SU1747924A1 - Liquid level optical indicator - Google Patents

Abstract

Использование: оптический индикатор уровн  жидкости относитс  « приборостроению и предназначен дл  индикации уровн  агрессивных и взрывоопасных жидкостей квалификации ОСЧ в герметичных емкост х . Сущность изобретени : оптический индикатор уровн  жидкости содержит отражатель 1, представл ющий собой вертикально установленную тефлоновую пластину, помещенную в контролируемую емкость 2 вблизи от ее освещенной стенки 3, на которой установлены три фотоэлектрических преобразовател  (ФП) 4, 5 и 6 причем ФП 4 установлен ниже оптической оси лазера 7, расположенной в горизонтальной плоскости к ФП 5 и ФП 6 установлены один над другим на стенке 3 выше оптической оси лазера 7. К выходам ФП 4, 5 и 6 подключены соответственно первый, второй и третий компараторы 8,9 и 10, соединенные своими выходами с информационными входами дешифратора 11, к первому информационному выходу которого подключена первым входом схема И 12, аыход которой соединен с первым индикатором 13, к второму информационному выходу дешифратора 11 пом ключены второй индикатор 14, к третьему информационному выход дешифратора 1. подключены третий индикатор 15 и г ервый вход статического триггера 16, второй вход которого соединен с четвертым информационным выходом дешифратора 11 причем к пр мому выходу статического триггера 16 подключен четвертый блок индикации 17, а к инверсному - второй вход схемы И 12. 1 ил. Ј idUsage: The optical liquid level indicator relates to instrument making and is intended to indicate the level of aggressive and explosive liquids of qualification of secondary concentration in sealed containers. SUMMARY OF THE INVENTION: The optical liquid level indicator comprises a reflector 1, which is a vertically mounted teflon plate placed in a controlled capacitance 2 near its illuminated wall 3, on which three photoelectric converters (AF) 4, 5 and 6 are installed, with the AF 4 installed below the optical axis of the laser 7, located in the horizontal plane to the FP 5 and FP 6 are installed one above the other on the wall 3 above the optical axis of the laser 7. The first, second and third, respectively, are connected to the outputs of the FP 4, 5 and 6, respectively comparators 8.9 and 10, connected by their outputs with informational inputs of the decoder 11, the first information output of which is connected to the first input of the I 12 circuit, the output of which is connected to the first indicator 13, the second information output is connected to the second information output of the decoder 11, the third the information output of the decoder 1. connected the third indicator 15 and the first input of the static trigger 16, the second input of which is connected to the fourth information output of the decoder 11 and to the forward output of the static trigger and 16, the fourth display unit 17 is connected, and the second input of the I 12 circuit is connected to the inverse one. 1 Il. Ј id

Description

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для индикации уровня агрессивных жидкостей квалификации ОСЧ в герметичных емкостях из материа-. лов, обладающих большим светорассеянием.The invention relates to instrumentation and is intended to indicate the level of corrosive liquids qualifications HSP in sealed containers of material. high light scattering fishing.

Известен индикатор уровня жидкости, который включает стеклянный указатель уровня жидкости, в котором контролируемый уровень жидкости находится между источником света и фотоэлектрическим преобразователем, соединенным с усилителем, к выходу которого подключены контролирующий прибор и усилитель источника света.A known liquid level indicator, which includes a glass liquid level indicator, in which a controlled liquid level is located between the light source and a photoelectric converter connected to an amplifier, to the output of which a monitoring device and a light source amplifier are connected.

Недостаток известного индикатора уровня жидкости состоит в том, что он не может быть использован для контроля агрессивных жидкостей, например плавиковой кислоты, а также жидкостей, обладающих большой оптической плотностью, и в ёмкостях, изготовленных из материалов, обладающих большимсветорассеянием. .A disadvantage of the known liquid level indicator is that it cannot be used to control aggressive liquids, such as hydrofluoric acid, as well as liquids with high optical density, and in containers made of materials with high light scattering. .

Наиболее близким к предлагаемому является оптоволоконный индикатор уровня, содержащий контролируемую емкость с установленным на ее боковой стенке прозрач,.ным окном, против которого установлена светоотражающая пластина, источник светового пучка, оптоволоконный жгут', подведённый к прозрачному окну, и матричному светоприемнику.Closest to the proposed one is a fiber-optic level indicator containing a controlled capacitance with a transparent, transparent window, against which a reflective plate, a light beam source, fiber optic cable connected to a transparent window, and a matrix light detector are mounted.

