Рівнемір

1. Рівнемір, що містить поплавець, трос, намотаний на перетворюючий барабан, зв'язаний валом з допоміжним барабаном, на якому за допомогою троса закріплена противага, робочий перетворювач, електропровідну лінію передачі вимірювальної інформації, перетворювач-приймач і рахунковий механізм, який відрізняється тим, що у ньому співвісно з валом закріплений реверсивний кодувальний диск, по обох сторонах від краю твірної окружності якого розташована зчитувальна головка, оптичний канал якої виконаний з одного світловипромінюючого та двох приймальних світловодів, зв'язаних дистанційно з мікропроцесорним блоком обробки вимірювальної інформації і цифровим індикатором значення рівня рідини в одиницях вимірюваної висоти наповнення резервуара, також на валу розташований резервний механічний відліковий пристрій у вигляді гвинтової пари з лінійною шкалою, а перетворюючий барабан оснащений ноніусною шкалою так, що лінійна і ноніусна шкали показують ціле і дробове число обертів вала, що відповідає вимірюваному значенню рівня рідини в резервуарі. 2. Рівнемір за п. 1, який відрізняється тим, що зчитувальна головка виконана з однобічним стосовно кодувального диска розташуванням світловипромінюючого і приймальних волоконних світловодів, а з протилежної сторони кодувального диска знаходиться пластина з відбивачами світлового випромінювання. 3. Рівнемір по пп. 1, 2, який відрізняється тим, що мікропроцесорний блок обробки вимірювальної інформації містить електронний запам'ятовуючий пристрій, що здійснює автоматичний керуючий вплив на вимірювану величину шляхом внесення поправкового коефіцієнта в реальному масштабі часу відповідно до заданого алгоритму обробки вимірювальних даних. D со Корисна модель відноситься до області вимірювальної техніки, зокрема, до пристроїв для виміру рівня рідини, призначеним для безупинного дистанційного автоматичного виміру рівня вибухонебезпечних і безпечних рідких продуктів у наземних і підземних резервуарах технологічних і товарних парків. Відомий пристрій дистанційного рівнеміра [Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / Л.М. Андрушко, В.А. Вознесенский, В.В. Каток й ін. -К.: Техніка, 1988. - с.213], у якому первинні перетворювачі виконані з двох груп світловодів, що випромінюють і прийомні торці яких розташовуються в контрольованому обсязі рідини навпроти один одного у вигляді вертикальної лінійки з деяким кроком, що визначає необхідний дозвіл, а джерела випромінювання (лазери чи світлодіоди), фотоприймачі, перетворювачі сигналів та інших електронних пристроїв приєднані до лінійки багатожильним волоконно-оптичним кабе лем. Рівень рідини в такому пристрої визначають по зміні інтенсивності оптичних сигналів занурених у рідину світловодів. Недоліком відомого пристрою є велика кількість дискретних оптоелектронних елементів, що істотно ускладнює і здорожує конструкцію рівнеміра, а також невисока чутливість приладу через наявність крапель рідини на торцях незанурених у неї світловодів. Як прототип обрано дистанційний рівнемір [Панев Б.И. Электрические измерения: Справочник (в вопросах и ответах). - М.: Агропромиздат, 1987. - с. 198-199], що складається з поплавця, троса, що намотаний на барабан, вала, допоміжного барабана з противагою, шестереночної пари, що передає обертання вала робочому сельсину і, через електропровідну лінію зв'язку, сельсинуприймачу з рахунковим механізмом. Недоліком прототипу є велика основна погрішність виміру висоти наповнення резервуара, ма CM со о o> 7032 лий динамічний діапазон через обмежену КІЛЬКІСТЬ крапок виміру, а також наявність електричних ланцюгів і компонентів, що викликають іскріння В основу корисної моделі поставлено задачу створення