Преобразователь перемещения электропроводящей жидкости в код

- Союз Советских

Социалистических

Республин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.03.80 (21) 2898352/18-24 (51)M. КЛ. с присоединением заявки М—

G08 С 9/00

@01 F 23/12

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.1181,. Бюллетень Н944

Дата опубликования описания 301181 (53) УДК 681.325 (088.8) (72) Автор изобретения (((f (°

И. П. Ладыгин

Белгородский филиал всесоюзного проектно"конструкторского технологического института атомного машиностроения и котлостроения (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ

В КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и служит для преобразования давления, температуры, уровня и расхода в цифровой код.

Известны преобразователи перемещения в код, содержащие поплавок с постоянным магнитом и ферромагнитным экраном, размещенные в вертикально расположенной немагнитной трубе, магнитоуправляемые контакты, подключенные к шифратору, соединенному через дешифратор с вторичным прибором, нормально-замкнутый контакт каждой контактной группы, начиная с верхней, подключен к подвижному контакту последующей группы, а нормально-разомкнутый контакт указанной контактной группы подсоединен к соответствующему входу шифратора, при этом подвижный контакт верхней контактной группы подключен к шине питания 1).

Недостатком преобразователя является сложность устройства, недостаточная точность (младшая единица измерения не может быть меньше длины герконов) и невысокая надежность изза сложности устройства и наличия электромеханических узлов, неудобство в обслуживании при эксплуатации.

Из известных преобразователей перемещения в код наиболее близким по технической сущности является "Преобразователь. перемещения в код", содержащий кодирующую шкалу с дорожками по числу разрядов с чередующимися токопрозодящими и непроводящими участками, в дорожке младшего разряда токопроводящие участки объединены в группы, причем токопроводящие участки в группах с одинаковыми порядковыми номерами электрически соединены между собой, длина токопроводящего участка каждого последующего разряда кодовой шкалы равна длине группы токопроводящих участков каждого предыдущего разряда кодовой шкалы, считывающие элементы, расположенные по методу "двойной щетки", источник питания и реле, причем, одна шина источника-питания соединена через обмотку первого реле с одной щеткой дорожки. младшего разряда, а через размыкающий контакт первого реле с другой щеткой дорожки младшего разряда и через замыкающиеся и размыкающиеся контакты второго реле соответственно с первой и второй щетками дорожки старших.раз-. рядов, другая шина источника питания соединена с нулевыми контактами доро886026

"жек старших разрядов, а через обмотку второго реле с нулевыми контакта° ми дорожки младшего разряда.

Преобразователь работает следующим образом. При перемещении щеток по кодовым дорожкам разрядов одна из щеток в каждом разряде касается токопроводящего участка кодовой дорожки, следовательно, к этому токоПроводящему участку подводится плюс источника питания и далее на выход преобразователя, к другой стороне которого подводится минус источника питания. Щетки имеют механическую связь с перемещаемым пРедметом L 2).

Данный преобразователь не может быть применен для измерения переме- 15 щения электропроводной жидкости, так как невозможно непосредственно жидкостью перемещать щетки, применение же мембраны или сильфона в качестве разделительного элемента при- щ водит к снижению точности и надежности, к усложнению устройства.

Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение точности и надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе перемещения злектропроводящей жидкости в код, содержащем кодирукищую шкалу с череду. ющимися токопроводящими и токонепроводящими участками, выполненную в 30 виде двух дорожек, соответствующих числу разрядов преобразователя, токо-. проводящие участки первой дорожки разделены на группы, токопроводящие участки второй дорожки расположены 35 против группы токопроводящих участков первой дорожки, длина токопроводящего участка второй дорожки короче длины группы первой дорожки на величину зоны неопределенности, началь- 40 ные токонроводящие участки дорожек соединены между собой, токопроводящие участки с одинаковыми номерами в группах токопроводящих участков первой дорожки соединены мехду собой через соответ- 4 ствующие размыкающие контакты первых релейных элементов, вторые релейные элементы, источники питания, первые выводы первых релейных элементов соединены непосредственно с токопро- 0 водящими участками второй дорожки, а вторые выводы первых релейных элементбв соединены с первым выводом первого источника питания, первые выврды вторых релейных элементов соединены с соответствующими размыкаю- 55 щимн контактами первых релейных элементов, а вторые выводы вторых релейных элементов соединены с первым выводом первого источника питания, второй вывод которого соединен с элек- р тропроводящей жидкостью, каждый выход разрядов преобразователя кроме последнего соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента и размыкающий контакт 65 последующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания, а последний выход разряда преобразователя соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания.

