Цифровой уровнемер

Цифровой уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CosercKNx

Социалистических

Республик

<и 901834

r

° (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 19.06.80(23) 2942478/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.0 1.82. Бюллетеиь М 4

Дата опубликования описания 02.02.82 (53)N. Кл.

G O 1 Р 23/28 (ооудоротеаивй комитет

СССР по делаи изобретений н открытий (53 ) УД К 68 1. 128.,B2(OB8.8) (72). Авторы изобретения

В. Н. Локтюхнн, Н. И. Иона и С. Г. Быценк

Рязанский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) БИФРОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах непрерывного измерения уровня электропровоцных и циэлектрических срец.

Известен цвухканальный аналоговый уровнемер цля измерения уровня циэлектрических срец, состоящий из послецовательно соециненных нормирующего преобразователя, аналогового целительного тО устройства, линейного преобразователя временной интервал — напряжение и циоцного функционального преобразователя.

Прибор формирует результат об измеряемом уровне в форме постоянного тока.

Юля формирования результата в цифровой форме необхоцим цополнительный преобразователь ток - коц (11 .

Наиболее близким к прецлагаемому является цифровой уровнемер электропровоцных срец, соцержащий цатчик уровня, цве схемы И, схему коммутации, поцклю- ченную к схеме управления, связанной через послецовательно соециненные блок памяти коэффициентов и реверсивный счетчик с устройством инцикации, шину генератора опорной частоты, а также триггер, своим выхоцом соецнненный с первыми вхоцами схем И (2) .

При изменении типа срецы цля полу-. чения правильного цифрового реэульrara необхоцимо иметь цва типа раэнороцных приборов: аналоговый уровнемер циэлектрических срец и цифровой уровнемер электропровоцных срец. Это привоцит к увеличению номенклатуры используемых приборов.

Бель изобретения — расширение функциональных возможностей цля измерения уровней различных срец.

Поставленная цель постигается тем, что в цифровой уровнемер ввецены схема формирования образцовых частот, вторая схема коммутации и второй реверсивный счетчик, причем выхоцы первой схемы . коммутации соецинены со вторыми вхоцами схем И, выхоцы которых поцключены к счетным вхоцам реверсивного счетчика.

90 1834 выходы датчика подключены ко входам обеих схем коммутации, другие входы которых связаны с выходами схемы образцовых частот, со схемой управления, шиной генератора опорной частоты и шиной

"Тип среды, а выходы второй схемы коммутации соединены со счетными входами второго реверсивного счетчика, кодовый вход которого подключен к выходу первого реверсивного счетчика, а выход- 10 ко входу триггера, соединенного своим выходом с одним из входов второй схемы коммутации.

Переход от измерения уровня электропроводных сред к измерению уровня l5 диэлектрических сред сводится к подаче на шину Тип среды сигнала Е (диэлектрическая среда) вместо 0 (электропроводная среда), подаваемого на схемы коммутации. При этом осуществляется 20 перекоммутация частот каналов первичного датчика и схемы образцовых частот к операпионным узлам устройства и изменение коэффициентов в его блоке памяти коэффициентов. 25

На чертеже изображена блок-схема цифрового ур овнемера.

Устройство содержит двухканальный датчик 1 уровня, схему 2 образцовых частот, схему 3 управления, схемы 4 и z0

5 коммутации, логические схемы И 6 и

7, блок 8 памяти коэффициентов, реверсивные счетчики 9 и 10, триггер 11 и устройство 12 индикации.

Измерительный А и компенсBrrHoHHый

В каналы подключены ко входам схем

4- и 5 коммутации, другие входы которых связаны с выходами,„и1оусхемы 2 образцовых частот, шиной опорной частоты

Г,, выходы Ц„схемы 3 управления, Вы- ходы логических схем 6 и 7 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 9. Его кодовые выходы соединены с кодовыми входами счетчика 10, а входы — с блоком 8 памяти коэффициентов, который подключен к выходамв Я ...,схемы 3 управления. Вы,ходы gq q, qсхемы 3 подключены соответственно к счетчикам 9 и 10, уст фройству 12 индикации и триггеру 11, вы

50 ход которого подключен ко входам схем

И 6 и 7 и схемы 5 .коммутации. Выходом уровнемера является устройство 12 индикации, показывающее код уровня.

Для образования на выходе уровнеме- 55 ра кода, линейно связанного с величиной относительного уровня H при его построенин используется принцип инвариантности, согласно которому вычислительное устройство уровнемера, состоящее из узлов 212, реализует зависимость — =ч<й> <» хо чо о для электропроводных сред или зави мос ть

= V

<ох Их-f щ l g= для диэлектрических сред с одновременной линеаризацией (1) или (2), осуществляемой nyrer«r воспроизведения полинома н"-Р,(>=((.- (О аа„„„) + (3}

+ g )хл" +а„)е Оо, аппроксимирующего зависимостиЙ т ф) или Ч=Ч (2.), обратные (l) или (2).

Уровнемер является устройством циклического типа. Количество, тактов равно

2, где }и — показатель степени полинома (3). Выработка управляющих сигналов

С}, — g „g Ц, ...,Ц и управление последовательностью выполнения операций в каждом такте производится схемой управления. Выбор из блока памяти коэффициентов кодов Ng< моделирующих коэффициенты 01„, осуществляется сигналами

Q<. Запись кодов в реверсивные счетчики

9 и 10 производится в моменты поступления сигналов ф„и ф соответственно.

Сигнал ф производит в начале каждого такта установку триггера 11 в нулевое состояние, ф — запись в устройство 12

5 индикации результирующего кода уровня, формируемого в счетчике 9 в конце каждого цикла. В моменты записи кодов подача импульсных последовательностей на входы счетчиков 9 и 10 запрещается.

