Дискретний рівнемір

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости. Целью изобретения является расширение динамического диапазона за счет использования двоично-троичной системы кодирования. Дискретный уровнемер содержит чувствительный элемент \t из 14621 11 мерительные мосты 4, блоки формирования выходного сигнала. Чувствительный элемент осуществляет троичное кодирование уровня. Он выполнен из • пар распределенных резисторов, покрытых чередующимися участками изоляции, причем изоляционное покрытие п 1 і-й пары имеет З ~ сгруппированных в триады делений, и в каждой триаде первому делению соответствует неизолированный участок на обоих резисторах, второму делению соответствует неизолированный участок на первом резисторе и изолированный участок на втором резисторе, третьему делению соответствует изолированный участок на первом резисторе и неизолированный участок на втором резисторе. Резисторе каждой пары включены в смежные плечи измерительных мостов 4, выходы которых соединены с блоками формирования выходного сигнала. Каждый блок формирования выходного сигнала состою ит из двух включенных противофазно фазовых детекторов 8, на выходах которых формируется двоично-троичный код уровня. Число п пар распределенных резисторов, измерительных мостов и блоков формирования выходного сигнала (пар фазовых дискриминаторов) равно числу разрядов троичного коца максимального уровня, i=0, n, 4 ил. 1 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости. Цель изобретения - расширение динамического диапазона за счет использования двоично-троичной системы кодирования. На фиг. 1 представлена структурная схема одного из вариантов выпол- ( Q нения дискретного уровнемера для троичных разрядов; на фиг. 2 - диаграмма сигналов, поясняющая его работу; на фиг. 3 и 4 - структурная схема выполнения блока формирования двоич-і 15 но-троичного кода в двоичный код. Дискретный уровнемер содержит контактный чувствительный элемент 1, .образованный парами распределенных резисторов 2; и 3;,, включенных в из1- 20 мерительные мосты 4^ в смежные плечи, другие плечи которых образованы резисторами 5 ; и 6 *л. Входы измерительных мостов соединены с выходом генератора переменного напряжения 7, а к 25 выходам мостов подключены блоки фор-, мирования выходного сигнала, каждый из которых содержит два противофазно включенных фазовых дискриминаторов 8; о и 8, . Другие входы фазовых дис- 30 криминаторов подключены к выходу генератора 7. Пара распределенных резисторов 2^ и 3 , измерительный мост 4 и фазовые дискриминаторы 8;ои 8^ образуют измерительный канал, соот ветствующий одному разряду троичного кода результата измерения уровня. При этом, один троичный разряд представлен двумя двоичными разрядами, образованными выходами X; и X - фа, зовых дискриминаторов 8- и 8j . Таким образом в устройстве используется двоично-троичное представление промежуточного результата измерения. Контактный чувствительный элемент, предназначенный для восприятия уровня контролируемой поверхности жидкости, выполнен из пар 2г< и 3 - распреде, ленных резисторов, расположенных параллельно. На этих резисторах изоляцией нанесена троичная кодовая маска. Для этого из 3' делений шкалы i-ro разряда образованы триады.'^' В каждой триаде, участок, соответствующий первому делению, на резистораз 2; и 3- ке изолирован; участок, соответствующий второму делению не изолирован на резисторе 2- и .изолирован на резисторе 3j ; участок соответствующий третьему делению, изолирован на резисторе 2; и не изолиров а н на резисторе 3; , причем ї = * Изоляционное покрытие может быть выполнено полимером, лаком и пленкой окисла, т.