На чертеже приведена схема преобразователя.

Он состоит из кодирующей шкалы в виде отдельных дорожек 1 и 2 на каждый разряд, релейных элементов(электромеханического типа) 3-15 с размыкающими 16-40 и замыкающими 41-52 . контактами, источника питания. Каждая кодовая дорожка соответственно состоит из чередующихся токопроводящих 53-68 и непроводящих (не обозначены) участков. Токопроводящие участки дорожек всех разрядов, кроме последнего, объединены в группы (в группу входит десять токопроводящих участков, например, для разряда единиц 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 для разряда десятков, если бы он был не последним, соответственно, 00,10,20,...90, причем токопроводящие участки с одинаковыми номерами различных групп электрически соединены между собой через размыкающие контакты 16-29 релейных элементов 14 и 15, первый вход которых электрически соединен соответственно с токопроводящими участками 67 и 68 последующего старшего. разряда. Первый вход релейных элементов 13,14 и 15 последнего разряда электрически соединен с токопроводя". щими участками 67 и 68, а первый вход релейных элементов остальных разрядов (в данном случае только разряда единиц) электрически соединен с общими точками токопроводящих участков с одинаковыми порядковыми номерами разных групп дорожки одного разряда. Ьторой вход релейных элементов электрически соединен между собой и с одной шиной питания, другая шина питания имеет непосредственную электрическую связь с электропроводящей жидкостью 69, перемещающейся но каналу 70 °

Для упрощения изготовления (увеличения допусков при изготовлении кодирующей шкалы) длина токопроводящего участка (например, участка поз.67) последующего разряца короче длины группы токопроводящих участ,1ков 53-62 предыдущего разряда на величину зоны неопределенности, а токопроводящий участок "00" (,67), кроме того, электрически соедийен с токопроводящим участком "0" (53).

Преобразователь работает следующим образом.

При перемещении электропрбводной жидкости, например, ртути снизу вверх, ртуть поочередно соприкасается с токопроводящими контактами.

Пусть она коснулась токопроводящих

886026 контактов с порядковыми номерами "0" и "00" (53 и 67). Тогда плюс источника питания через ртуть токопроводящий участок с порядковым номером

"00" (67) будет подан на первый вход релейного элемента Р 11 (131, и через ртуть — токопроводящий участок с порядковым номером "0" (53) и размыкающий контакт поз. 16 релейного элемента Р 12 (14) на первый вход релейного элемента P 1 (3 ). Релейные элементы P 1 и P 11 (3 и 13) сработа-.

«ют и через свои-контакты поз.41 и 51. выдадут сигнал на выход преобразователя. Следует иметь ввиду, что s силу того, что токопроводящий участок 67 короче группы токопроводящих участков 53-62 на величину зоны неопределенности, то ртуть сначала коснется

;. только токопроводящего участка 53, но он электрически соединен с токопроводящим участком 67 и сигнал все равно одновременно поступят на вход релейных элементов Р 1 и Р 11 (3 и 13). При перемещении электропроводной жидкости выше ртуть кос« нется токопроводящего участка с порядковым номером "1" {54) и плюс источника питания через ртуть - токопроводящий участок с порядковым номером "1" (54) и размыкающий контакт

17 релейного элемента Р 12 (14) будет подан на первый вход релейного элемента P 2 (4). Таким образом одновременно получат сигналы и сработают релейные элементы Р 1, Р 2 и

Р 11 (3,4 и 13). A сигнал на выход преобразователя поступит только через контакты 42 и 51 релейных элементов.P 2 и P 11 (4 и 13); так как релейный элемент P 2 (4) контактом

30 разорвет цепь выхода сигнала, выдаваемого релейным элементом Р 1 (3).

