Определитель уровня жидкости в сосуде
DETECTOR OF THE LIQUID LEVEL IN THE VESSEL

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам для определения уровня жидкости в сосуде, например бутылке, для контроля количества израсходованной жидкости.
Известен определитель уровня жидкости в сосуде, включающий закрепленный на поплавке магнит, размещенные на разных расстояниях от дна сосуда датчики магнитного поля и вычислитель уровня жидкости в сосуде (US 10188230).
Известный определитель уровня жидкости в сосуде требует для его изготовления достаточно сложных датчиков - измерителей напряженности магнитного поля и преобразования полученных с датчиков аналоговых сигналов в цифровую, необходимую для определения уровня жидкости в сосуде, а также достаточно большого пикового потребления энергии из-за подачи питающего напряжения одновременно на все датчики.
Технический результат от использования предлагаемого определителя уровня жидкости в сосуде заключается в его упрощении и снижении пиковой нагрузки на источник питания, что позволяет использовать недорогие компактные источники питания с ограниченной пиковой мощностью и продлевает срок службы определителя без замены батарейки или аккумулятора.
Указанный технический результат достигается тем, что в определитель уровня жидкости в сосуде включающий закрепленный на поплавке магнит, размещенные на разных расстояниях от дна сосуда датчики магнитного поля и вычислитель уровня жидкости в сосуде, введен блок управления, выполненный в виде, обеспечивающем в каждом рабочем цикле последовательное включение N групп датчиков, выходы датчиков, выполненных в виде пороговых датчиков, связаны с соответствующими входами блока памяти, выходы которого связаны с соответствующими входами вычислителя, выполненного в виде, определяющем по окончании каждого рабочего цикла уровень жидкости в сосуде как отношение суммы расстояний от дна сосуда датчиков, зафиксировавших наличие магнитного поля, к количеству этих датчиков, выход вычислителя является выходом определителя уровня жидкости в сосуде, N - натуральное число.
Блок управления может содержать коммутатор, сигнальный вход которого соединен с выходом блока питания, а выходы - с объединенными входами питания соответствующих N групп датчиков, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и через делитель на N частоты импульсной последовательности - с тактовыми входами блока памяти и вычислителя.
Определитель уровня жидкости в сосуде может содержать средства для прекращения его работы при превышении заданного угла отклонения сосуда от вертикального положения, при превышении заданного уровня вибрации сосуда.
Датчики магнитного поля могут быть размещены на закрепленном внутри сосуда стержне, проходящем через отверстие в поплавке.
Определитель уровня жидкости в сосуде может содержать 6 групп датчиков магнитного поля по 5 датчиков в каждой.
Сосуд может быть выполнен в виде бутылки.
Стержень может быть прикреплен к внутренней стороне крышки сосуда.
В случае прикрепления стержня к внутренней стороне крышки сосуда определитель уровня жидкости в сосуде может содержать средство для прекращения его работы при открывании крышки сосуда.
На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемого определителя уровня жидкости в сосуде, на фиг. 2 - конструкция сосуда в разрезе.
Определитель уровня жидкости в сосуде содержит поплавок 1 с закрепленным на нем магнитом 2, пороговые датчики 3 магнитного поля, размещенные на закрепленном внутри сосуда и проходящем через отверстие в поплавке 1 стержне 4, блок управления, содержащий блок питания 5, коммутатор 6, генератор 7 тактовых импульсов и делитель 8 на N частоты импульсной последовательности, блок памяти 9, вычислитель 10 уровня жидкости в сосуде, датчик угла 11 отклонения сосуда от вертикального положения, вибродатчик 12, датчик открывания 13 крышки сосуда, элемент ИЛИ 14, ключ 15.
Определитель уровня жидкости в сосуде работает следующим образом.
Импульсы с выхода генератора 7, поступая на управляющий вход коммутатора 6, подают питающее напряжение поочередно на N групп пороговых датчиков 3 таким образом, что каждый импульс приводит в рабочее состояние только одну группу пороговых датчиков 3, оставляя прочие группы в нерабочем состоянии. Сигналы с пороговых датчиков 3, зафиксировавших превышение заданной величины порога напряженностью магнитного поля, создаваемого магнитом 2, поступают в блок памяти 9. Величина порога задается не более такой, при которой любой из датчиков 3 может зафиксировать наличие магнитного поля при любом расположении магнита 2.
Запомненные в блоке памяти 9 сигналы поступают на входы вычислителя 10, определяющего уровень жидкости в сосуде как отношение суммы расстояний от дна сосуда датчиков, зафиксировавших наличие магнитного поля, к количеству этих датчиков, завершая первый рабочий цикл.
Импульсы с выхода генератора 7 после деления частоты их последовательности на N в делителе 8 (или непосредственно с выхода генератора 7) поступают на тактовые входы блока памяти 9 и вычислителя 10, стирают полученную информацию, завершая рабочий цикл, и начинают новый рабочий цикл. Рабочие циклы повторяются непрерывно.
Во избежание учета результатов измерений, не соответствующих действительности, и для экономии энергии определитель уровня жидкости в сосуде прекращает работу при наступлении по меньшей мере одной из следующих ситуаций:
- превышение заданного угла отклонения сосуда от вертикального положения;
- превышение заданного уровня вибрации сосуда;
- открывание крышки сосуда с прикрепленным к ее внутренней стороне стержнем (при извлечении стержня размещенные на нем датчики 3 изменяют свое положение относительно сосуда).
Прекращение работы происходит по сигналам с выходов датчика угла 11, вибродатчика 12, датчика открывания 13, поступающим через элемент ИЛИ 14, на управляющий вход ключа 15, изначально замкнутого, но разрывающего связь между тактовыми входами блока памяти 9 и вычислителя 10 и выходом делителя 8 (или выходом генератора 7, в случае подключения ключа 15 к его выходу).
Результаты определения уровня жидкости в сосуде могут отображаться на встроенном в определитель индикаторе или передаваться на другое устройство, например смартфон или компьютер.