Недостаток устройства состоит в том, что оно не может быть использовано для индикации уровня жидкостей в емкостях, стенки которых выполнены из материала, обладающего большим светорассеянием.The disadvantage of this device is that it cannot be used to indicate the level of liquids in containers whose walls are made of a material with a large light scattering.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение технологической надежности.The purpose of the invention is the expansion of the scope and increase technological reliability.

Поставленная цель достигается тем, что оптический индикатор уровня жидкости в емкостях, изготовленных из материалов, обладающих большим светорассеянием, содержащий источник светового пучка, приемники света и вертикально установленную вблизи стенки емкости светоотражающую пластину, содержит источник света (лазер), оптическая ось которого перпендикулярна стенке емкости, а в качестве приемников света’использованы фотоэлектрические преобразователи, установленные один над другим с наружной стороны непрозрачной стенки контролируемой ёмкости так, что первый находится ниже линии оптической оси источника света, а второй и третий - выше, при этом к выходам первого, второго и третьего фотоэлектрических преобразователей подключены соответственно первый, второй и третий компараторы,соединенные своими выходами с информационными входами дешифратора, к первому информационному выходу которого первым входом подключен конъюктор, соединенный своим выходом с первым блоком индикации, к второму информационному выходу дешифратора подключен второй бло.к индикации, к третьему информационному вых0ду дешифратора подключены третий блок индикации и первым входом статический триггер, соединенный вторым входом с четвертым информационным выходом дешифратора, причем к прямому выходу статического триггера подключен четвертый блок индикации, а к его инверсному выходу вторым ёходом подключен конъюктор и фотоэлектрический преобразователь, введены дополнительно отражатель света, выполненный в виде вертикально установленной тефлоновой пластины, помещенной внутри контролируемой емкости вблизи от ее освещенной стенки, на внешней стороне которой ниже оптической оси лазера, установленного в горизонтальной плоскости, напротив отражателя установлен первый фотоэлектрический преобразователь, а выше оптической оси лазера на освещенной стенке напротив отражателя один над другим установлены соответственно второй и третий фотоэлектрические преобразователи, при этом к выходам первого, второго и третьего фотоэлектрических преобразователей подключены соответственно первый, второй и третий компараторы, соединенные своими выходами с информационными входами дешифратора, к первому информационному входу которого первым входом подключен конъюктор, соединенный своим выходом с первым блоком индикации, к второму информационному выходу дешифратора подключен второй блок индикации, к Третьему информационному выходу дешиф< ратора подключены третий блок'индикации и первым входом статический триггер, соединенный вторым входом с четвертым информационным выходом дешифратора, причем к- прямому выходу статического триггера подключен четвертый блок индикации, а к его инверсному выходу вторым входом подключен конъюктор, ·This goal is achieved by the fact that the optical indicator of the liquid level in containers made of materials with high light scattering, containing a light beam source, light detectors and a reflective plate vertically mounted near the wall of the container, contains a light source (laser), the optical axis of which is perpendicular to the container wall and as light receivers, we used photoelectric converters mounted one above the other on the outside of the opaque wall of the controlled so that the first is below the line of the optical axis of the light source, and the second and third are higher, while the first, second, and third photoelectric converters are connected, respectively, the first, second, and third comparators, connected by their outputs to the information inputs of the decoder, to the first the information output of which the conjunction is connected by its output to the first display unit, the second information block of the decoder is connected to the second information output of the decoder. To the display, to the third The third display unit and the first input have a static trigger connected to the second input with the fourth information output of the decoder, and the fourth display unit is connected to the direct output of the static trigger, and the connector and photoelectric converter are connected to its inverse output by the second input, and an additional light reflector is introduced made in the form of a vertically mounted Teflon plate, placed inside the controlled container near its illuminated wall, on The first side of which is lower than the optical axis of the laser, installed in a horizontal plane, the first photoelectric converter is installed opposite the reflector, and the second and third photoelectric converters are installed one above the other, respectively, above the optical axis of the laser on the illuminated wall, with the outputs of the first, second and third photoelectric converters connected respectively the first, second and third comparators connected by their outputs to the information inputs of cheap a radiator, to the first information input of which the conjunctor is connected by its output to the first display unit, the second display unit is connected to the second information output of the decoder, the third display unit is connected to the third information output of the decoder and the first input is a static trigger connected by the second the input with the fourth information output of the decoder, and the fourth display unit is connected to the direct output of the static trigger, and the second input is connected to its inverse output en conjuncture

На фиг. 1 представлена блок-схема оп-. тического индикатора уровня жидкости.In FIG. 1 shows a block diagram of op. liquid level indicator.

