Дискретний рівнемір

Винахід відноситься до приладобудування і може бути використаний для дистанційного вимірювання рівня рідини в ємкостях різних галузей господарства, наприклад, геологорозвідувальної, нафтової, харчової, хімічної та інших. Відомий дискретний рівнемір [1], вміщуючий джерело живлення, резистори, вимірювальний прилад та ряд послідовно включених один з другим однакових електромагнітних переключателів, кожен із яких виконаний на герконі з розмикаючими та замикаючими контактами і обладнаними котушкою керування. Недоліком такого рівнеміру є можливість виникнення хибної інформації із-за залипання та брязкіту механічних контактів герконів при черговому кроку вимірювання, що знижує надійність та точність вимірів. Найбільш близьким (прототипом) до винаходу по технічному змісту є датчик рівня рідини [2], вміщуючий поплавок з закріпленим на ньому постійним магнітом, охоплюючим закриту з одного кінця немагнітну трубку, в середині якої дискретно, по всій її висоті, розміщені горизонтально геркони, паралельно з'єднані і обладнані плоскими магнітопровідниками продовженням на висоту кроку дискретності та спільним магнітопроводом продовженням на вишину діапазону вимірювання. Недоліком відомого датчика рівня рідини є також низька надійність вимірів із-за виникнення хибних сигналів вимірювання при залипанні та брязкіту герконів, особливо при коливаннях рівня рідини та при переході поплавка між плоским кінцем одного початком слідуючого магнітопровідника на вишину кроку, а також мала дискретність вимірювання, яка не може бути більшою відстані між герконами, що в свою чергу, залежить від висоти поля розсіювання постійного магніту. Крім цього, постійний магніт має властивість поступово розмагнічуватись від коливань температури та хімічної агресивності вимірювальної рідини, що знижуватиме строк служіння датчика рівня, В основу винаходу поставлено завдання підвищити дискретність та надійність вимірів, збільшити строк служіння рівнеміра і рідини. Поставлене завдання вирішується тим, що в пропонуємому дискретному рівнемірі рідини, вміщуючому поплавок, немагнітну вимірювальну трубу, реверсивний електронний лічильник з електронним комутатором на вході та з блоком індикації рівня на виході, відповідно винаходу, в середині рухомої немагнітної вимірювальної труби з'єднаної з поплавком по всій її висоті розміщені пасивні металеві елементи з кроком, рівним дискретності вимірювання, а зовні на неї надіті з зазором нерухомо тороїдальні безконтактні електронні датчики положення цих елементів зі зміщенням по висоті: між першим та другим - кратним кроку вимірювання, збільшеним на частину висоти зони чутливості датчика до металевого елементу, між другим та третім кратним кроку вимірювання, збільшеним на половину кроку вимірювання, при цьому вихід першого датчика з'єднаний з входом додавання, вихід другого - з входом віднімання, а вихід третього - з входом лічіння електронного комутатора. Таким чином, використанням рухомої вимірювальної труби, з'єднаної з поплавком і дискретно розміщеними в ній пасивними металевими елементами, на які реагують нерухомі безконтактні електронні датчики, підвищується надійність, дискретність вимірів та строк служіння рівнеміра рідини. Запропонований дискретний рівнемір рідини в загальному вигляді показаний на фіг.1. На фіг.2 показані епюри напруги U взаємодії трьох безконтактних датчиків з пасивними металевими елементами вимірювальної труби при її переміщенні. На фіг.3 показаний фотознімок діючого зразка дискретного рівнеміра рідини. Дискретний рівнемір рідини (фіг.1) вміщує вимірювальну трубу 1, закриту в верхній частині пробкою 2. а в нижній частині закріплену герметично з поплавком 3. В середині вимірювальної труби 1 по всій її висоті дискретно розміщені з кроком вимірювання металеві елементи 4 (стальні шайби товщиною 2 мм) розділені немагнітними прокладками 5 висотою 10 мм. На вимірювальну трубу 1 соосно насаджені з зазором три ідентичні тороїдальні безконтактні електронні датчики 6, 7, 8 металевих елементів 4. Датчики з'єднані в єдиний блок фланцями з шпильками (фіг.3) і закріплені на кронштейні, з допомогою якого цей блок нерухомо закріплюється на борту ємкості вимірювальної рідини. Датчик 7 (фіг.1), по формулі винаходу другий датчик, зміщений по висоті відносно датчика 6 (перший датчик по формулі) немагнітною циліндричною прокладкою 9 на відстань, кратну кроку вимірювання, збільшену на частину висоти зони чутливості датчика. В діючому зразку (фіг.3) дискретного рівнеміру рідини це зміщення дорівнює 101 мм - 10 крокам вимірювання, збільшеним на 1 мм. Крок вимірювання заданий 10 мм, а товщина металевого елементу 4 (фіг.1) - 2 мм. Висота зони чутливості датчика до металевого елементу дорівнює 3 мм. Датчик 8 (третій датчик по формулі) зміщений відносно датчика / по висоті немагнітною прокладкою 10 на відстань, кратну кроку вимірювання, збільшену на половину кроку вимірювання, тобто на 105 мм. Вихід датчика 6 з'єднаний з входом додавання, вихід датчика 7 з'єднаний з входом віднімання, а виход датчика 8 - з входом лічіння електронного коммутатора 11, який з'єднаний з реверсивним лічильником 12, з'єднаним з блоком цифрової індикації рівня 13. Принцип роботи дискретного рівнеміру слідуючий. Коли рідина відсутня в вимірювальній ємкості, поплавок 3 (фіг.1) під дією своєї ваги буде знаходитись на дні і реверсивний лічильник 12 скидається в ноль за допомогою спеціальної кнопки (на кресленні не показана), яка розміщена на корпусі блоку Індикації рівня 13 (фіг.3). Поява рідини в ємкості викликає переміщення поплавка 3 вверх разом з вимірювальною трубою 1. Один із металевих елементів 4 вимірювальної труби 1 (фіг.4) першим зрівняється з початком зони дії на метал безконтактного датчика 6. На його виході з'являється стрибок напруги U6 (фіг. 2), який подається на вхід додавання електронного комутатора 11 (фіг.1). Електронний комутатор переключає реверсивний лічильник 12 на додавання, тобто збільшення рівня, і забороняє лічіння на віднімання. При подальшому збільшенню рівня рідини (на частину висоти зони чутливості датчика Dt (фіг.2) слідуючий елемент 4 вимірювальної труби 1 зрівняється з початком зони чутливості датчика 7 (фіг.1) і на його виході теж виникає стрибок напруги U7 (фіг.2), але він не викликає дії електронного комутатора, так як його початок співпадає з діючим стрибком напруги U6 датчика 6. При збільшенні рівня рідини на половину кроку вимірювання Т/2 стрибки напруги U6 та U7 зникають, так як їх сумарна продовженість по часу дії Dt + t установлена меншою половини кроку вимірювання Т, тобто (Dt+t)