УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ВОДЫ В РЕЗЕРВУАРЕ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к технике, используемой для измерения уровня жидкости в резервуаре.
В рамках данной заявки под понятием вода подразумевается любая жидкость, которая пригодна для пропуска ультразвуковых волн. Под понятием резервуар понимается любое хранилище для воды: скважина, колодец, любая емкость и др.
Из уровня техники известны различные варианты и способы измерения уровня воды в резервуаре, например:
Из документа SU 1566013 A1 bpdtcnyj устройство для измерения уровня жидкости в скважине. Данное устройство содержит катушку, индикатор, стабилитрон, измерительное звено, источник тока, резистор, электрод, расположенный в корпусе на изоляторе, токопроводящую насадку, контактный элемент. Насадка выполнена с продольными окнами, изолятор -в виде колокола с гидрофобной внутренней поверхностью, а его торец скошен и заострен по контуру. Электрод и наружная поверхность насадки имеют анодное относительно стали покрытие. При работе устройства индикатор подключается к стенке скважины, измерительное звено сматывается с катушки до соприкосновения с жидкостью. Последняя проникает через окна внутрь насадки.
Из документа RU 2193164 С2 известно устройство для измерения уровня жидкости, которое содержит корпус устройства, электроакустический преобразователь и акустический волновод с отражателями, при этом электроакустический преобразователь имеет корпус электроакустического преобразователя и выполнен мембранным, акустический волновод выполнен в виде трубы или отдельных труб и присоединен к корпусу устройства посредством соединительной муфты, внутри соединительной муфты между мембраной электроакустического преобразователя и входным отверстием волновода выполнен узел акустического согласования с полостью, соединенной с полостью волновода посредством диафрагмы с каналом, а корпус электроакустического преобразователя присоединен к корпусу устройства через демпфирующий элемент, служащий акустической и вибрационной развязкой между корпусом электроакустического преобразователя и корпусом устройства.
Из уровня техники известен документ CN 203489945 U, который раскрывает ультразвуковой измеритель уровня жидкости, в котором ультразвуковой излучатель неподвижно закреплен наверху резервуара (на его стенке или горловине) и производится измерение расстояния по воздуху от него до зеркала жидкости.
Однако, недостатком приведенного уровня техники является то, что вся полученная информация не имеет возможности беспроводной передачи на устройства отображения для предоставления ее пользователям, также управление известными устройствами невозможно без конструктивной связи.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является документ US 20120194378 А1, который раскрывает устройство для измерения уровня жидкости в резервуаре, которое содержит корпус, соединенный через гибкий трубчатый кабель с ультразвуковым датчиком. Внутри корпуса расположен блок управления датчиком, соединенный с ультразвуковым датчиком. При этом блок управления активирует сигнал ультразвукового датчика при помощи электрических импульсов. Блок управления соединен с вычислительным блоком, который также находится внутри корпуса устройства, служащий для расчета и вычисления полученных сигналов, на основании которых судят об уровне жидкости в резервуаре. На корпусе устройства закреплен интерфейс, позволяющий пользователю управлять работой датчика, имеющий дисплей, отображающий результаты измерений, поступающих с вычислительного блока, а также кнопки для задания необходимых параметров. Также устройство содержит модуль Wi-Fi, соединенный с вычислительным устройством и служащий для передачи полученных результатов по беспроводному каналу на внешние устройства и системы. С помощью указанного модуля Wi-Fi, а также размещенного на корпусе устройства интерфейса, пользователь может получить удаленный доступ к собранным данным об измерении уровня, например на компьютер или сервер, а также управлять работой датчика.
Однако, недостатком наиболее близкого аналога является то, что функция управления заключается лишь во включении и выключении работы датчика, без возможности управления именно его работой (удаление помех и др.)
Таким образом, техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель является возможность контроля показателей ультразвукового измерителя уровня воды в резервуаре, обеспечивая при этом возможность управления работой самого измерителя.
Заявленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта 1 формулы заявленной полезной модели.
Принцип действия ультразвукового измерителя уровня основан на измерении промежутка времени, прошедшего от момента посыла импульса ультразвука до момента приема этого импульса, отраженного от дна.
Ультразвуковой измеритель уровня воды в резервуаре содержит корпус, внутри которого располагаются блок управления датчиком, который соединен с измерительным блоком, соединенным с аналого-цифровым преобразователем, который в свою очередь соединяется с вычислительным блоком, который соединен также с интерфейсом, закрепленным на корпусе, и модулем Wi-Fi, причем к корпусу через герметичный кабель присоединен ультразвуковой датчик, соединенный с блоком управления датчиком.