Схема содержит отражатель 1, представляющий собой вертикально установленную тефлоновую пластину, помещенную в контролируемой емкости 2 вблизи от ее освещенной стенки 3, на которой напротив отражателя 1 установлены первый, второй и _третий фотоэлектрические преобразовате . 1747924 6 ли 4, 5 и 6, причем первый фотоэлектрический преобразователь 4 установлен ниже оптической оси лазера 7, а второй и третий фотоэлектрические преобразователи 5 и 6 установлены один над другим на освещенной стенке 3 выше оптической оси лазера 7, причем к выходам первого, второго и третьего фотоэлектрических преобразователей 4, 5 и 6 подключены соответственно первый, второй и третий компараторы 8, 9 и 10, соединенные своими выходами с информационными входами дешифратора 11, к первому информационному выходу которого подключен первым входом конъюнктор 12, соединенный своим выходом с первым блоком 13 индикации, к второму информационному выходу дешифратора 11 подключен второй блок 14 индикации, к третьему информационному выходу дешифратора 11 подключены третий блок 15 индикации и первым входом статический триггер 16, соединенный вторым входом с четвертым выходом дешифратора 11, причем к прямому выходу статического триггера 16 подключен четвертый блок 17 индикации, а к инверсному- вторым входом конъюнктор 12.The circuit contains a reflector 1, which is a vertically mounted teflon plate, placed in a controlled container 2 near its illuminated wall 3, on which the first, second and third photovoltaic converters are installed opposite the reflector 1. 1747924 6 whether 4, 5 and 6, and the first photoelectric converter 4 is installed below the optical axis of the laser 7, and the second and third photoelectric converters 5 and 6 are mounted one above the other on the illuminated wall 3 above the optical axis of the laser 7, and to the outputs of the first, second and the third photoelectric converters 4, 5 and 6 are connected, respectively, the first, second and third comparators 8, 9 and 10, connected by their outputs to the information inputs of the decoder 11, to the first information output of which is connected the first input of the conjunction a torus 12 connected by its output to the first display unit 13, a second display unit 14 is connected to the second information output of the decoder 11, a third display unit 15 and a first trigger 16 connected to the second input with the fourth output of the decoder 11 are connected to the third information output of the decoder 11 and the fourth display unit 17 is connected to the direct output of the static trigger 16, and the conjunctor 12 is connected to the inverse by the second input.

Предлагаемый оптический индикатор уровня жидкоети работает следующим образом.The proposed optical liquid level indicator works as follows.

Луч света лазера 7 падает под прямым углом к поверхности стенки 3 контролируемой емкости 2. При этом рассеянный стенкой 3 свет отражается от тефлонового отражателя 1 и подсвечивает -ее изнутри.The light beam of the laser 7 falls at a right angle to the surface of the wall 3 of the monitored capacitance 2. In this case, the light scattered by the wall 3 is reflected from the Teflon reflector 1 and illuminates it from the inside.

Прошедший через стенку 3 отраженный свет лазера 7 фиксируется с помощью установленных на ней фотоэлектрических преобразователей 4, 5 и 6.The reflected light of the laser 7 transmitted through the wall 3 is fixed using the photoelectric converters 4, 5, and 6 mounted on it.

Когда зеркало контролируемой жидкости находится ниже уровня, на котором устанойлен первый фотоэлектрический преобразователь 4, то при этом'будут освещены все Три фотоэлектрических преобразователя 4, 5. и 6 и на их выходах сформируются сигналы высокого уровня, а на выходах компараторов 8, 9 и 10 сформируются уровни лог. 1. При этом на выходах дешифратора 11, ОТ, 02, 03 и 04 сформируются логические уровни в соответствии с позицией № 1 таблицы истинности, из которой следует, что на прямом выходе статического триггера. 16 и на втором, и третьем выходах дешифратора 11 будут иметь место уровни логических нулей, а на инверсном выходе статического триггера 16 и в первом зыходе дешифратора' 11 будут иметь место уровни лог.Г. При этом на выходе конъюнктора 12 также сформируется уровень лог. 1, с помощью которого будет включен первый блок 13 индикации, сигнализирующий о том, что уровень контролируемой жидкости в емкости 2 ниже заданного.When the mirror of the controlled liquid is below the level at which the first photoelectric converter 4 is installed, then all Three photoelectric converters 4, 5. and 6 will be lit and high level signals will be generated at their outputs, and at the outputs of the comparators 8, 9 and 10 log levels will be formed. 1. At the same time, at the outputs of the decoder 11, OT, 02, 03, and 04, logical levels will be formed in accordance with the position No. 1 of the truth table, from which it follows that the static trigger is at the direct output. 16, at the second and third outputs of the decoder 11 there will be levels of logical zeros, and at the inverse output of the static trigger 16 and in the first output of the decoder '11, there will be levels of logic G. At the same time, at the output of conjunctor 12, a log level is also formed. 1, with the help of which the first display unit 13 will be turned on, indicating that the level of the monitored liquid in the tank 2 is lower than a predetermined one.

