Дискретный уровенемер

Дискретный уровенемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И. И. Быков, Э. Е.Казаченко, В. И, Сорок (72) Авторы изобретеиия (7!) 13аявитель

Всесоюзный научно-исследовательски институт галургии (5A) ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к устройст вам для измерения уровня жидкости или границы раздела несмешивающихся жид костей и может найти применение при измерении уровней в,камерах выщелачирания солей или в емкостях подземных хранилищ.

Известен дискретный электроемкост.ный уровнемер, содержащий генератор, емкостные преобразователи, вторичные преобразователи, линию связи, источник питания и блок регистрации. При этом вторичные преобразователи выполнены в виде мостов переменного ток содержащйх опорные конденсаторы, а еикостные преобразователи включены в смежные плечи мостов переменного тока параллельно опорным конденсатораи, причем последовательное включение преобразователей соответствует пОлучению на выходе мостов информации об измеряемом уровне в виде ко.да Грея, а число мостов равно разряду кода. В качестве емкостных пре-

2 образователей используются два изолированных друг от друга электрода t>l.

Недостатками данного устройства является то, что мосты переменного тока сложны в эксплуатации, требуют постоянной подстройки, что невозможно проводить при размещении этих блоков в подземном хранилище. В ре зультате надежность работы устройст. ва недостаточна.

1О

Кроме того, линия связи при измерении большого количества дискрет" ных уровней достаточно сложна и имеет большое количество жил.. Передача

3$ информации от вторичных преобразователей к блоку регистрации через ли. нию связи осуществляется на высокой частоте. Наличие затухания высокочастотных сигналов в линии связи ограничивает удаление измерительной схемы от блока регистрации, иначе могут быть отказы в работе, что также снижает надежность измерения. Ком/ пенсация этого затухания приведет

935710 4 к значительному усложнению устройст" ва.

Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому устройству является дискретный емкостный уровнемер, содержащий генератор, емкост" ные преобразователи, двухпроводную линию связи, источник питания, блок регистрации, элементы сравнения и кьмпараторы с двумя входами, при этом элементы сравнения включены между входами компараторов, вторые входы подключены к соответствующим емкостным преобразователям, первые входы к выходу генератора, выходы компара- д торов объединены и подключены к линии .связи, выход которой связан с . последовательно соединенными источ", ником питания и блоком регистрации и ( стабилизатором напряжения (23.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения большого количества градиентов уровня, что снижает функциональные возможности устройства, в результате .чего отсутствует возможность использования уровнемера для хранилищ.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа градиентов измеряемых уровней, Поставленная цель достигается тем, что дискретный уровмемер, содержащий генератор импульсов, емкостные преобразователи, соединенные с соответст" вующими. ячейками из параллельно соединенных элемента сравнения и. кьмпа" ратора, и последовательно соединенные между собой линию связи, блок регистрации и источник питания, снаб40 жен схемой многопозиционной эадерж" ки импульсов, входы которой соединены с выходами генератора импульсов, а выходы " с соответствующими ячейками из параллельно соединенных элеменфЯ та сравнения и компаратора, фильтром развязки, соединенным с генератором .импульсов и через линию связис блоком регистрации, и последо. вательно соединенными формирователем и усилителем мощности,,включенными между выходами генератора импульсов и фильтра развязки, при этом выходы компараторов подключены к входу усилителя мощности, а выход источника питания соединен с входом, блока регистрации.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства на фиг.2 схема многопоэиционной задержки импульсов, схема компаратора, форми. рователя синхроимпульсов и фильтра развязки.

Устройство содержит генератор импульсов 1, элементы сравнения 2, емкостные преобразователи 3, компараторы 4, схему 5 многопозиционной задержки импульсов, линию связи 6, блок регистрации 7, источник питания 8, фильтр развязки 9, формирователь 10 и усилитель мощности 11.

Генератор 1 предназначен для формирования запускающих импульсов опроса емкостных преобразователей 3. В качестве генератора можно испольэовать мультивибратор..При выборе частоты следования импульсов важно только, чтобы за выбранный период были опрошены все датчики. Выход генератора l подсоединен к входу схемы 5 многопозиционной задержки импульсов .

Схема 5 предназначена для формирования последовательности импульсов, задержанных относительно друг друга.

Время задержки доЛжно быть выбрано с учетом возможности передачи импульсов по линии связй 6, и последующего выделения импульсов,в блоке регистрации 7.

На фиг. 2 приведен вариант реализации схемы 5 многопозиционной задержки импульсов. Схема 5 состоит иэ последовательно соединенных электрических схем, собранных с помощью элементов 12"15. Число выходов схемы 5 равно числу емкостных преобразователей 3, а вход питания подсоединен через фильтр развязки 9 к линии связи 6.

Этот фильтр развязки. 9 может быть выполнен в виде фильтра нижних частот, т.е. в виде резистора 16 и емкости 17. Выходы схемы 5 подключены к соответствующим элементам сравненйя 2 и первым входам компараторов 4.

