Дискретный глубиномер

Полезная модель относится к гидроэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использована для измерения глубины водоема и управления наполнением и сливом водоемов.

Задачей полезной модели является создание простой, надежной электрической системы, позволяющей повысить точность измеряемой величины, например, глубины водоема.

Сущность дискретного глубиномера с дискретным чувствительным полем состоит в том, что он содержит герметизированную трубу из немагнитного материала, поплавка с кольцевым постоянным магнитом, установленных концентрично на трубе с возможностью перемещения вдоль нее, схемы соединения герконов и резисторов внутри трубы, создающим дискретно чувствительные поля жидкости, контроллера с дисплеем.

С целью упрощения схемы измерения и повышения точности измерения каждый геркон соединен таким образом, что один его вывод идет к шине питания, а второй к соответствующей шине двоичного кода. При этом с помощью герконов создается дискретное чувственное поле внутри глубиномера для отсчета глубины водоема в двоичном исчислении, а поплавок с постоянным магнитом воздействует магнитным полем на герконы, замыкая их и образуя на выходах каждого из герконов электрический сигнал, который в целом формирует двоичный код глубины водоема, считываемый контроллером, который выдает сигнал на дисплей и на сигнализацию и управление (для систем управления), т.е. не требуется преобразования сигнала из аналогового в двоичную систему, что исключает возможность ошибкой измерения.

Полезная модель относится к гидроэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использована для измерения глубины водоема и управления наполнением и сливом водоемов.

Известное устройство - поплавковый глубиномер (заявка на полезную модель 2001110614/20 МПК⁷ G01F 23/62, опубликована 20.04.2002), содержит герметизированную трубку из электромагнитного материала, поплавок с кольцевым постоянным магнитом, установленные концентрично с трубкой с возможностью перемещения вдоль нее, размещенные внутри трубки резисторы, последовательно соединены в цепь, оба конца которой через линии связи подключены к источнику тока и герконы, один из выводов которых подключен к точке соединения двух резисторов, другие выводы герконов соединены между собой, индикатор уровня жидкости, последовательное соединение RC-фильтра, дифференциальный усилитель, аналоговый цифровой преобразователь, микропроцессорный контроллер с цифровым дисплеем и клавиатурой и схемой соединения RC-фильтра с выводами герконов и цепью резисторов.

Недостатком известного решения являются сложность соединения резисторов, RC-фильтра и герконов, а также высокая погрешность измерения.

Наиболее близкими к предполагаемому техническому решению является уровнемер (МПК² G01F 23/12 737787). Он содержит поплавок с постоянным магнитом и ферромагнитный экран, размещенные в вертикально расположенной немагнитной трубе герконы, соединенные через дешифратор со встроенным прибором, схема ИЛИ-НЕ и распределитель импульсов.

Недостатком наиболее близкого решения является сложность схемы соединения герконов и схемы ИЛИ-НЕ и высокая погрешность измерения.

Известен способ и устройство для обмера объемных предметов (патент 1373568 B25j 14/00): измерение обеспечивается с помощью дискретно чувствительного поля (ДЧП), которое создается путем построения

дискретного поля сенсорных датчиков, например герконов отслеживающих местоположение объекта в пространстве и его размеры.

Недостатком этого устройства является то, что конструкция известного устройства с ДЧП предназначена для обмера объемных тел, перемещающихся в плоскости, например в горизонтальной плоскости.

Задачей полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков, упрощение конструкции глубиномера с использованием ДЧП, повышения точности измерения за счет ввода данных о глубинах в двоичной системе исчисления.

Сущность дискретного глубиномера с ДЧП состоит в том, что он содержит герметизированную трубу из немагнитного материала, поплавка с кольцевым постоянным магнитом, установленных концентрично на трубе с возможностью перемещения вдоль нее, схемы соединения герконов и резисторов внутри трубы, контроллера с дисплеем.

С целью упрощения схемы измерения и повышения точности измерения каждый геркон соединен таким образом, что один конец идет к шине питания, а второй к соответствующей шине двоичного кода. При этом на герконе создается дискретное чувствительное поле внутри глубиномера для отсчета глубины в двоичном исчислении, соответствующее определенной глубине водоема в десятичном исчисление, а поплавок с постоянным магнитом воздействует магнитным полем на герконы, замыкая их и образуя на выходах каждого из герконов электрический сигнал, который формирует двоичный код глубины водоема, считываемый затем контроллером, который выдает сигнал на дисплей и на сигнализацию и управление (для системы управления), т.е. не требуется преобразование сигнала из аналогового в двоичную систему, что исключает возможность ошибок измерения.