При достижении зеркалом контролируемой жидкости уровня, на котором установ5 лен первый фотоэлектрический преобразователь 4, рассеянный свет лазера 7 будет отражаться поверхностью жидкости, благодаря чему освещенность первого фотоэлектрического преобразователя 4 10 снизится и на его выходе при этом сформируется сигнал низкого'уровня, а на выходе первого компаратора 8 сформируется уровень лог. 1.When the mirror of the controlled liquid reaches the level at which the first photoelectric converter 4 is installed, the scattered light of the laser 7 will be reflected by the surface of the liquid, so that the illumination of the first photoelectric converter 4 10 decreases and a low-level signal is formed at its output, and at the output of the first comparator 8 will form a level log. 1.

При этом будет включен второй блок 14 15 индикации, сигнализирующий о том, что уровень контролируемой жидкости близок к заданному.In this case, the second display unit 14 15 will be turned on, indicating that the level of the monitored liquid is close to the set one.

При достижении зеркалом контролируемой жидкости уровня, задаваемого оптиче20 ской осью лазера 7, за счет внутреннего отражения рассеянного света поверхностью жидкости освещеность первого фото- . электрического преобразователя вновь увеличится, а освещенность второго и треть25 его фотоэлектрических преобразователей 5 и 6 снизится.When the mirror of the controlled liquid reaches the level specified by the optical axis of the laser 7, due to the internal reflection of the scattered light by the surface of the liquid, the illumination of the first photo is illuminated. of the electric converter will increase again, and the illumination of the second and third25 of its photoelectric converters 5 and 6 will decrease.

При этом на выходе первого компаратора 8 сформируется уровень лог. 1, а на. выходе второго и третьего компараторов 9 и 30 10 сформируются уровнь лог: 0. В данном случае на третьем информационном выходе дешифратора сформируется' уровень лог. 1, с помощью которого будет включен третий блок 15 индикации уровня, сигнализиру35 ющий о достижении контролируемой жидкостью заданного уровня.In this case, at the output of the first comparator 8, a log level is formed. 1, and on. the output of the second and third comparators 9 and 30 10 will form a log level: 0. In this case, a log level will be formed at the third information output of the decoder. 1, by means of which the third block 15 of the level indication will be turned on, signaling that the controlled fluid has reached a predetermined level.

Кроме того, в этом случае подтвердится состояние статического триггера 16, при котором, на его прямом выходе имеет место 40 уровень лог. 0, а на инверсном - уровень лог. 1. . .In addition, in this case, the status of the static trigger 16 is confirmed, in which, at its direct output, there is a 40 level log. 0, and on the inverse - the log level. 1. . .

Если уровень анализируемой жидкости превысит заданный, то ее зеркало будет находиться на высоте второго фотоэлек'триче45 ского преобразователя 5, освещенность которого при этом возрастает и на его выходе сформируется сигнал высокого уровня.If the level of the analyzed liquid exceeds a predetermined one, then its mirror will be at the height of the second photoelectric converter 5, the illumination of which will increase and a high level signal will be generated at its output.

На четвертом информационном выходе дешифратора 11 сформируется уровень лог. 50 1, с. помощью которого статический триггер 16 перэйдёт в состояние, при котором на его прямом выходе сформируется уровень лог. 1, а на инверсном - уровень’лог, 0.At the fourth information output of the decoder 11, a log level is formed. 50 1, p. by means of which the static trigger 16 will go into a state in which the log level is formed on its direct output. 1, and on the inverse - level’log, 0.

В данном случае будет включен четвер55 тый блок 17 индикации, сигнализирующий о превышении контролируемой жидкостью заданного уровня, а на выходе конъюнктора 12 будет иметь место уровень лог, 0” независимо от состояния первого информационного выхода дешифратора 11.In this case, the fourth display unit 17 will be turned on, signaling that the controlled liquid has exceeded a predetermined level, and at the output of the conjunctor 12 there will be a log, 0 ”level regardless of the state of the first information output of the decoder 11.

1747924 . 81747924. 8

В случае, когда зеркало контролируемой жидкости поднимется выше уровня, на котором установлен третий фотоэлектрический преобразователь 6, на выходах всех фотоэлектрических преобразователей 4, 5 и 6 сформируются сигналы высоких уровней, а на выходах компараторов 8, 9 и 10 - уровни лог. 1.In the case when the mirror of the controlled liquid rises above the level at which the third photoelectric converter 6 is installed, high level signals are generated at the outputs of all photoelectric converters 4, 5 and 6, and log levels are generated at the outputs of comparators 8, 9 and 10. 1.