В качестве элементов сравнения 2 в простейшем .варианте используют обычные резисторы. В качестве компараторов 4 можно использовать электрическую схему, представленную на фиг. 2 и выполненную с помощью транзистора 18, резистора 19 и емкости 20.

Ко второму входу компаратора 4 подключены элементы сравнения 2 и соответствующие емкостные преобразователи 3. При этом емкостные преобраэова" тели 3 выполненьь как и в известном устройстве в виде двух изолированных другот друга. электродов, составляю5 . 9357 щих обкладки измерительных конденса" торов. Выходы компараторов 4 объедине" ны и подключены через усилитель мощности 11 к линии связи б, представляющей двухпроводную линию, в которой в качестве второго провода можно

Р использовать "землю".

Кроме того, в устройстве имеется формирователь 10 синхроимпульсов, котррый может быть выполнен в виде 1р последовательно соединенных резистора 21 и емкости 22. формирователь ЧО подсоединен по входу к выходу гене" ратора 1, а по выходу - к входу усилителя мощности 11. Он предназначен 1 для формирования из импульсов генератора 1 синхроимпульсов, необходимого дпя девифровки информации в блоке регистрации 7.

Блоки 1-5, 9, 10 и 11 размещаются щ в специальном контейнере и закрепляются в подземной емкости, в которой необходимо измерять уровень жидкости. В связи с этим, если измерения проводят при размещении контейнера щ рядом с металлической конструкцией, то вторым электродом емкостного пре1 обраэователя 3 служит эта конструк" ция. В противном случае, параллельно контейнеру размещают второй эвект- « р род. Выбор рабочих параметров схемы не критичен. Линия связи б соединяет контейнер с поверхностью земли.

Линия связи б на поверхности под" ключена к блоку регистрации 7 и источнику питания 8. В качестве блока регистрации 7 можно испольэовать цифровой или аналоговый регистратор.

Причем, наличие аналогового выхода обусловлено особенностями маркшейдерского дела. !

Устройство работает следующим образом.

Генерируемый импульс поступает .одновременно на вход схемы 5 многопозиционной линии задержки и формирователь синхроимпульсов 10. На выходе формирователя синхроимпульсов 10 и, следовательно, на входе усилителя мощности 11 появляется первый импульс который служит для синхронизации измерений " определения момента начала отсчета. Все последующие импульсы характеризуют число емкостных

SS преобразователей 3, находящихся в жидкости, т.е. уровень жидкости.

Эти импульсы формируются схемой 5, элементами сравнения 2, емкостными

10 6 преобразователями 3 и компараторами 4 следующим образом.

Первоначально.импульс с генератора 1 поступает на вход схемы 5, где он: задерживается относительно синхраимпульса и поступает на последовательную цепочку, состоящую из элемента сравнения 2 и емкостного преобразователя 3. Если уровень раздела жидкостей находится ниже уровня размещения первого емкостного-преобразователя 3, то емкость его мала, компаратор 4 не работает и ток на его- выходе равен О. Если же уровень раздела выее первого емкостного преобразователя 3, то его емкость резко возрастает из-за отличия диэлектрических проницаемостеи жидкостей.

При этом увеличивается ток через элемент сравнения 2, и ксюипаратор 4 открывается. В результате сформированный импульс проходит на выход компаратора 4, усиливается и поступает на блок регистрации 7.

Таким образом, импульс с выхода генератора 1 последовательно задерживается и как бы опрааивает все емкостные преобразователи 3. При этом число импульсов на выходе компаратора 4 равно числу емкостных преобразователей 3, находящихся ниже уровня раздела жидкостей и однозначно характеризует уровень жидкости.

В предлагаемом объекте число уровней может быть неограничено, в то время, как с помощью известного устройства возможно измерение только 2030 уровней.

Формула изобретения

Дискретный уровнемер, содержащий генератор импульсов, емкостные преобразователи, соединенные с соответствующими ячейками из параллельно соединенных элемента сравнения и компаратора, и последовательно соединенные между собой линию связи, блок регистрации и источник питания, о тличающийся тем, что, с цепью расаирения функциональных возможностей за счет увеличения числа градиентов измеряемых.уровней, он снабжен схемой многопозиционной задержки импульсов, входы которой соединены с выходами генератора импульсов, а выходы - с соответствующими ячейками иэ параллельно соединенных

935710 элемента сравнения и компаратора, фильтром развязки, соединенным с генератором импульсов и через линию связи - с блоком регистрации, и последовательно соединенными формирователем и усилителем мощности, включенным между выходами генератора импульcos и фильтра развязки, при этом выходы компараторов подключены к входу усилителя мощности, а выход источ. ника питания соединен с входом блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

И 438883, кл. G 01 F 23/26, 1970.

2 . Авторское свидетельство СССР по заявке И 2899850, 10 кл. G 01 F 23/26, 31.03.80 (прототип}.

Составитель Т. Инозеицева

Редактор С.Тимохина Техред И. Гайду Корректор Н.СтеЧ

Заказ 4193/40 Тираж 673 Подпис ное

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