Разработка вторичного эталона единицы длины для измерения уровня жидкости, страница 5

После считывания показаний ОДУ-э по команде оператора поднимается в упорное верхнее положение с помощью электропривода и автоматически останавливается в начальном упорном положении. После подъема ОДУ-э аппаратура эталона готова к повторному измерению.


Рис.2.1 Структурная схема вторичного эталона единицы длины для уровня жидкости.


2.2  Функциональная схема эталона и принцип работы аппаратуры

Функциональная схема эталона единицы длины для измерения уровня жидкости изображена на рис. 2.2.

Управление работой прибора осуществляется с помощью органов управления, которые расположены на пульте управления (ПУ) и сигналами, поступающими от электроконтактного опускаемого датчика уровня (ОДУ-э) и концевого выключателя.

Основные состояния прибора:

1.       Движение вниз:

1.1     с начальной высокой скоростью;

1.2     с низкой скоростью, при достижении первым (длинным) щупом ОДУ-э поверхности жидкости.

2.       Автоматическая остановка ОДУ-э при достижении вторым (укороченным) щупом поверхности жидкости.

3.       Движение вверх (подъем ОДУ-э) по команде оператора до момента ручной или автоматической остановки по сигналу концевого выключателя.

Исходное состояние ОДУ-э – в верхнем упорном положении. Этому положению соответствует определенное начальное показание  на мерной ленте, которое с помощью визуального наблюдения или по видеоустройству должно быть зафиксировано оператором перед началом измерения.

Для проведения измерения оператор включает тумблер “ПУСК¯”, после чего схема формирования управляющих сигналов формирует сигнал, поступающий на вход 1 триггерного устройства (ТУ); имеющего, по крайней мере, 3 входа и 3 выхода, которые в исходном положении находятся в нулевом состоянии. При поступлении сигнала “ПУСК¯” на вход ТУ на выходе ТУ образуется определенная комбинация сигналов, под воздействием которых с выходов схемы логики на вход блока управления питанием электропривода (БУПЭ) поступают сигналы, разрешающие движение электропривода и опускание вниз ОДУ-э с максимальной рабочей скоростью.

Таким образом, через намоточный барабан и направляющий шкив мерная лента, на которой подвешен ОДУ-э, опускается вертикально вниз с максимальной рабочей скоростью.

При касании первым (длинным) щупом поверхности жидкости происходит замыкание цепи компаратора 1, в результате чего, в схеме формирования управляющих сигналов 1 формируется сигнал, который “несет” информацию о снижении скорости электропривода. Сформированный сигнал поступает на вход ТУ и на вход схемы логики, под воздействием этого сигнала на выходе ТУ образуется определенная комбинация сигналов, с помощью которых схема логики “сообщает” БУПЭ, что необходимо снизить скорость электропривода.

В результате мерная лента продолжает опускаться вертикально вниз, но с меньшей скоростью.

При касании поверхности жидкости вторым щупом происходит замыкание цепи компаратора 2, в результате чего, в формирователе управляющих сигналов 2 формируется сигнал, который “несет” информацию об автоматической остановке электропривода. Этот сигнал поступает на вход ТУ и схемы логики, на выходе ТУ образуется комбинация сигналов, под воздействием которых схема логики подает сигнал на БУПЭ об автоматической остановке электропривода, в результате чего электропривод останавливается.

После этого, оператор должен зафиксировать показания  и определить расстояние  до поверхности жидкости по формуле:

                                                                                            (2.1)

где  – расстояние, считываемое по шкале нониуса мерной рулеточной ленты;

           – начальное показание на мерной ленте.

Длина участка мерной рулеточной ленты при опускании ОДУ-э от верхнего (начального, установочного) уровня до фактического уровня жидкости в резервуаре определяет величину измеряемого уровня жидкости.

Таким образом, измеряемый уровень жидкости в резервуаре определяется по формуле:

                                                                                     (2.2)

где      – расстояние от установочного начального расположения датчика до дна резервуара, являющееся величиной постоянной и заранее известной;

           – длинна тела ОДУ-э от верхнего упорного конца до конца короткой иглы 2.

После считывания результатов измерения необходимо установить ОДУ-э в верхнее упорное положение с помощью тумблера “ПУСК­”.

После подъема ОДУ-э в верхнее упорное положение аппаратура эталона готова к повторному измерению.


Рис 2.2 Функциональная схема вторичного эталона


2.3  Разработка и экспериментальные исследования макета эталона

2.3.1  Назначение и принцип действия макета эталона.

Разработка макета эталона необходима, прежде всего, для оценки работоспособности и определения метрологических характеристик предложенного метода измерения.

В состав макета введены основные узлы, которые необходимы для обеспечения работы эталона и макетной проверки функционирования метрологических характеристик.

На рисунке 2.3 изображена структурная схема макета эталона.

В состав макета входят следующие функциональные блоки:

-  электропривод;

-  блок питания электропривода;

-  формирователь импульса “контакт”;

-  ОДУ-э;

-  реле.

Устройство работает следующим образом: в исходном состоянии ОДУ-э поднят в верхнее упорное положение, т.е. пристыкован к поверхности установочного фланца. При подаче напряжения на блок питания электропривода и при включении тумблера “ПУСК¯”, начинает вращаться с определенной скоростью электропривод и ОДУ-э начинает опускаться вертикально вниз через намоточный барабан и направляющий шкив к резервуару с емкостью (водой).

При соприкосновении электроконтактного щупа (иглы) с поверхностью жидкости в схеме формирования импульса “контакт” формируется сигнал, поступающий на реле, в результате чего происходит разрыв цепи в блоке питания электропривода и электропривод автоматически останавливается. Электроконтактный щуп находится в контакте с поверхностью жидкости до тех пор, пока не будет включен тумблер “ПУСК­”. Расстояние, пройденное ОДУ-э от установочного фланца до поверхности жидкости, следует считать результатом измерения. Измеряемое расстояние определяется визуально по шкале мерной рулеточной ленты. Для увеличения точности считывания