Предполагаемое устройство дискретного глубиномера поясняется следующими иллюстрациями: фиг. 1 - Схема глубиномера; фиг. 2 - Схема считывания двоичного кода.

Заявляемое устройство состоит из следующих элементов: 1 - труба из немагнитного материала; 2 - постоянный магнит; 3 - поплавок; 4 - герконы

(герметизированные контакты); 5 - шины двоичного кода, 6 - перемычки; 7 -шина питания.

Устройство работает следующим образом. На фиг. 1 показана труба 1 из немагнитного материала. По трубе, установленной на дно водоема, движется поплавок 3 с укрепленным на нем постоянным магнитом 2. Поплавок поднимаясь или опускаясь, отмеряет глубину водоема h_k, а магнит 2, установленный на поплавке 3, воздействует на герконы 4, установленные в трубе 1 на разных глубинах h _k. Количество герконов 4, расположенных на одной из измеряемых глубин, определяется по числу единиц в двоичном коде при переходе с десятичного исчисления. На фиг. 1 приведена глубина h₁ двоичный код ее 00001, h₂00010, h₃ 00011, и т.д. до бесконечности числа h_k - 100000. К примеру, для глубины 5 м получаем код 000101.

При измерении глубины водоема жидкость поднимает поплавок 2 с магнитом 3 и останавливается на какой-то глубине h_k: магнит 3 создает магнитный поток N-S, который воздействует на герконы, находящиеся в поле этого потока, при этом замыкаются герконы (S₁,S_k). Замыкаясь, геркон 4 запитывает цепь от шины питания U к шине двоичного кода (2^k). На фиг. 2 показан принцип формирования кодовых сигналов (например, для десятичной цифры 5 он будет равен 000101). Эти кодовые сигналы идут по своим шинам с кодовой нагрузкой на схему R₁,, R_n. Считанные кодовые сигналы поступают на вход контролера. Контролер решает задачу считывания кодовых сигналов и преобразовывает в показания на дисплее в десятичные цифры значения глубины, а также выдачи управляющего сигнала на слив или наполнение водоема, например с целью регулирования воды на гидростанции.

На фиг. 2 показан монтаж герконов к шинам двоичного кода 5 в соответствии с двоичным кодом глубины h_k через перемычки 6. Шины двоичного кода 5 выводятся к схеме считывания кодовых сигналов. С резисторов R считывается двоичный код с помощью контролера.

Контроллер осуществляет снятие двоичного кода Sl,Sk состояния герконов. Резисторы обеспечивают безопасное считывание сигнала без

напряжений. Контроллер обеспечивает наличие напряжений на выходе и передает сигнал на дисплей, а также на устройство управления и сигнализации.

Таким образом, измерения глубины водоема упрощается, и исключаются ошибки преобразования сигнала, созданного расположением герконов в трубе (фиг. 1) в вертикальной плоскости.

Технический результат использования полезной модели заключается в простоте измерения, его надежности и точности по сравнению с известными техническими решениями.

Повышение точности измерений обеспечивается за счет обеспечения получения данных о значениях глубины в двоичном коде, зависящем от количества установленных герконов на каждой определенной глубине.

Дискретный глубиномер, содержащий герметизированную трубу из немагнитного материала, поплавок с закрепленным на нем кольцевым постоянным магнитом, установленные концентрично на трубе с возможностью перемещения, схемы соединения герконов и резисторов внутри трубы, создающих дискретно-чувствительное поле уровня жидкости, контроллер с дисплеем, отличающийся тем, что каждый геркон посредством перемычек одним выводом соединен с шиной питания, а другим - с шиной двоичного кода, при этом количество установленных герконов на каждой определенной глубине зависит от разряда числа в двоичном коде при переводе значения глубины из десятичной системы исчисления, а шины двоичного кода через сопротивление соединены со входом в контроллер, один из выходов которого соединен со входом на дисплей, а второй - со входом на цепи управления и сигнализации.

РИСУНКИ