Дискретный емкостной уровнемер

Дискретный емкостной уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(11)1002842

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Соцналнстическик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 20.11.78 (2l) 2687315/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07 03 83 Бюллетень Рй 9

Дата опубликования описания 10 03 .83 (51)M. Кл.

G0 1 F 23/26

Гввуларстввяаа «вюятвт

СССР

le аллам язвбрвтвяяй и вткрытий (53) УДК 681.128.. 63(088. 8 ) 1 окимов,.-: -.-„-Дывак ф.Б. Гриневич, А.И. Новик, М.С.

З.Я. Монастырский, В.В. Хмелько, и А.С. Сичовый (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики АН Украинскои (7I) Заявитель (54) ДИСКРЕТНЫЙ .ЕМКОСТНОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к электроизмерительной технике, более конкретно - к приборам для измерения уровня жидкостей в резервуарах посредством емкостных датчиков, и может найти применение для измерения и сигнализации уровня при значительной скорос ти его измерения.

Известны устройства для измерения уровня, содержащие группу емкостных датчиков, связанных через коммутатор с устройствами сравнения, тактовый генератор, подключенный через ключ к счетчику импульсов (I j.

Недостатком этих устройств является низкое быстродействие измерения уровня, вызванное циклическим режимом его работы.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является уровнемер, содержащий группу емкостных датчиков, расположенных в пределах измеряемого уровня, верхний

И нижний компенсационные датчики,,,подключенные к коммутатору, генератор, сравнивающее устройство, на входы которого подключены вычитающее устройство и блок формирования

5 опорного напряжения, соединенные входами с коммутатором и верхним и нижним компенсационными датчиками соответственно, и последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, реверсивный счетчик, подключенный к коммутатору, и цифровое отсчетное устройство (21.

Недостатком известного уровнемера является низкое быстродействие измерения уровня, обусловленное циклическим режимом работы.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерения уровня.

Поставленная цель достигается тем, что в уровнемер введены последовательно соединенные дополнительные вычитающее и сравнивающее устройства, 3 10028 включенные между двумя соседними контактами коммутатора и ключом, и инвертор, включенный между сравнивающим устройством и реверсивным счетчи ком, причем дополнительное1сравнивающее устройство соединено с формирователем опорного напряжения, а выход сравнивающего устройства - с входом реверсивного счетчика.

На чертеже представлена схема 1О дискретного емкостного уровнемера.

Верхний компенсационный датчик 1, находящийся вне пределов измеряемого уровня, группа 2 емкостных датчиков и нижний компесационный датчик 3, на- 15 ходящийся в измеряемой жидкости, подключены одними выводами к выходу генератора 4 напряжения. Вторые выводы датчиков подключены к входам коммутатора 5, который выполнен в виде двух спаренных переключателей. Выход коммутатора, связанный с нижним из двух подключенных датчиков, соединен с первыми входами основного 6 и дополнительного 7 вычитающих устройств. .Второй вход устройства 6 связан с верхним компенсационным датчиком 1, а второй вход устройства 7 соединен через коммутатор с тем из двух подключенных датчиков, который расположен выше. Нижний компенсационный датчик 3 связан с входом блока 8 формирования опорного напряжения, выход; которого соединен с одним из вхо35 дов сравнивающего устройства 9, второй вход которого подключен к выходу вычитающего устройства 6.

Выход сравнивающего устройства 9 связан с входом инвертора 10. В сос40 тав уровнемера входят также тактовый генератор 11, дополнительное сравнивающее устройство 12, входы которого подключены к выходам вычитающего устройства 7 и блока 8 формирования

45 опорного напряжения, а выход — к управляющему входу ключа 13. Счетный вход реверсивного счетчика 14 через ключ связан с тактовым генератором

11, управляющие его входы соединены с выходами сравнивающего устройства

9 и инвертора 10. Выходы реверсивного счетчика подключены к цифровому отсчетяому устройству 15 и управляющему входу коммутатора 5.

Уровнемер работает следующим образом.

При протекании электрического то ка от генератора 4 через емкостные датчики, сигналы на входах вычитающих устройств 6 и 7 пропорциональны емкостям соответствующих датчиков, подключенных к этим входам. емкости же погруженных в жидкость датчиков можно представить в виде суммы начальной емкости, равной емкости верхного компенсационного датчика, и приращения емкости за счет погружения датчика s измеряемую среду, которое очевидно пропорционально изменению диэлектрической проницаемости среды и степени Р погружения датчика, равной отношению длины погруженной части датчика к всей его длине.

Напряжения на выходе вычитающих устройств можно представить выражениями:

"4 = Pll (1)

О =- К,ЬЕ(Р,,-Р ), (2) где U и 0 — напряжения соответственно на выходах устройств 6 и 7;

k — постоянные коэффициенты; р„ и р. - степени погружения соответ— ственно нижнего и верхнего датчиков, подключенных через коммутатор к входам вычитающих устройств; E — разность диэлектрических проницаемостей измеряемой среды и воздуха.