При этом на первом информационном выходе дешифратора 11 и прямом выходе статического триггера 16 будут иметь место уровни лог. 1, а на инверсном выходе статического триггера 16 уровень лог. 0.In this case, at the first information output of the decoder 11 and the direct output of the static trigger 16, log levels will take place. 1, and at the inverse output of the static trigger 16 level log. 0.

В данном случае по-прежнему будет оставаться включенным четвертый блок индикации, сигнализирующий о превышении жидкости заданного уровня, а на выходе конъюнктора 12, подключенного вторым входом к инверсному выходу статического .триггера 16, будет иметь уровень лог. 0”, при этом первый блок. 13 индикации будет оставаться выключенным.In this case, the fourth display unit will still remain on, signaling that the fluid has exceeded a predetermined level, and at the output of the conjunctor 12 connected by the second input to the inverse output of the static trigger 16, it will have a log level. 0 ”, with the first block. 13 indications will remain off.

При снижении уровня контролируемой жидкости до заданного на третьем информационном выходе дешифратора 11 вновь сформируется уровень лог. 1.With a decrease in the level of the controlled fluid to a predetermined level at the third information output of the decoder 11, the log level is formed again. 1.

При этом включится третий блок 15 индикации, а статический триггер 16 перейдет в состояние, при котором на его инверсном выходе сформируется уровень лог. 1, а на прямом - уровень лог. 0.In this case, the third display unit 15 will turn on, and the static trigger 16 will go into a state in which a log level is formed on its inverse output. 1, and on the direct level log. 0.

В данном случае четвертый блок 17 индикации будет выключен, э на втором входе конъюнктора 12 будет иметь место лог. 1.In this case, the fourth display unit 17 will be turned off, at the second input of the conjunctor 12 there will be a log. 1.

Таким образом, предлагаемый оптический индикатор уровня позволяет контролировать уровни агрессивных, ядовитых и взрывоопасных жидкостей квалификацииThus, the proposed optical level indicator allows you to control the levels of aggressive, toxic and explosive fluids qualifications

ОСЧ в герметичных емкостях, изготовленных, например, из политетрафторэтилена . без нарушения их целостности.OSh in sealed containers made, for example, of polytetrafluoroethylene. without violating their integrity.

К дополнительным преимуществам предлагаемого устройства можно отнести возможности индикации уровня как прозрачных, так и непрозрачных жидкостей в. объемных дозаторах.Additional advantages of the proposed device include the ability to indicate the level of both transparent and opaque liquids. volumetric dispensers.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim 10 Оптический индикатор уровня жидкости, содержащий источник света, фотоприемники и вертикально расположенную светоотражательную пластийу. отличающийся тем, что, с целью повышения 15 точности, в него введены первый, второй и третий компараторы, дешифратор, элемент И, статический триггер; первый, второй, третий и четвертый индикаторы, причем оптическая ось источника света расположена 20 перпендикулярно светоотражательной пластине, а три фотоприемника установлены так, что первый находится ниже оптической оси источника света, а два других находятся выше нее один над другим, при этом к выхо25 дам фотоприемников подключены соответственно первый, второй и третий компараторы, выходы которых, подключены к информационным входам дешифратора, первый выход которого подключен к перво30 му входу элемента И, выход которого подключен к первому индикатору, второй выход дешифратора подключен к второму индика-_; тору, третий выход дешифратора подключен к третьему индикатору и первому входу ста35 тического триггера, к прямому выходу которого подключен четвёртый индикатор, а к инверсному выходу подключен второй вход элемента И.10 An optical liquid level indicator containing a light source, photodetectors and a vertically arranged reflective plate. characterized in that, in order to increase accuracy 15, the first, second and third comparators, a decoder, an element And, a static trigger are introduced into it; the first, second, third and fourth indicators, the optical axis of the light source being 20 perpendicular to the reflective plate, and three photodetectors installed so that the first is below the optical axis of the light source and the other two are above it, one above the other, with 25 respectively, the first, second and third comparators, the outputs of which are connected to the information inputs of the decoder, the first output of which is connected to the first input of the And element, the output of which is connected to to the first indicator, the second output of the decoder is connected to the second indicator _; torus, the third output of the decoder is connected to the third indicator and the first input of the static trigger, the fourth indicator is connected to its direct output, and the second input of the element I is connected to the inverse output.