Устройство для измерения уровня

Устройство для измерения уровня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

З аявлено 17.1 V.19?0 (М 1429322/18-10) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 21.I II.1972. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 5Л П.1972

М.Кл. G 01f 23/16

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.128,.083.2 (088.8) Авторы изобретения

М. Л. Подгоецкий, В. И. Шварцер, Я. М. Марьяновский, Э. 3. Шейнкерман, Н. В. Фатеева и Б. С. Шкрабов

Специальное конструкторское бюро «Цветметавтоматика>

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

Изобретение относится к средствам автоматического контроля и предназначено для измерения уровня жидкости, сыпучего материала и определения положения твердых поверхностей относительно датчика.

Известны датчики уровня, у которых чувствительные элементы обладают неоднозначной статической характеристикой.

Статическая характеристика струйного излучателя звука, применяемого в качестве чувствительного элемента в пневматическом уровнемере, изображена на фиг. 1. Периодичность характеристики определяется длиной волны излучаемого звука. Измерение уровня осуществляется путем непрерывного поддержания неизменной дистанции между чувствительным элементом и уровнем при помощи следящей системы.

Следящая система производит сравнение сигнала чувствительного элемента с опорным сигналом (значение а на фиг. 1); усиленный сигнал рассогласования перемещает при помощи исполнительного механизма чувствительный элемент. Положение чувствительного элемента относительно неподвижной базы преобразуется в выходной сигнал соответствующим п реобразователем.

Недостатком известного датчика уровня яеляется возможность изменения дистанции между чувствительным элементом и уровнем (переход из точки а, характеристики в точку а2, а, и т. д.), что приводит к появлению значительной погрешности измерения.

Кроме того, настройка прибора на опредеб ленную дистанцию является трудоемкой и сложной.

Для повышения надежности измерения в предлагаемом устройстве блок сравнения следящей системы соединен через переключатели

10 с одним из двух источников опорного сигнала различной величины; выход блока сравнения через . переключатели подсоединен к одному из следующих устройств: усилителю следящей системы, цифровому блоку, состоящему

15 из триггерного счетчика, задатчика, схемы совпадения и усилителя и дополнительному усилителю; вход усилителя следящей системы через переключатели соединен помимо блока сравнения с атмосферой и источником единич20 ного сигнала; контакты переключателей соединены кинематически с исполнительными механизмами, входы которых соединены с управляющими блоками в виде трех блоков запоминания, два из которых соединены с кнопкой

25 управления, третий соединен с выходом дополнительного усилителя; сбросной канал первого упраьляющего олока соединен с выходом дополнительного усилителя, а сбросной канал второго и третьего управляющих блоков сое30 динен с выходом усилителя цифрового блока, 333409 причем первый управляющий блок соединен с исполнительным механизмом, переключающим входные каналы блока сравнения и соеди няющим выход блока сравнения с допол нительным усилителем и вход усилителя следящей системы с атмосферой; второй управляющий блок соединен с исполнигельнььм механизмом, подключающим усилитель следящей системы к выходному ка налу блока сравнения; третий управляющий блок соединен с исполнитель- 10 ным механизмом, подключающим усилитель следящей системы к источнику единичного сигнала и выход блока сравнения — к цифровому блоку.

Кроме того, входы двух управляющих бло- 15 ков могут быть подсоединены к выходу генератора низкочастотных колебаний прямоугольной формы, Реализация предлагаемого устройства возможна благодаря тому, что аиплитуда изме- 20 пения сигнала выходного чувствительного элемента имеет затухающий характер. В режиме измерения значение сравниваемых сигналов находится на уровне значения а (фиг. 1). При настройке прибора на требуе- 25 мую дистанцию чувствительный элемент пере мещается в сторону уровня. При этом сигнал подпора на элемент сравнения имеет значение б.

Перемещение чувсгвительно "o элемента 30 прекращается при появлении на его выходе сигнала, равного б. Далее начинается перемещение чувствительного элеменга в обратную сторону. Движение вверх прекращается, и прибор переходит в режим измерения после 35 появления на выходе чувствительного элемента заданного числа восходящих и нисходящих отрезков статической характер истики.

Соответствующие операции подсчета сравнения и формирования команды выполняются 40 при помощи цифрового устройства.

Предлагаемый *уровнемер cocTQHT из следующих узлов и блоков (фиг. 2): чувствительного элемента 1, блока сравнения 2, усилителя 8 следящей системы, привода 4, дополни- 45 тельного усилителя 5, усилителя б цифровой системы, трех управляющих устройств 7 — 9, трех исполнительных механизмов 10 — 12 с группами контактов соответственно А, Б, В, Е, Г, Л, Ж, 3; цифровой схемы, состоящей из 50 счетчика 18, задатчика 14, схемы совпадения 15, кнопки управления 16; системы 17 преобразования положения чувствительного элемента в пневматический сигнал; источники 18, 19 сигнала сравнения равной величины; 55 источники 20, 21 единичного и нулевого сигналов.

Кроме того, вместо кнопки управления 1б может быть установлен генератор прямоугольных импульсов низкой частоты (на фиг. 60 не показан).

Коммутация перечисленных устройств показана на фпг. 2.

В качестве чувствительного элемента примене струйный излучатель звука. Примене- 65 ние его основано на способности одновременной генерации звука и реагирования на действие звука, отраженного какой-либо поверхностью.