е. таким материалом, который обеспечивает устойчивую работоспособность чувствительного элемента З 146211 в жидкости, уровень которой измеряется. Измерительные мосты 4 предназначены для сравнения активных сопротивлений резисторов 2; и 3; на переменном токе. Возможны три состояния мостов, (которым соответствуют формы и фазы сигналов на выходах мостов (фиг.2), ^Q В состоянии равновесия моста 4 ( (состояние 0, отсутствие сигнала на выходе моста фиг.26) сопротивление распределенных резисторов 2; и 3 , . равны. В состоянии разбаланса мое15 та 4;, при котором сопротивление резистора 3; больше сопротивления резистора 2 ( (состояние 1 фиг. 26), сигнал на выходе моста состоит в противофазе с сигналом на входе моста 20 (фиг. 2а). В состоянии разбаланса моста 4 ; , при котором сопротивление , (резистора 2; больше сопротивления резистора 3- (состояние 2 фиг. 2 6 ) , сигнал на выходе моста синфазен с 25 входным сигналом (фиг.2а). Фазовый дискриминатор 8 t предназначен для формирования выходного двоичного сигнала X, , равного единице при состоянии 2 моста 4 , т.е. ^0 при наличии на выходе моста сигнала, синфазного с входным сигналом. Фазовый дискриминатор 8, служит для формирования выходного двоичного сигнала X, , равного единице при состоян° / 35 нии 1 моста 4, т.е. при наличии противофазного аигнала на выходе моста. При равновесном состоянии моста 4(состояние 0) оба фазовых дискриминатора обеспечивают нулевые значения 4 0 двоичных сигналов X. и Х- на вы^ 'о Ключи 10 срабатывают при поступлении на их управляющие входы положительного сигнала с выходов усилителей 9, которые содержат четное число каскадов усиления, и обеспечивают совпадение полярности входного и выходного сигналов. Ключи 10 соединены последовательно для передачи напряжения U, соответствующего сигналу " 1 " на выходах X. и X . При отсутствии сигналов на входах усилителей 9, сигналы Xj и X; равны нулю. При наличии сигнала с выхода моста 4} на входе усилителей 9, и совпадении его фазы с фазой оигнала от генератора 7 на входе усилителя 9^ замыкаются ключи ^0^ и Ю 2 в дискриминаторе 8 ( , и сигнал на выходе X, принимает значение " 1 " в каждом периоде питающего напряжения. Если сигналы с выхода моста 4 и отгенератора 7 находятся в противофазе, то замкнутая цепочка из ключей 10, и 10 4 образуется в дискриминаторе 8, и сигнал на выходе Х- принимает значение " 1 " в каждом периоде питаю-' щего напряжение. Таким образом, троичное состояние каждого из измерительных мостов кодируется двоично на выходах фазовых дискриминаторов. Двоично-троичный код результата измерения может быть использован для регистрации и для последующей обработки. При необходимости двоичного представления результата измерения в устройстве может быть использован^ блок 10 преобразования двоично-троичного кода в двоичный. Этот блок может быть реализован любым известным способом, поскольку его реализация не влияет на исполнение измерительных Преобразователей. ходах. На фиг. 3 представлена структурНа фиг. 4 представлена структурная схема блока формирования выходно- 45 ная схема блока 10 в составе двоичго сигнала из двух фазовых дискриминого последовательного счетчика 11, наторов 8;о , 8; , каждый из которых двоично-троичного счетчика 12 с двосодержит по два усилителя 9, и 9 4 ично-троичными разрядами 13 и триги по два ключа 10, и 10„. Выходы изгерами 14 и 15 в двоичных разрядах, мерительных мостов ц соединены со блока 16 преобразования двухразрядвходами усилителей 9 1 , а выход гененого двоичного кода X; X: в дополниратора 7 подан на входы усилителей 1 тельный код. Кроме того, блок 10 со9 2 , которые включены разнополярно за держит вентили совпадения 17, вентисчет заземления разных входов с целью ли "несовпадения 18, элементы сборки противофазного включения Аазовых дис19, генератор импульсов 20, триггер криминаторов 8, и 8, , Выходы усилиуправления 21. телей 9 поданы на управляющие входы Работает устройство следующим обключей 10. Ключи 10 нормально разомкразом. нуты, кроме ключа Ю 1 в дискриминаторе 8,-, который нормально замкнут. 