления, первый и второй регистры, первый и второй сумматоры, шифратор, микропереключатель и рычаг, причем микропереключатель соединен с роликом управления .посредством пружины и штока, к которому также прикреплен рычаг, выходы оптического датчика подключены к счетному входу счетчика импульсов и первому входу блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом микропереключателя, второй выход которого заземлен, первый выход блока управления соединен с вхо2О дом установки "ноль" счетчика импульсов, второй и третий выходы блока управления соединены с синхронизирующими входами первого и второго регистров соответственно, четвертый и

25 пятый выходы блока управления подключены к электродвигателю, выход счетчика. импульсов соединен с входом шифратора и вторым синхронизирующим входом 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, Bbl

З5 ходы второго сумматора подключены к входу блока индикации и информационному входу второго регистра, входом уровнемера является вход запуска бло.ка управления.

40.

Я

2. Уровнемер flo и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок управления содержит первый, второй и третий триггеры, первый и второй одновибра„© торы, первый и второй элементы И и коммутатор, причем выходы "ноль" и

"единица" первого триггера подключены к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого элемента И

О соединен со счетным входом первого триггера, выходы первого одновибратора подключены к входам установки

"единица" первого и установки "ноль" второго триггеров, выход "единица" второго триггера соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен к выходу "единица" третьего триггера, инверсный и прямой выходы второго одновибратора

9 10

I 737276 подключены 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 элементов

1737276

Составитель С.Манучарян

РеДактоР Т.ЛошкаРева ТехРеД A,Крав ук КорректоР Л.Пилипенко

Заказ 1884 .Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101