Схемотехнические решения при использовании поплавковых уровнемеров

Поздняков Александр Григорьевич старший преподаватель, Донской государственный технический университет 344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, площадь Гагарина, 1, ауд. 2-507 Pozdnyakov Aleksandr Grigor'evich Senior university teacher, Don State Technical University 344000, Russia, Rostovskaya oblast', g. G.rostov-Na-Donu, pl.Gagarina, 1, aud. 2-507 pozdn2000@mail.ru Аль-Тибби Висам Хусамович кандидат технических наук доцент, Донской государственный технический университет 344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, площадь Гагарина, 1, оф. 2-507 All-Tibbi Wisam Husamovich PhD in Technical Science associate professor, Don State Technical University 344000, Russia, Rostovskaya oblast', g. Rostov-na-Donu, ploshchad' Gagarina, 1, of. 2-507 nb1979@mail.ru

Бегун Вадим Григорьевич кандидат технических наук доцент, Донской государственный технический университет 344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, площадь Гагарина, 1, оф. 2-507 Begun Vadim Grigor'evich PhD in Technical Science associate professor, Don State Technical University 344000, Russia, Rostovskaya oblast', g. Rostov-na-Donu, ploshchad' Gagarina, 1, of. 2-507 Begun@mail.ru

При поплавковом способе измерении уровня используется линейный набор дискретных датчиков (герконы или пары светодиод - фотодиод). Эти датчики расположены в виде вертикальной линейки с шагом, величина которого зависит от требуемой точности измерения уровня. В случае использования герконов при приближении поплавка с установленным на нем магнитом к определенному геркону происходит срабатывание этого геркона, что позволяет судить о достижении поплавком уровня, на котором установлен данный геркон ^[1]. В случае использования пары светодиод - фотодиод поплавок перекрывает световой поток от светодиода к фотодиоду и последний выключается. Для получения информации о величине текущего уровня необходимо преобразовать получаемый в результате последовательного срабатывания датчиков, начиная с нижнего датчика, унитарный код в цифровой двоичный код. А для вывода этой информации на цифровые семисегментные индикаторы необходимо полученный двоичный код преобразовать в двоично-десятичный код.

Для решения данной задачи можно, конечно, использовать программируемый контроллер, но значительно проще, а самое главное –значительно дешевле будет использование цифровых микросхем.

Для преобразования последовательности срабатываний датчиков в цифровой двоичный код используются приоритетные шифраторы 74LS148 ^[2,3]. Шифратор принимает входную информацию и формирует на выходе двоичный код, эквивалентный десятичному номеру входа, на который поступил активный сигнал. При одновременной активации двух и более входов на выходах шифратора формируется двоичный код, соответствующий десятичному номеру старшего активного входного разряда. Рассмотрим схемотехническую реализацию преобразователя десятичного кода в двоичный. Для конкретности пусть линейка уровнемера состоит из 24 датчиков. Тогда необходимо использовать три приоритетных шифратора 74LS148, на входы которых подключаются выходы всех 24-х датчиков. На рисунке 1 представлена схема преобразователя десятичного кода в двоичный код. Датчик Д1 расположен на высоте, соответствующей минимальному значению измеряемого уровня, а датчик Д24 расположен на высоте, соответствующей максимальному значению измеряемого уровня.

Рисунок 1 Схема преобразователя десятичного кода в двоичный код

Младшие разряды выходного двоичного кода 20, 21, 22 формируются на выходах логических элементов 3И-НЕ (микросхемы DD6.1…DD6.3). А старшие разряды выходного двоичного кода 24 и 25 формируются на выходах дополнительного шифратора DD4, на входы которого подаются сигналы с выходов группового сигнала G шифраторов DD1…DD3.В результате на выходе преобразователя формируется пятиразрядный двоичный код.

Получив двоичный код, соответствующий текущему значению уровня, необходимо его преобразовать в двоично-десятичный код для вывода на цифровые индикаторы. Это достигается с помощью преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный код. Здесь используются микросхемы масочных постоянных запоминающих устройств SN74185N ^[4,5]. Если у нас всего двадцать четыре датчика в измерительной линейке, то будет достаточно одной микросхемы SN74185N. Схема преобразователя пятиразрядного двоичного кода в двухразрядный двоично-десятичный код представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 Схема преобразователя пятиразрядного двоичного кода в

двухразрядный двоично-десятичный код

Поскольку младшие разряды 20 двоично-десятичного и двоичного кодов соответствующих десятичных эквивалентов совпадают, то младший разряд передается на выход напрямую. Преобразование входного кода начинается со второго разряда. Так как выходы микросхемы SN74185N выполнены по схеме с открытым коллектором, поэтому используются дополнительные резисторы нагрузки R1…R5.

Если количество датчиков в измерительной линейке больше двадцати четырех, необходимо увеличение разрядности преобразователя. Это достигается путем каскадного соединения данных микросхем. На рисунке 3 показана схема преобразователя восьмиразрядного двоичного кода в трехразрядный двоично-десятичный код.

Рисунок 3 Схема преобразователя восьмиразрядного двоичного кода в

трехразрядный двоично-десятичный код