При этом суммарная и нтенсивность является функцией разности фаз излучаемого и отраженного звуков. Режим генерации непосредственно связан с величиной динамического напора звукопроизводящей струи, что делает возможнысм создание пневматического уровнемера. В качестве блока сравнения мо--гут быть применены аналоговые элементы сравнения системы УСЭПП а. Однако требования к быстродействию прибора делают целесообразней реализацию блока сравнения на струйных элементах (например, системы

СМСТ). Блок сравнения аналоговых сигналов и формирователя импульсов.

Все усилители, входящие в ypoaíåìåð, релейного действия и предназначены для усиления пневматического сигнала по давлению и расходу.

Пневмопривод, поршневой или мембранный, выбирается в соответстви с требуемым диапазоном измерения уровня.

Управляющие блоки строятся на базе элементов УСЭПП а. Сигнал, поступающий в один из входов, вызывает появление на выходе устройства единичного сигнала, не исчезающего после окончания действия входного сигнала. Переход устройства в первоначальное состояние происходит при подаче сигнала через второй входной канал.

Исполнительные механизмы образованы группами мембран элементов УСЭПП а, а контакты — соответствующими парами соплозаслонка указанных элементов.

Цифровая схема представляет собой триггерный счетчик, схему совпадения, цифровой задатчик в двоичном коде. Схема формирует единичный сигнал при совпадени числа импульсов, поступивших на вход, с уставкой задатчика.

Кнопка управления, генератор импульсов выбираются или составляются из элементов системы УСЭПП а.

Система преобразования положения чувствитсльного элемента в пневматический сигнал образована шарнирно закрепленными рычагом, пружиной, соединяющей рычаг с кронштейном иа штоке пневмопривода, соплом и заслонкой, установленной на рычаге, сильфоном обратной связи и усилителем.

Преобразование осуществляется путем непрсрывной компенсации усилия пружины усилием сильфона обратной связи.

Устройство измерения уровня представляет собой мпоготактное устройство, у которого возможны следующие режимы работы.

В режиме измерения следящая система удерживает чувствительный элемент на определенной дистанции от уровня, кратной целому числу длины полуволйы генерируемого звука. Выходной сигнал чувствительного эле333409 мента колеблется в пределах, допускаемых параметрами следящей системы. Положение чувствительного элемента преобразуется в выходной сигнал соответствующим преобразователем.

В режиме проверки дистанции чувствительный элемент перемещается по направлению к уровню. Величина сравниваемого сигнала составляет значение б (фиг. 1). В положении, при котором сигнал чувствительного элемента станет равным нулю, изменяется направление движения.

По мере удаления чувствительного элемента от уровня в триггерный счетчик цифровой системы будут поступать импульсы. При совпадении числа поступивши импульсов со значением, установленным задатчиком, произойдет переключение прибора в режим «измерение».

Таким образом, процесс настройки датчика на нужную дистанцию сводится к вводу уставки в цифровой задатчик и включению кнопки или подаче импульса от генератора.

В процессе измерения контроль постоянства дистанции между чувствительным элементом и уровнем производится при включении кнопки или периодически по сигналам, поступающим с генератора Прн этом увеличивается надежность показаний. гарантируется нх представительность, уменьшается вероятность появления сбоев.

В качестве примерз реализации устройства был рассмотрен пневматическии вариант.

Однако принципиальных изменений в данном решении не будет и для радиоинтерференционного, акустического и резонансного уровнемеров при наличии в них механической системы компенсации (перемещение чувствительного элемента за измеряемым уровнем íà определенной дистанции) .

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения уровня, содержащее чувствительный элемент с неоднозначной статической характеристикой, например, струйный излучатель звука, преобразователь положения чувствительного элемента в пневматичский сигнал, вторичный прибор в следящую систему, состоящую из блока сравнения, усилителя и исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности измерения, оно снабжено тремя

1О двухпозиционными переключателями со своими исполнительными механизмами и управляющими блоками, источниками двух опорных сигналов, дополнительным усилителем и цифровым блоком, состоящим из счетчика, 15 задатчика, схемы совпадения и усилителя, при этом выход блока сравнения через первый переключатель подсоединен к дополнительному усилителю, через второй — к усилителю следящей системы, через третий — к ао цифровому блоку, вход усилителя следящей системы через первый переключатель соединен с атмосферой, через третий переключатель — с дополнительным источником единичного сигнала, входы управляющих блоков

2G первым и вторым переключателями соединены с кнопкой управления, вход третьего управляющего блока соединен с выходом дополнительного усилителя, сбросный вход первого управляющего блока соединен с выхо30 дом дополнительного усилителя, сбр осные входы второго и третьего управляющих блоков соединены с выходом усилителя цифрового блока, а входы блока сравнения через первый переключатель соединены с одним из

35 двух источников опорных сигналов сравнения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности измерения, оно снабжено генератором низкочастотных колебаний, выход которого соединен с

4о входами первых двух управляющих блоков исполнительных механизмов переключателей.

333409

С, 1

Р

Ь по

9 50

r5 50 75

Расстояние eprdy у са3итель— ным злементом и уровнем, мм

Фиг 1

9биг. 2

Составитель Н. Варнек

Texpeg, Е, Борисова

Редактор С. Хейфиц

Корректор В. Жолудева.

Областная типография Костромского управления по печати

Заказ 2281 Изд, _#_0 417 Тираж 448 11одписное

Г111ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий IlpH Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5