Устройство для измерения уровня жидкости. Сравнительный анализ существующих схемных решений. Разработка функциональной схемы измерительного устройства

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

Кафедра

Систем Управления и Информатики

Группа

4148

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Устройство для измерения уровня жидкости

Автор курсового проекта:		(подпись)
(фамилия, и.о.)
Руководители:		(подпись)
(фамилия, и.о.)
		(подпись)
(фамилия, и.о.)

“

“

20

10

г.

Санкт-Петербург,

20

10

г.

Курсовой проект выполнен с оценкой
Дата защиты:  “		“		20	11	г.

Задание

Требуется разработать устройство для измерения уровня жидкости (например, бензина) в закрытой цистерне. Исходные данные для проектирования представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры технического задания

Объём цистерны	850 (м3)
Допустимая погрешность измерения	5%
Напряжение питания	220 (В); 50 (Гц)
Выходной сигнал устройства	8-ми разрядный последовательный код

Содержание пояснительной записки

Введение

1. Сравнительный анализ существующих схемных решений

2. Разработка функциональной схемы измерительного устройства

3. Выбор элементов и их статический расчёт

4. Разработка принципиальной схемы

5. Разработка блок-схемы программы контроллера и временной диаграммы распределения ресурсов контроллера между подпрограммами

6. Описание конструкции

Заключение

Литература

Приложения (описание патентов на использованные изделия)

Введение, пункты 1 и 2 приведены в данном предварительном отчёте.

Введение

Целью данной курсовой работы является разработка устройства для измерения уровня жидкости (например, бензина) в закрытой цистерне. А также ознакомление с порядком поиска аналогов в бюллетенях изобретений.

В работе будут рассмотрены четыре аналога устройства, найденные на первом этапе работы. По сравнительному анализу каждого из этих аналогов определяется оптимальная конструкция самого устройства, а также датчика к нему.

Параметры технического задания для проектирования заданного устройства приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Параметры технического задания

Объём цистерны	850 (м3)
Допустимая погрешность измерения	5%
Напряжение питания	220 (В); 50 (Гц)
Выходной сигнал устройства	8-ми разрядный последовательный код

1. Результаты патентного и библиографического поиска

По результатам патентного поиска было найдено несколько устройств для измерения уровня жидкости. Ниже приведено краткое описание и сравнительный анализ некоторых из них. В работе представлено три отечественных аналога и один зарубежный. Более подробное описание можно найти в приложении А.

Отечественные аналоги (3 шт.)

1) Устройство для измерения уровня жидкости (см. приложение А1)

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах.

Это устройство содержит вертикально расположенную трубу, насадку, герметично соединенную с трубой, пластину с окном, тензодатчик, расположенный в насадке и смонтированный на пластине, эластичную диафрагму, которая герметично перекрывает окно и сопряжена с тензодатчиком, показывающий прибор, вход которого соединен с выходом тензодатчика. В нижней части насадки сделаны вырезы для подвода измеряемой жидкости.

В исходном положении уровень жидкости в резервуаре ниже предельного или отсутствует. В этом случае на цифровом табло микроконтроллера высвечивается "0". При поступлении жидкости в резервуар под эластичной диафрагмой остается сравнительно тонкий воздушный слой. Через этот слой на эластичную диафрагму передается давление жидкости.

Под действием этого давления диафрагма перемещается вверх и воздействует на сопряженный с ней тензодатчик и на его выходе появляется электрический сигнал, амплитуда которого прямопропорциональна уровню жидкости h. Электрический сигнал с выхода тензодатчика поступает на вход микроконтроллера, и цифровое табло отображает измеряемый уровень жидкости.

Предлагаемое устройство позволяет производить измерение уровня жидкостей, имеющих любую плотность.

Устройство надежно в работе из-за простоты и технологичности.

2) Устройство прецизионного измерения уровня жидкости в резервуарах (см. приложении А2)

В состав устройства входят: измерительный колодец, теплоизоляционная оболочка, собственный фундамент, верхняя труба, нижний патрубок, управляемая задвижка, заборный патрубок, прецизионный датчик уровня жидкости, многоточечные датчики температуры, вычислительный блок, соединительные патрубки, насос, буферная емкость.

Для контроля длины измерительного колодца в предлагаемом устройстве реализуется прямое измерение ее длины прецизионным датчиком.

В режиме измерения уровня жидкости насос выключен, а управляемая задвижка открыта. Резервуар и вынесенный из резервуара измерительный колодец