рівнеміра - універсального засобу для контролю рівня різних виглядів рідин, у якому за рахунок конструктивних змін забезпечується розширення динамічного діапазону вимірів, підвищення надійності і точності виміру будь-якого значення рівня рідини в межах заданої висоти резервуара Поставлена задача реалізується в такий спосіб Рівнемір містить поплавець, трос, намотаний на перетворюючий барабан, зв'язаний валом з допоміжним барабаном, на якому за допомогою троса закріплена противага, робочий перетворювач, електропровідну ЛІНІЮ передачі вимірювальної інформації, перетворювач-приймач і рахунковий механізм Пристрій відрізняється тим, що з метою беззупинного автоматичного виміру рівня вибухонебезпечних і безпечних рідких продуктів, розширення динамічного діапазону вимірів,підвищення надійності і зменшення погрішності виміру рідини в межах будь-якої заданої висоти резервуара, він додатково містить реверсивний диск, що кодує, який розміщений співвісно з валом, по обох сторонах від краю твірної окружності диска розташована зчитувальна головка, оптичний канал якої виконаний з одного світловипромінюючого і двох приймальних СВІТЛОВОДІВ, зв'язаних дистанційно з мікропроцесорним блоком обробки вимірювальної інформації і цифровим індикатором значення рівня рідини в одиницях вимірюваної висоти наповнення резервуара, також на валу розташований резервний механічний ВІДЛІКОВИЙ пристрій у вигляді гвинтової пари з ЛІНІЙНОЮ шкалою, а перетворюючий барабан оснащений ноніусною шкалою так, що лінійна і ноніусна шкали показують ціле і дробове число оборотів вала, що відповідає вимірюваному значенню рівня рідини в резервуарі З метою забезпечення компактності і високої розрішуючої здатності зчитувальна головка, може бути виконана з однобічним стосовно диска, що кодує, розташуванням світловипромінюючого і приймальних волоконних СВІТЛОВОДІВ, а з протилежної сторони диска, що кодує, розташована пластина з відбивачами світлового випромінювання З метою автоматичної корекції систематичних погрішностей розмірів, форми і положення механічних вузлів і деталей, що виникають при їхньому виготовленні, зборці й експлуатації і підвищення точності вимірів, у мікропроцесорний блок обробки вимірювальної інформації убудований електронний запам'ятовуючий пристрій, що здійснює автоматичний керуючий вплив на вимірювану величину шляхом внесення поправкового коефіцієнту в реальному масштабі часу ВІДПОВІДНО ДО заданого алгоритму обробки вимірювальних даних Пристрій представлений на кресленні Рівнемір складається з чуттєвого елементапоплавця 1, троса 2, перетворюючого барабана З з ноніусною шкалою 4, зв'язаного валом 5 з допоміжним барабаном 6, на якому за допомогою троса 7 закріплений натяжний пристрій - противага 8 ЗОВНІШНІ поверхні барабанів 3 і 6 мають гвинтові канавки 9на кресленні не показані) для укладання тросів 2 і 7 На валу 5 закріплені диск 9, що кодує, і дублююче механічний ВІДЛІКОВИЙ пристрій 10, для чого центральна частина вала 5 виконана у вигляді гвинтової пари гвинт-гайка з покажчиком і шкалою грубого і точного відліку 11 По обох сторонах від краю твірної окружності диску, що кодує, 9, розташована оптична зчитувальна головка 12, зв'язана дистанційно трьохжильним волоконнооптичним кабелем зв'язку 13 з мікропроцесорним оптоелектронним блоком обробки вимірювальної інформації 14 (наприклад, датчик кута повороту ХДП 9003) і цифровим індикатором значення поточного рівня 15 Пристрої 14 і 15 електрично зв'язані з блоком живлення 16 Для транспортування рівнеміра, підготовки його до роботи і фіксації нульової оцінки він оснащений пружинними фіксаторами 17, 18, затискними гайками 19, 20 і рукояткою 21 Для захисту рівнеміра від опадів і пилу може