Таким путем при перемещении ртути снизу вверх постепенно будут срабатывать релейные элементы P 3,...

P 10 (5,...,12) и на выход преобразователя бД@ут поочередно поступать . сигналы через контакты,43,...,50 этих релейных элементов.

При подходе ртути к токопроводящему участку с порядковым номером

"0" (63) на первый вход релейного элемента Р 1 (3) вторично поступит плюс источника питания, а на выход преобразоватсля все равно будет проходить сигнал только через контакты

50 и 51 и только при подходе ртути к токопроводящему участи: с поряд- ковым номером "10" (68), а это произойдет с задержкой в силу того, что токопроводящий участок с порядковым номером "10" (68) короче группы токопроводящих участков 63,64,... на величину зоны неопределенности, плюс источника питания через ртуть и токопроводящий участок с порядковым номером "10" (68) будет подан на первый вход релейного элемента P 12 (14) и этот релейный элемент сработает. Он своим контактом 52 выдает сиг" нал на выход преобразователя, а контактом 39 разорвет цепь выдачи сиг" нала релейным элементом Р 11 (13).

Одновременно он своими контактами поз.16,...,25 оборвет связь токопроводящих участков 53, ° ..,62 с общими точками, а следовательно -с первыми входами релейных элементов Р 1, ...,P 10 (3, ...,15). Релейные элементы

P 1,...,P 10 обесточатся, кроме релейного элемента P 1 (3 ), к первому входу которого заблаговременно подведен плюс источника питания по цепи: ртуть — токопроводящий участок с порядковым номером "0" (63) — размыкающий контакт 26 релейного элемента

P 13 (15). Таким образом, на выход

1 преобразователя будет поступать сигнал только через контакта 52 и 41, 20 что соответствует цифре. 10. Токопроводящие участки 67 и 68 короче группы токопроводящих участков предыдущего разряда, например, 53,...,62 на величину зоны неопределенности. Но длину

25 их можно брать "одинаковой с длиной (на чертеже диаметром3 токопроводящих участков предыдущего разряда, так как ртуть, коснувшись их в нижней части, всегда будет касаться при подьеме вверх. Важно чтобы нижние части токопроводящих участков 53,67, 63,68 и т.д. были смещены относительно друг друга ие более чем на величину эоны неопределенности. Причем смещение должно быть однозначным: начало токопроводящего участка последующего разряда может быть выше начала группы токопроводящих участков предыдущего разряда. Противоположное смещение недопустимо (приведет к по40 грешности).

При перемещении ртути сверху вниз преобразователь работает аналогично: ртуть опускается ниже токопроводящих участков, релейные элементы обесто-.

4 чиваются и создают цепь для выдачи сигнала релейным элементов, первый вход которого соединен с токопроводящим участком, расположенном ниже по каналу перемещения ртути. Из чертежа видно, что сигнал на выход преобразователя релейным элементом Р 10 (12 ) выдается только контактом 50.

Таким же образом, будет выдан сигнал релейными элементами, первый вход которых электрически соединен с токопроводящими участками с порядковыми номераьы "90".

Предлагаемое устройство может быть выполнено в виде электроконтактного термометра с контактами, коли60 чество которых зависит от точности и пределов измерения и электронных реле (лучше микромодульного исполнения). Такое устройство обеспечит; измерение температуры газов, паров,:

65 жидкости и т.п. в цифровом виде. От

886026 ния, например, на светодиодах. В этом случае трубки можно выполнять иэ непрозрачного материала.

Предлагаемое устройство можно при40

45 менить в медицине для измерения температуры и артериального давления у больных с индикацией результатов измерения подобно индикации времени на электронных часах. При микромодульном исполнении релейных элементов размеры, например, бытового медицинского термометра почти не увеличатся, а стоимость при серийном производстве будет невысокой.

