Уровнемер
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистические
Ресттттбнин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском свидетильстею () I) 900120 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22)Заявлено 22.04.80 (21) 2926374/18-10 (5t)M. Кл.
Г 01 F 23/28 с прнсоелиненнем заявки !)й) Гесударстеккиый комктет (23) Приоритет по делам «зоеретенкй к открыткй
Опубликовано 23.0! .82. Бюллетень № 3
Дата опубликования опнсання 23.01.82 (53) УД К681. 128. . 082 . 3 (088. S) (72) Авторы изобретения
В. Н. Локтюхин, Н. И. Иола н А. Н. Тер (7l) Заявнтель
Рязанский радиотехнический институт. 154) УРОВНЕИЕР
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе уровнемеров с многосекционными датчиками в системах непрерывного измерения и контроля уровня различных жидких электропроводных, диэлектрических и криогенных сред.
Известны уровнемеры для непрерывного измерения уровня, содержащие, первичный преобразователь, представляющий собой двухканальный частотный датчик и вторичный преобразователь, осуществляющий математическую обработку и одновременное преобразование частотно-импульсной информации с измери15 тельного и компенсационного каналов первичного преобразователя в код или ток, линейно связанные с измеряемым уровнем
Наиболее близким к предлагаемому
20 по технической сущности является уровнемер, содержащий датчик, подключенный к схеме коммутации, соединенную через две логические схемы с реверсивным счетчиком, схему выработки управляющих сигналов и блок памяти, соединенные между собой и со схемой коммутации и реверсивным счетчиком, соответственно, триггер и регистр индикации уровня 2 ).
Недостатками известных устройств являются недостаточная точность изме рения при многосекционном датчике и, ограниченность использования при контроле сред с различными диэлектрическими проницаемостями.
Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей устройства.
Поставленная цель достигается тем, что уровнемер снабжен дополнительными последовательно соединенными схемой коммутации и реверсивным счетчиком, включенными между триггером и выходами датчика, схемой формирования частот, подключенной к, схемам коммутации, и последовательно соединенными схемой переполнения, счетчиком и
900120 4
ы- Выходной результат вторичного преобразователя снимается с регистра 15 ст- секций, в котором хранится число полностью заполненных секций и регистра
13 для хранения кода уровня внутри текущей секции, в которой относительный уровень Н лежит в пределах о-й= !1аХ
Т = К ° Т с регистром секций, подклкченньтми к в ходу реверсивного счетчика, при этом схема переполнения соединена с реги ром индикации уровня и секций, выход триггера — с дополнительной схемой коммутации и двумя логическими схемами, регистр индикации уровня — с входом схемы переполнения, а схемы коммутации соединены между собой.
На чертеже изображена структурная 1О схема уровнемера.
Уровнемер содержит датчик 1, схему
2 выработки управляющих сигналов, две схемы 3 и 4 коммутации, схему 5 формирования частот (11„и .Г ), две логи- 5 .ческие схемы 6 и 7, блок 8 памяти, реверсивные счетчики 9 и 10, триггер
11, схему !2 переполнения, регистр
13 уровня, счетчик 14 и регистр 15 секций. МЕ
Измерительный f и компенсационМ ный f каналы многосекционного датчика 1 подключены к схемам 3 и 4 коммутации. Выходы схемы. 4 коммутации под5 ключены к счетным входам реверсивного счетчика 10, а схемы 3 коммутациик входам логических схем 6 и 7, соответственно связанных своими выходами с суммирующим и вычитающим входами счетчика 9. К входам схем 3 и 4 соответственно подключены выходы Г и
Х схемы 5 формирования частот, а также шина Q схемы 2 выработки уп1 равляющих сигналов. Выходы Q, 0 и
Q схемы 2 подключены к блоку 8 памяти, выходы N > которого соединены с кодовыми входами счетчика 9, связанного своими выходами с соответствующими кодовыми входами второго ре- 40 версивного счетчика (PC ) 10, регистра 13 уровня и схемы 12 переполнения.
PC 10 подключен к триггеру 11, единичный Выход кОтОрого соединеH n Bxo дами схемы 3 и 4 коммутации и логи4S ческих схем 6 и 7. Один выход схемы !
12 переполнения подключен к счетчику
14, связанному с регистром 15 секций, а второй — к входам установки кода регистров 13 и 15.
В основе действия уровнемера лежит циклический опрос во времени секций датчика, начиная с первой, с формированием в течение времени опроса каждой секции кода уровня N>Ä. = Ц1 в ней и формированием сигнала Ч4 = 1, если уровень Н„. Ъ 1007, или сигнала с „„ = 1, еслй 0 Н 1007..
В течение всего цикла опроса датчика определяется число полностью заполненных секций N „ и уровень
N -. внутри текущей секцйи. Значение
К1 уровня N . в каждой секции формируетИ1 ся последовательно на выходе PC 9.
При вычислении кода уровня N>реализуется зависимость
1= О . %О -Х2 гдe fo1 у fo2 значения àñTÎò CÎoò ветствующих нулевому уровню в пределах одной секции, с одновременной ее линеариэацией, oc! ществляемой путем воспроизведения апроксимирующего функцинс Й = Р "(Z) (Z) где Н вЂ” приведенное значение уровня в пределах одной секции 0 Н 6 l; 9 линейная зависимость выходного кода
Н уровнемера от Й, полинома второй степени
P (Z) = (a2Z + a<)Z + a (3) Рассмотрим работу устройства в течение одного цикла опроса многосекционного датчика Т
Выходы с14, с!2, с! и с! схемы 2 подключены соответственно к реверсивному счетчику 9 и триггеру 11, реверсивному счетчику 10, счетчику 14 и схеме 12 переполнения. Выходы с1, с!