6 5 146211 ! Допустим, чго уровень жидкости установится двоичный эквивалент чиснаходится между 5 и 6 делением шкала [5]дес~*-[і 0І] дв, равный резуль1 лы (фиг , 1 ) . При этом, в младшем 0-ом тату измерения уровня жидкости. Дворазряде на границе раздела находится ичный код результата подается на реизолированный участок резистора 2 , гистратор, индикатор или канал связи. в старшем первом разряде - изолироДля получения следующего отсчета при ванный участок резистора 3,. Резистопоступлении сигнала опроса извне на ры, имеющие изолированные участки вход установки " і " триггера 21 выдана границе раздела, имеют большее со- 1 0 ется сигнал на обнуление счетчика 11 противление, дают разбаланс измерии затем на заполнение счетчика 11 тельных мостов, соответствующий сиги 12. налам троичного кода 12 так, как это Для нормального функционирования показано на фиг. 26. рти сигналы поустройства необходимо, чтобы частота ступают на фазовые дискриминаторы 8- ^5 импульсов генератора 20 была в N раз и 9;, преобразующие заданный фазами выше частоты измерения, где N - чиссигналов троичный код в заданный ло делений шкалы. уровнями сигналов двухразрядный двоичный код Х- X; . Получим X., Х, Л Х Л , X = Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я =0 1 1 0 . При наличии сигнала с триг-2 Q гера управления 21 на вентили 17< Дискретный уровнемер, содержащий и 18( блоков 16 двухразрядные двоиччувствительный элемент из пар распо** ные коды X; Х^ , преобразуются в доложенных параллельнодруг другу располнительные и переносятся в двоичнотроичный счетчик 12. В счетчике Т2 25 пределенных резисторов, покрытых чередующимися участками изоляции и вклюустанавливается состояние 1 1 1 0 . ченных в смежные плечи измерительных мостов, входы которых соединены с выПри опросе устройства извне устаходом генератора переменного напряновкой в " 1 " триггера 21 сигналом жения, выходы соединены с блоками форот триггера управления 21 открываются вентили 1 7 2 , и импульсы от генера- зо мирования выходного сигнала, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цетора 20 поступают на входы счетчиков лью расширения динамического диапазо11 и 12. Младший двоично-троичный на за счет использования двоично-троразряд 13 счетчика 12 находится в ичной системы кодирования, изоляционсостоянии"10", формирует импульс пеное покрытие распределенных резистореноса в следующий старший разряд 35 ров і-й пары имеет Зп~' сгруппированпосле поступления двух импульсов и ных в триады делений, причем в кажза счет обратной связи устанавливаетдой триаде первому делению соответстся в состояние "01'. Далее этот развует неизолированный участок на оборяд формирует импульсы переноса чеих резисторах, второму делению соотрез каждые три импульса. Старший 40 ветствует неизолированный участок на первый разряд счетчика 12 находится первом резисторе и изолированный в состоянии "її" и формирует импульс участок на втором резисторе, третьепереноса при поступлении первого му делению соответствует изолированимпульса на его вход, т.е. с начала ный участок на первом резисторе и непосле пятого импульса. Этот импульс изолированный участок на втором реявляется сигналом переполнения счетзисторе, каждый блок формирования вычика 12, поступает на вход установки ходного сигнала состоит из двух протриггера управления 21 в " 0 " , сигнативофазно включенных фазовых 'дискрилом от которого открываются вентиминаторов, причем число пар распредели 17, и закрываются вентили 11 ± , ленных резисторов, измерительных моспревращая подачу импульсов на вход тов и блоков формирования выходного счетчиков 11 и 12. При этом, на вхосигнала равно числу разрядов троичды обоих счетчиков поступило 5 имного кода максимального уровня. пульсов, и в двоичном счетчике 11 1462111 -* %1 — : -і г (Put. ц Редактор И.Сегляник Составитель Т.Иноземцева Техред А.Кравчук, Корректор В.Гирняк Заказ 662/37 Тираж 660 - Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101