Особенно удобны они при амбулаторном лечении больных для постоянного контроля и регистрации результатов измерения, а при использовании цифрового регулятора и для сигнализации об отклонении измеряемого параметра от допустимого (заданного) предела.

Использование предлагаемого преобразователя перемещения электропроводной жидкости в цифровой код обеспечивает: — упрощение устройства преобразователя:преобразователь состоит из токопроводящих участков и релейных элементов; получение надежной и точной информации о перемещении электропро55

65 серийно выпускаемых контактных термометров оно отличается количеством контактов и наличием релейных элементов.

Для измерения давления и уровня предлагаемое устройство может быть выполнено в виде трубки из электроизоляционного материала (например, стекла) с впаяйными контактами или трубки из любого материала, в том числе и электропроводного, но в этом случае диаметр трубки должен быть не- 0 сколько больше, чтобы внутрь ее можно было поместить кодирующую шкалу, ( выполненную на электроизоляционной плате. Верхний конец трубки надо соединять с атмосферой, а нижний — с из- 15 меряемой средой непосредственно или через разделительную мембрану. Часть трубки заполнить электропроводной жидкостью, например, ртутью аналогично жидкостным .манометрам.При измере- щ нии давления, уровня, температуры, расхода в технологических процессах кроме автоматической регистрации, часто возникает необходимость оператору .следить визуально за показаниями приборов "по месту". При применении предлагаемого устройства

его можно использовать и для визуального отсчета показаний результатов измерения (если трубки выполнить из прозрачного материала, например, сте- 0 кла). Для исключения субъективных ошибок оператора или экспериментатора при визуальном отсчете измеряемой величины можно использовать устройство для индикации результатов измере,водной жидкости в цифровом виде: надежной за счет простоты устройства (отсутствия электромеханических уз— лов), и точной за счет того, что токопроводящие участки можно выби-, - рать небольшими по размеру, например, 1 мм даже меньше. Погрешность измерения будет не более + младшая единица измерения, — простота изготовления и,как следствие — низкая стоимость изготовления.

Формула и зобретения

Преобразователь перемещения элек-, .тропроводящей жидкости в код, содержащий кодирующую шкалу с чередующимися токопроводящими и токонепроводящими участками, выполненную в виду двух дорожек, соответствующих числу разрядов преобразователя, токопроводящие участки первой дорожки разделены на группы, токопроводящие участки второй дорожки расположены против группы токопроводящих участков первой дорожки, длина токопроводящего участка второй дорожки короче длины группы первой дорожки на величину зоны неопределенности, начальные токопроводящие участки дорожек соединены между собой, токопроводящие участки с одинаковыми номерами в группах токопроводящих участков первой дорожки соединены между собой через соответствующие размыкающие контакты первых релейных элементов, вторые релейные элементы, источники питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения, повышения точности и надежности преобразователя, первые выводы первых релейных элементов соединены непосредственно с токопроводящими участками второй дорожки, а вторые выводы первых релейных элементов соединены с первым выводом первого источника питания, первые выводы вторых релейных элементов соединены с соответствующи ми размыкающими контактами первых релейных элементов, а вторые выводы вторых релейных элементов соединены с первым выводом первого источника питания, второй вывод которого соединен с электропроводящей жидкостью, каждый выход разрядов преобразователя кроме последнего соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента и размыкающий контакт последующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания, а последний выход разряда преобразователя соединен через замыкающий контакт соответствующего релейного элемента с первым выводом второго источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 614332, кл. Q31 F 23/12, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2639870/18-24, кл. 508 С 9/00, 1978 (прототип).

886026 — 00

11 — 9

Р3 — - 8

Р8 — 7 и — Ю

Р2

«ув» g

Р 1

Составитель A.Ñèäîðåíêo

Редактор И.Тыкей Техред M.Рейвес Корректор М.Коста

Заказ 10563/79 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4