5S
Ь схемы 1 подключены к датчику уровня для обеспечения em синхронной работы с ВтОричньРЛ преобраэоваT еле>1. где Т вЂ” время опроса одной секции, К вЂ” число секций.
Для синхронной работы устройства посредством сигналов с1 и с! соответственно в начале цикла Т, производится обнуление счетчика 14 и счетчика секций в многосекционном датчике и ко входу преобразоватепя подключа= и() — „(-) =
С учетом (4) и =- < "о (6) Рс о -.1g
В начале 2-ro такта (Т ) код переписывается иэ PC 9 в PC 10. (5) 1 лрс.!
На
900!
5 ются частоты f4 и f2 соответствующие первой секции.
В течение времени Т опроса перс вой секции осуществляез ся ф6рмирование соответствующего кода уровня 5
N = Н за шесть тактов Т . За это
Н 1 время, Т = 6Т, реализуются совместно зависимость (1) и полином (3). Управление последовательностью вычислений по тактам производится схемой.
Выбор кодов М „-, пропорциональных коэффициентам а - аппроксимирующего полинома (3), осуществляется сигналами Q Q Я . Запись кодов в счетчики 9 и 13 производится в моменты поступления сигналов !! и с! соответственно. В моменты запйси кодов в счетчики, подача импульсных последовательностей на их счетные входы запрещается ° 20
В начале первого такта (Т ) из блока 8 памяти через счетчик 9 в реверсивный счетчик PC 10 записывается код N а триггер 11 с приходом
gЯ импульса q устанавливается в единич-
1 ное состояние.
В течение первого такта код N< списывается. из PC 10 импульсами частот f и f<, поступающими на его вычитающий и суммирующий входы через схему 4 коммутации, со схемы 5 формирования частот и первичного датчика до момента обнуления PC 10. Здесь
На выходе триггера ll npu этом формируется временной интервал ЗЗ
G длительностью +о
1!с!а (4)
О и который заполняется Импульсами час- 40 тот fo< и fa поступающими через схему 3 с выходов схемы 5 и.первичного датчика на входы логических схем 6 и
7. При этом на их выходах формируются число-импульсные коды n„ (+) = f - X х Я.! и П,!(-) = f< - Г.!, которые поступают на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика PC 9. В
PC 9 образуется схема 0 выходе триггера ll формируется интервал С = Х Рс i f<, который заполняется па схеме 6 импульсами частоты f . Fla ее выходе формируется число импульсов r!Z(+) = fa.Г, которое записывается в РС 9, образуя в нем код
Nape< 4 - Тъ = .хИ! рс (7) °
В начале 3-го такта Марс переписывается в PC 10, а в PC 9 устанавливается код N „. = 8< и аналогично пре дыдущему такту в PC 9 формируется код (8)
Nape = а. ь= g 42рс! "с1,.
В четвертом, пятом и шестом тактах аналогично первым трем тактам, в PC 9 соответственно формируются коды: о 1
М 1Р y q N>Pc c<
О1 2 и ! ВРс „ 4Рс"
6 6/04 f Брс(ОО (11) (9) С учетом последовательных подстановок 6 в (7), (7) и (8), (8) в (9) (9) в (10) и (!0) в (11! выражение (1 !) примет вид: то! Б (12) ° (O 2 х — N (ог.-4> 4
Результирующий код уровня И й, (B
В конце цикла "опроса" первой секции сформированный код уровня поступает на схему !2 переполнения. Если
N 1! yy lOOX, то- в момент прихода синхро1 импульса вырабатывается сигнал Ч! = 1 (при g р О), который увеличит со-! с!rp стояние счетчика 14 на единицу. Если
0 < Nl!„ 100X, то схема 12 вырабатывает сигн загрузки q r, = 1 (при этом V< = О) и в регистры 14 и
13 соответственно будут загружены состояния счетчика секций 14 и код уровня текущей секции И д (!2).
Процесс образования результата в каждом цикле аналогичен рассмотренному выше.
Сформированный результат N Н может быть передан в устройство индикации.
Формула изобретения
900
Уровнемер, содержащий датчик, подключенный к схеме коммутации, соединенную через две логические схемы с реверсивным счетчиком, схему выработки управляющих сигналов и блок памяти, соединенные между собой и со схемой коммутации и реверсивным счетчиком, соответственно, триггер и ре- 16 гистр индикации уровня, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей устройства, он снабжен дополнительным последо-15 вательно соединенными схемой коммутации и реверсивным счетчиком, включенными между триггером и выходами датчика, схемой формирования частот, подключенной к схемам коммутации, и по120 8 следовательно соединенными схемой переполнения, счетчиком и регистром секций, подключенными к выходу реверсивного счетчика, при этом схема пере полнения соединена с регистрами индикации уровня и секций, выход триггерас дополнительной схемой коммутации и двумя логическими схемами, регистр индикации уровня — с входом схемы переполнения, а схемы коммутации соединены между собой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
3 Петров Б. Н., Викторов В. А. и др. Принцип инвариантности в изме— рительной технике, М., "Наука", 1976, с. 113.
2. Авторское свидетельство СССР
У 661249, кл. G 01 V 23/28, 1977 (прототип).