Коммутащия частот к узлам 6, 7, 9 и

10 осуществляется посредством схем 4 и 5 коммутации, управление которыми производится схемой 3 и сигналом Е,G с шины Тип среды .

Рассмотрим работу устройства в течение одного цикла образования кода уровня Н для случая 1 =-,3 при измерении уровня диэлектрических сред. При этом сигнал Тип среды разрешает прохождение ко входам операционных узлов импульсных последовательностей %, 9, err, .

В начале первого такта в реверсивный счетчик (РС) 10 через PC 9 записывается код Nq . В течение первого такта коа

Яс списывается импульсами частоты, 90 1834 виц поступающими через схему 5 коммутации на вычитаюшнй вход PC 10 до момента его обнуления При этом импульс Заем с выхода PC 10 переводит триггер 11 в нулевое состояние и на его вьмоде фор- 5 мируется временной интервал Г тйа й».

Интервал „заполняется импульсами часто« гы о»и 4 >, поступающими соответственно на схемы 6 и 7 совпадения, через схему

4. На выходе:схем 6 и 7 образуются числ импульсные "оды п.ю» Ох (и 4» и

= х» Г1 ., которые, поступая нв входы

PC 9, образуют код

Й =И - и =(— з

СО Х 1» « 0» Х )T1 Ng > (4)5 х

В начале второго такта код К передается в PC 10, а в PC 9 иэ блока 8 памяти записывается число Йа . В течение второго твкта код Й, записанный в

PC 10, списывается импульсами частот у

f поступающими через схему 5 на суммирующий и вычитающий входы.

РС 10. На выходе триггера 11 формируется временной интервал длительностью =

=N,5o@-f y, который заполняется импульсами частоты fy. На выходе схемы И 6 формируется число-импульсный код

9, Я 2, поступающий на суммирующий вход PC 9, в котором. образуется сумма ="Ь""а2 = 4 "а " о -4 или, с учетом (4), код

Ио»-У»Иу

N2= И % Н Наъ+Ма2 35

В начале третьего такта код Йдиз

PC 9 переписывается в PC 10 и списывается иэ последнего импульсами частоты Х, подаваемыми через схему 5 коммутации на вычитаюший axon PC 10 до момента его обнуления. На выходе триггера формируется временной интервал Yg=- Йй,) Ф». который посредством схем 6 и 7 запол- яется импульсами частотно»и f». При этом на выходах схем 6 и 7 формируются последовательности импульсов, число которых равно Ио»-- „7>, И »- ., Г

Формируемые последовательности И и ц „ поступают на суммирующий и вычитаюший

50 входы РС 9, образуя в нем код го» хх

X=(

S5 д д ц -(1ож Ух)Уу

% гою у 0 Иоч уИ»

С учетом (2) выражение (5) примет

К -„= ((Hg Z. + Nà,) z. + йа.,) 7. + М ц 0, где Мщ-ц„-<Ои(И- число разрядовМ ).

Образуемый код МН пропорционален полиному (3), когда АЗ. В конде цикла код иэ PC 9 переписывается в устройство 12 индикации.

Необходимые знаки «оэффщиентов 9

1 полинома Р„„ф) формируются путем коммутации в четных тактах импул сиой последовательности f» K суммирующему или вычитающему входам PC 9.

В случае измерения уровня электро- проводных сред на входы овэрадионных узлов через схемы 4 и S коммутации разрешается прохождение только импульсных последовательностей частот 2 О; »0

a%0, Состав узлов уровнемера и связи между ними остаются неизменными. One-paass вычисления полинома (3) при у

=3 для второго случая аналогичны предыдущему. В конце ц йла в PC 9 образуется код уровня

"-=И" о »- »0

Й Fo . ц \ ХЪ. 2 4 БО

Иа у йа) К„

Необходимая точность измерения уроваа обеспечивается разряцностью PC 9 и

10 и выбором сгевэни аппроксимирующего полинома (3).

Формула изобретения

Цифровой уровнемер, содержащий двухканальный датчик уровня, две схемы И, схему коммутации, подключенную к схеме управления, связанной через последо

BaTellbHo соединенные блок памяти коэффициентов и реверсивный счетчик с устройством,индикации, шину генератора опорной частоты, а также триггер, своим выходом соединенный с первыми входами схем И, о г л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерения уровней различных сред, в устройство введены схема формирования образцовых частот, вторая схема коммутации и второй реверсивный счетчик, причем выходы, первой схемы коммутации соединены со вторыми входами схем И, выходы которых подключены к счетным входам реверсивного счетчика, выходы датчика подключены ко входам обеих схем коммутации,, другие входы «отсрых связаны с выходами схемы обраэ90 1834 цовых частот, со схемой управления, шиной генератора опорной частоты и шиной

Тип среды», а -выхоцы второй схемы коммутации соединены со счетными входами второго реверсивного счетчика, кодовый вход которого подключен к выхоцу первого реверсивного счетчика, а вы« ход — ко входу триггера, соециненного своим выходом с оцним из входов второй схемы коммутации. lO

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лактюхин В. Н„Иона Н. И., Астафьев А. A. Импульсный ФП цля линеаризадии характеристики ВЧ датчика уровня жидкого металла. Сборник Теория и методы построения импульсных ВУ. Труцы расширенного эасецания Национального комитета . СССР по аналоговым вычислениям,boa рец., акацем. Е. E. Пухова, Рязань, 1978.

2. Авторское свицетельство СССР № 661249, кл. 001 F 23/28, 1977 (прототип) .