178081. lajstromszámú szabadalom • Digitális rendszerű, mintavételezéssel működő mérőberendezés folyadékok szintmérésére
3 178081 4 helyett egy, a témakörben merőben új, az alábbiakban ismertetésre kerülő, mintavételezéssel működő digitális rendszert dolgoztunk ki. A javasolt mérőműszer pontosságát egyedül befolyásoló áramköri egységek digitális integrált áram- 5 körökből épülnek fel, amelyekre a nagymértékű linearitás, hőfokstabilitás, és a tápfeszültség ingadozásával szembeni érzéketlenség a jellemző, — szemben az analóg integrált áramkörökkel. A mérőműszerbe beépített többi digitális áram- 0 kör a műszer pontos működését nem befolyásolja, mivel a tápfeszültség-változás, a hőmérsékletingadozás csupán amplitúdóváltozást okoz, s a digitális áramköröknél lényeges impulzusszélességet és jelalakot nem változtatják meg. A kijelzést LED-diódák- 5 kai vagy folyadékkristályos számkijelző útján oldottuk meg, itt tehát pontatlanságról, leolvasási parallaxis hibáról nem beszélhetünk. A határérték-kapcsoló digitális programkapcsoló-kódtárcsával van felszerelve, melynél szintén nem lehet szó beállítási to pontatlanságról. A berendezést és annak működésmódját a leíráshoz mellékelt rajzok révén részletesen is ismertetjük. A rajzokon az 25 1. ábra a teljes mérőműszer-kapcsolási elrendezését vázlatosan, a 2. ábra az érzékelő áramkör felépítését, a 3. ábra a működési diagrammokat vázlatosan szemléleti. 30 A berendezés a következőképpen van felépítve: Az 1 érzékeld áramkör (lásd: 1. ábrát) két kimenete egyrészt egy 2 számláló áramkör egy-egy bemenetére, a vezérlőbemenet előtt pedig leágazá-35 son keresztül egy 3 dekódoló áramkör egyik bemenetére, másrészt egy 5 digitális komp arator egyik bemenetére csatlakozik. A 2 számlálóáramkör egyik kimenete az említett 3 dekódoló áramkör második bemenetére, másik 40 ki menete viszont a már említett 5 digitális komparátor második bemenetére, harmadik kimenete pedig egy 9 kiíró áramkör bemenetére, s e bemenet előtt leágazva egy 10 digítáhanalóg átalakító áramkör bemenetére csatlakozik. A 3 dekódoló áramkör 45 kimenete egy 4 számkijelző áramkör bemenetével van összekötve, míg az 5 digitális komparátor kimenete egy 7 határérték-kapcsoló áramkör bemenetére csatlakozik. Az 5 digitális komparátor harmadik bemenetére egy határértékbeállítás 6 50 kódtárcsa kimenete van kötve. A 7 határérték-kapcsoló áramkör kimenete egy 8 jelfogóval van összekötve, míg ez utóbbi kontaktus-kimenete egy 11 beavatkozó szervvel van összekapcsolva. A mérendő közeget tartalmazó tartályba nyúlik 55 bele az 1 érzékelő áramkör két 12, 16 mérőszondája. Az érzékelő áramkör a következőképpen van felépítve. (Lásd: 2. ábrát!) A 12 mérőszonda kimenete rácsatlakozik, egy 13 jelátalakító áramkör bemenetére, míg a 16 60 mérőszonda — amely referenciaszonda-kimenete egy 17 és/vág;, 17/a referenciaáramkör bemenetével van összeköt* ; A 13 jelátalakító áramkör egyik bemenete van kapcsolva egy 19 órajelgenerátor kinézetével, amely ugyanakkor egy 14 kom-65 penzáló áramkör bemenetére is csatlakozik, másrészt a 2 számlálóáramkör a vezérlőbemenetére van kötve. A 1.3 jelátalakító áramkör kimenete egy 15 komparátor és kivonó áramkör egyik b bemenetére csatlakozik, míg ugyanezen áramkör másik, azaz c bemenetére a fentebb már említett 14 kompenzáló áramkör kimenete van kötve. A 15 komparátor és kivonó áramkör kimenete egy 18 kapuzó áramkör egyik, azaz d bemenetére csatlakozik, amelynek kimenete a 2 számlálóáramkör f bemenetével van összekötve. A 18 kapuzó áramkör másik bemenetére a 17 referenciaáramkör kimenete csatlakozik. A 17/a referenciaáramkör egyik kimenete a 13 jelátalakító áramkör bemenetére csatlakozik, másik kimenete a 14 kompenzáló áramkör bemenetével van összekötve. A berendezés a következőképpen működik: A tartályba, tárolóba, edénybe stb. nyúló kapadtív 12 mérőszonda kapacitása — minthogy geometriai méretei adottak — csak a folyadék minőségétől (relatív dielektromos állandójától), illetve a folyadékszint magasságától függ. A 12 mérőszonda változó kapacitása egy olyan 13 jelátalakító áramkörre kerül, amely a kapacitásúmpulzusszélesség átalakítását végzi. A mért kapacitásból a kezdő kapacitást ki kell vonni. Ennek C impulzusjelét fentiekben leírtakkal azonos áramkörrel, a 14 kompenzáló áramkörrel lehet előállítani. A 14 kompenzáló áramkör C impulzusjelének szélességét az áramkör hangoló kapacitásával és/vagy ellenállásával lehet beszabályozni. A mért kapacitás jeléből a C impulzusjelet a 15 komparátor és kivonó áramkör vonja ki. Az így kapott D impulzusszélességjellel vezéreljük — kapuzzuk — a 17 referenciaáramkör által előállított E impulzussorozatot (lásd: a 3. ábrát). Ez a 18 kapuzóáramkör segítségével történik. A megfelelőképpen beállított frekvenciájú impulzussorozat kapuzása után egy ún. F impulzuscsomagot kapunk (lásd a 3. ábrát). Az F impulzuscsomagban levő impulzusok száma megfelelő kalibrálással megegyezhet a folyadékszint vagy egyéb fizikai jellemző centiméter, metrikus, százalékos stb. értékével. Ez az F impulzuscsomag az érzékelő áramkör kimenőjele. A 18 kapuzó áramkör, illetve a 17 referenciaáramkör helyettesíthető egy ugyancsak F impulzuscsomagot előállító úgynevezett start-stop oszcillátorral is. Változó minőségű (dielektromos állandójú) folyadék mérésénél — amint a berendezés kapcsolási elrendezésénél már említettük — egy 16 referenciaszondát is alkalmazunk. A 16 referenciaszonda vezérli a 17/a és/vagy 17 referenciaáramkört. A 17/a referenciaáramkör kimenőjele a 13 jelátalakító illetve 14 kompenzáló áramkört úgy befolyásolja, hogy a D impulzusszélesség jel értéke ne változzon meg a dielektromos állandó változása esetén. A 16 referenciaszonda alkalmazásával minden olyan fizikai jellemző változásának hatását módunkban van kikompenzálni, amely a dielektromos állandó változását idézi elő, például hőmérséklet, nyomást, stb. Ha azonos minőségű, konstans dielektromos állandójú folyadék szintmérését akaquk végrehajtani akkor a 16 referenciaszondát és a 17/a referenciaáramkört el is lehet hagyni. 2