бути передбачений кожух Пристрій працює в такий спосіб Рівнемір встановлюється і закріплюється на вимірювальній горловині у верхній частині резервуара з рідиною фіксаторами 17 і 18, відпускаються барабани 3 і 6 Поплавець 1 при відключеному блоці живлення 16 за допомогою рукоятки 21 опускається на дно порожнього резервуара Потім фіксаторами 17 і 18 затискуються барабани 3 і 6, що забезпечує нерухомість поплавця 1 і противаги 8 Далі відпускаються гайки 19, 20 і обертанням рукоятки 21 установлюється нуль відліку лінійної шкали 11 резервного механічного ВІДЛІКОВОГО пристрою 10 Обертанням ноніусного механізму навколо осі вала 5 установлюється нуль відліку ноніусної шкали 4 Включається блок живлення 16 і обнулюється цифровий індикатор числа 15 Рівнемір готовий до роботи При наповненні резервуара рідиною відбувається вспливання поплавця 1, обертання барабанів 3 і 6 і натяг троса 2 під дією моменту сили ваги, створюваного противагою 8 Найменший розподіл ноніусної шкали 4 відповідає переміщенню поплавця 1 на 1 мм висоти резервуара Найменший розподіл лінійної шкали 11 ВІДЛІКОВОГО пристрою 10 відповідає одному повному обороту барабана З і, отже, одному повному обороту ноніусної шкали 4 щодо ґі покажчика Таким чином, вимірюване значення висоти рівня рідини визначається цілими і дробовими значеннями чисел на шкалах 4 і 11 Барабан 3 зв'язаний валом 5 з диском, що кодує, 9, тому при обертанні диска щодо зчитувальної головки 12, що представляє собою перетворювач "кут-число", відбувається перетворення беззупинних значень рівня рідини в дискретне число світлових імпульсів, що відповідають логічним значенням 0 і 1 цифрових системах По волоконно-оптичному кабелю зв'язку 13 СВІТЛОВІ ПОТОКИ надходять у мікропроцесорний блок обробки вимірювальної інформації 14 і перетворюються в двоічне число, пропорційне куту повороту диска 9 Результат обробки надходить у цифровий індикатор 15, на електронному табло якого кожному положенню рівня рідини відповідає визначене число в одиницях вимірюваної висоти наповнення резервуару Основна погрішність рівнеміра в одиницях ви 7032 мірюваного рівня складає ±1мм, а у відсотках від діапазону вимірюваного рівня, наприклад, 10м, 0,01% Таким чином, конструкція рівнеміра забезпечує одночасно оптичний і механічний збір даних про положення рівня рідини Таке функціональне резервування метрологічної інформації підвищує ефективність роботи рівнеміра у випадку, наприклад, раптового відключення електроживлення чи ушкодження кабелю зв'язку Застосування діелектричних СВІТЛОВОДІВ як ЛІНІЮ передачі вимірюваль ної інформації забезпечує рівнеміру перешкодозахищеність від електромагнітних наведень і повну гальванічну розв'язку від ЗОВНІШНІХ електричних ланцюгів у випадку використання вимірів для пожежонебезпечних рідких продуктів Якщо контрольована рідина є безпечною (наприклад, вода, вино і т п ), у пропонованому рівнемірі можливо Комп'ютерна верстка М Мацело використовувати електропровідний кабель і оптичну зчитувальну головку, з розташованими безпосередньо на ній випромінювачем (лазером, світлодюдом) і фотодюдами Тому що чуттєвим елементом пропонованого пристрою є поплавець, облік зміни ЩІЛЬНОСТІ (обсягу) рідини в залежності від температури навколишнього середовища відбувається автоматично Використання мікропроцесорного пристрою з блоком пам'яті дозволяє забезпечити підвищення точності і надійності виміру рівня рідких продуктів за допомогою введення поправкового коефіцієнта на вимірювану величину в реальному масштабі часу Пропонований пристрій сумісний з комп'ютерною системою збору й обробки вимірювальної інформації більш високого рівня (наприклад, АСУ) Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601