Блок формирования опорного напряжения преобразует изменение диэлект- рической проницаемости Ь Е в пропорциональное изменение напряжения, поэтому напряжение 0 на выходе этого блока

"о о (3)

Состояния сравнивающих устройств

9 и 12 определяются соотношением напряжений, определяемых выражениями (1-3), поступающих на входы этих устройств. фи выполнении условий U т U u

0 сЫ, .сигналы на выходах сравнивающих устройств соответствуют логической единице. Исходя из выражений (1-3), последние условия можно записать в виде с 1k (4) „- p (l /k (5) откуда следует, что сигнал логической единицы на выходе устройства 9 будет при степени погружения нижнего из подключенных датчиков меньшей определенного значения, определяемого выбором коэффициентов k< и с„.

При этом для обнаружения уровня необходим переход ламелей коммутатора

02842 6 ронного выполнения условий (4 ) и (6), т.е.

ko "о

kq

10 Ь< 71 -k /k, (7) и заполненном ни::<нем датчике (P„=l).

В обоих этих случаях необходимо изменение положения ламелей коммутатора, управляемого реверсивным счетчиком. Это достигается подачей разрешающего сигнала с выхода сравниваю- 2О щего устройства 12 на управляющий вход ключа 13, который в этом. случае пропуСкает импульсы тактового генератора 11 на счетный вход реверсивного счетчика 14. 25

Сигнал логического "нуля" на выходе сравнивающего устройства 9 будет при погружении нижнего из подключенных датчиков выше определенного предела (P)i 1< / л ) . Сигнал с выхода ин- зо вертора 10 в этом случае устанавливает реверсивный счетчик 14 в направлении прямого счета. Запрещающий сигнал с выхода сравнивающего устройства 12 поступает на вход ключа 13 при выполнении условий:

Рл7 1 .а/kg j (8)

Р 1 о/kn

-о (9)

<аким образом, при включении прибора осуществляется переключение ламелей коммутатора посредством счетчика 14 до тех пор, пока к вычитающим устройствам не будут подключены два датчика, в пределах которых находится измеряемый уровень. При этом допустимые пределы определяются условиями (8) и (9), а правильное направление счета счетчика 14 при нарушении этих условий устанавливает50 ся посредством устройства 9 и инвертора 10. При понижении уровня (в пределах подключенных датчиков) ниже значения << /k осуществляется переключение коммутатора на одни шаг

"вниз" и уменьшение показаний счетчика 14 на единицу. Для правильного выбора направления счета коэффициенты k и выбраны из условия синхko 1

Формула изобретения

"вниз". Поэтому сигнал с выхода устройства 9, поступая на управляющий вход реверсивного счетчика 14, устанавливает последний в направлении обратного счета. Условие (5) соблюдается при разности степеней погружения двух подключенных датчиков меньшей значения, определяемого коэффициентами ko и 2 Это возможно как при степени погружения л О/ 2 и пустом верхнем датчике (Р =О) так и при

При повышении уровня выше предела, определяемого условием (9 ), осуществляется переход коммутатора на шаг вверх" и увеличение показаний счетчика 14.

Для обеспечения устойчивой работы уровнемера необходимо, чтобы переключение коммутатора после попадания уровня s пределы неустойчи" вости, определяемые одним из условий (6) или (7), обеспечивало выход из этих пределов.

Для этого должно соблюдаться усло. вие:

ka

k rz

Откуда находим соотношение между коэффициентами — ñ 0,5 °

Дискретный емкостной уровнемер, содержащий группу емкостных датчиков, расположенных в пределах измеряемого уровня, верхний и нижний компенсационные датчики, подключенные к коммутатору, генератор, сравниваюц ее устройство, на входы которого подключены вычитающее устройство и блок формирования опорного напряже1 ния, соединенные входами с коммутатором и верхним и нижним компенсационными датчиками соответственно, и последовательно соединенные тактовый генератор, ключ, реверсивный счетчик, подключенный к коммутатору, и цифровое отсчетное устройство, о т л и чающий с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, в уровнемер введены последовательно соединенные дополнительные вычитающее и сравнивающее устройства, включенные между двумя соседними контактами коммутатора и ключом, и инвертор, включенный между сравнивающим устройством и реверсивным счетчиком, причем дополнительное сравнивающее устройство соединено с формирователем опорного напряжения, а выход сравнивающего устрбДства - с входом реверсивно о счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1002842

1, Заявка Франции N 2267541, кл. 6 01F 23/26, опублик. 12.12.75.

2. Заявка Великобритании

Ю 1395573, кл. G 01 F 23/26, опублик.

s 12.05.75 (протоТип).

Составитель Т. Иноземцева

Редактор А. Шандор Техред А.Ач Корректор И. Шулла

Заказ 1531/20 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ, Москва, Ж-Д Раушская наб. 8. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4