Ультразвуковой датчик содержит поплавок. В корпусе может размещаться источник энергии. На корпусе может размещаться устройство для соединения с источником энергии. Блок управления датчиком содержит приемник, передатчик и блок согласования. Кабель, соединяющий ультразвуковой датчик и корпус является эластичным и морозостойким. На корпусе расположены кнопки управления измерителем, соединенные с блоком управления датчиком
Корпус устройства размещается снаружи колодца или резервуара с водой, а выносной ультразвуковой датчик на поверхности воды резервуара.
Далее более подробно заявленная полезная модель схематично изображена на прилагаемом чертеже.
Заявленный ультразвуковой измеритель уровня воды в резервуаре содержит единый корпус, в котором размещается вычислительный блок (5), блок управления датчиком (2), измерительный блок (3), аналого-цифровой преобразователь (4), интерфейс (6) и модуль Wi-Fi (7). Блок управления датчиком (2) содержит приемник (2а), передатчик (2б) и блок согласования (2в). На корпусе закреплен через герметичный кабель датчик (1) имеющий поплавок, обеспечивающий постоянное нахождение датчина (1) на поверхности воды в резервуаре.
Работает заявленное устройство следующим образом:
По команде вычислительного блока (5) блок управления датчиком (2) формирует короткий электрический импульс, который одновременно поступает через блок согласования (2в) в измерительный блок (3), и из передатчика (2б) поступает в свободноплавающий на поверхности воды резервуара ультразвуковой датчик (1), преобразуется в импульс ультразвука и посылается вертикально вниз. Отразившись от дна импульс ультразвука возвращается к датчику (1) и преобразуется снова в электрический, который поступает в приемник (2а) и через блок согласования (2в) в измерительный блок (3). Измерительный блок (3) измеряет промежуток времени между излучением прямого сигнала и приемом отраженного и передает результат в аналого-цифровой преобразователь (4). Аналого-цифровой преобразователь (4) преобразует аналоговую величину в цифровую и передает ее в вычислительный блок (5). Вычислительный блок (5) на основе полученной величины и известной величины скорости ультразвука в воде вычисляет расстояние до дна колодца (резервуара), которое и является уровнем воды. По заданной площади зеркала воды и уровню воды вычислительный блок вычисляет объем воды в колодце (резервуаре). Используя несколько измерений, произведенных через определенные промежутки времени (программируется дополнительно или устанавливается производителем), вычислительный блок вычисляет скорость прихода (расхода) воды в колодце (резервуаре) в линейных и объемных величинах. Полученные результаты вычислений передаются на интерфейс (6) и в модуль Wi-Fi (7). Интерфейс (6) имеет в своем составе цифровой дисплей для отображения результатов непосредственно на корпусе, на котором также расположены кнопки управления для задания необходимых параметров (времени, площади зеркала воды, частоту измерений). Модуль Wi-Fi (7) передает результаты вычислений по беспроводному каналу на устройства контроля (смартфон, компьютер, планшет, пульт дистанционного управления и др.), имеющие в своем составе модуль Wi-Fi для использования, и с которыми установлен данный беспроводной канал, например, в системе "Умный дом". Беспроводных каналов может быть несколько. В корпусе могут быть расположены источники энергии (батареи или аккумуляторы) или устройства для соединения с источником энергии.
Образованные беспроводные каналы между измерителем и устройствами контроля позволяют контролировать работу измерителя на расстоянии, управлять им (регулировка уровня помех, определение нужного, пущенного им сигнала и др.) и контролировать уровень воды в резервуаре.
Заявленное устройство может найти широкое применение как в промышленных целях, так и в частных.
Знание результатов вычислений позволяет добиться максимального водоотбора из колодца, а ввиду того, что измерения представлены в цифровом виде, прибор может быть встроен в систему управления "Умный дом".
Также заявленная полезная модель обеспечивает повышение качества измерений и надежность работы устройства.
Заявленная полезная модель является новой, поскольку совокупность ее существенных признаков не известна из уровня техники, и, соответственно, отвечает условию патентоспособности «новизна».
Заявленная полезная модель отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку она может использоваться в промышленности.
Хотя настоящая полезная модель была раскрыта со ссылкой на предпочтительные варианты ее осуществления, это не предназначено для ограничения настоящей полезной модели, специалисты с общими знаниями в данной области техники настоящей полезной модели могут модифицировать и осуществить ее, не отступая от идеи и объема полезной модели, следовательно, объем охраны настоящей полезной модели должен регулироваться объемом, заданным в формуле полезной модели.