Устройство контроля и регулирования уровня жидкости

Устройство контроля и регулирования уровня жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и предназначено для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием жидких сред.

Известно устройство контроля, содержащее датчик уровня жидкости, генератор электрических колебаний, индикатор, детектор (см. авторское свидетельство SU 243872, МПК G01f кл. 42е, 34 "Компенсационный оптический уровнемер", 14.05.1969).

Такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями из-за отсутствия возможности:

1) работы его в режиме наполнения и опорожнения резервуаров с жидкостью, а также поддерживать ее уровень на фиксированной высоте, так как такое устройство позволяет осуществлять только контроль уровня жидкости;

2) управления различными видами нагрузок, например, такими как обмотка электромагнитного реле или две обмотки управления электромагнитных пускателей насосных установок;

3) производить горизонтальный и вертикальный способы монтажа датчика уровня жидкости на объекте эксплуатации;

4) производить программирование его функциональных возможностей. Кроме того, такое устройство отличается сложностью конструкции датчика уровня жидкости.

Известно также устройство контроля, содержащее первый и второй датчики уровня жидкости, первый и второй пороговые элементы, регулятор чувствительности (см. Каталог продукции 2004 ПО "Овен "Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации промышленных предприятий", прибор для управления погружным насосом ОВЕН САУ-М2, с.110; сайт ПО "Овен" www.owen.ru, "Каталог продукции 2007", версия 7, прибор для управления погружным насосом ОВЕН САУ-М2", с.137). Но такое устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как:

1) не позволяет работать в режиме контроля и поддержания уровня контролируемой жидкости на заданной фиксированной его высоте в связи с тем, что конструкция такого устройства обеспечивает его работу только в режиме заполнения и опорожнения резервуара с жидкостью;

2) не обеспечивает горизонтальный способ монтажа на объекте эксплуатации, потому что конструкция этого устройства обеспечивает только вертикальный способ его монтажа;

3) не позволяет осуществлять управление различными видами нагрузок, например, таких как обмотка электромагнитного реле или две обмотки управления электромагнитных пускателей насосных установок;

4) не обладает функциональными возможностями контроля и регулирования жидкостей со взволнованными их поверхностями;

5) требует сравнительно большого пространства монтажной зоны на объекте эксплуатации, так как конструктивно выполнено в виде двух функциональных узлов - датчика уровня жидкости и блока со схемой управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство контроля, содержащее мультивибратор, датчик уровня жидкости с фиксатором (держателем), триггер, повторитель, инвертор, детектор, первый и второй пороговые элементы, первый и второй регуляторы чувствительности, первый и второй конденсаторы (см. журнал "Радио", №6, 1991, с.32).

Однако такое устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, так как:

1) его конструкция обеспечивает работу только в режиме наполнения и опорожнения резервуара с контролируемой жидкостью и не позволяет работу этого устройства в режиме контроля и поддержания уровня контролируемой жидкости на заданной фиксированной его высоте, например, в гальваническом производстве в технологических ваннах для траления печатных плат, в ваннах для нанесения покрытий на металлические детали или в медицинских ожоговых отделениях в ваннах с лечебными физиорастворами, где недопустимо падение уровней контролируемых жидкостей от требуемых отметок;

2) не обеспечивает горизонтальный способ монтажа на объекте эксплуатации, потому что конструкция устройства обеспечивает только вертикальный способ его монтажа на объекте эксплуатации;

3) не позволяет производить программирование его функциональных возможностей;

4) позволяет работу только на один вид нагрузки в виде электромагнитного реле и не позволяет, например, его работу одновременно на две обмотки управления электромагнитных пускателей насосных установок;

5) не обладает функциональными возможностями контроля жидкостей со взволнованными их поверхностями, например, на подвижных контролируемых объектах или на технологических производственных установках, в которых в соответствии с технологическим процессом производится перемешивание жидкости.

Кроме того, такое устройство обладает другими существенными недостатками, так как требует сравнительно большого пространства монтажной зоны на объекте эксплуатации, в связи с тем, что оно конструктивно выполнено в виде двух функциональных узлов - датчика уровняжидкости и блока со схемой управления. При этом его датчик уровня жидкости занимает сравнительно большую часть полезного рабочего пространства в резервуаре с контролируемой жидкостью и увеличивает трудоемкость технического обслуживания резервуара, причем занимаемое им пространство увеличивается по мере увеличения высоты резервуара, так как увеличивается длина сигнального электрода датчика.

Вместе с тем схема устройства требует большого количества настроек при его эксплуатации, так как:

- напряжение на входах пороговых элементов зависит от размеров резервуара с контролируемой жидкостью, что требует на каждом резервуаре с новыми габаритными размерами проводить настройку устройства в условиях эксплуатации;

- датчик контроля уровня жидкости в таком устройстве включен в мост переменного тока, который требует периодически балансировки элементами регулировки в условиях эксплуатации.

Наряду с этим конструкция и электрическая схема такого устройства обеспечивает контроль жидких сред только в резервуарах, стенки которого выполнены из токопроводящего материала. В случае выполнения его стенок из диэлектрического материала необходимо для обеспечения контроля жидкости на объекте эксплуатации производить доработки его конструкции и схемы для введения второго электрода датчика контроля уровня жидкости. Такие недостатки, в свою очередь, ухудшают эксплуатационные характеристики устройства.

Решаемая задача изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля жидких сред со взволнованной поверхностью и регулирования их уровня на фиксированной высоте с возможностью программирования функциональных возможностей устройства и увеличения номенклатуры управляемых нагрузок и способов его монтажа, а также улучшение эксплуатационных характеристик устройства.

Решаемая задача достигается тем, что в устройство контроля и регулирования уровня жидкости, содержащее первый мультивибратор, датчик уровня жидкости с держателем, триггер, первый детектор, первый и второй пороговые элементы, первый и второй повторители, первый и второй регуляторы чувствительности, первый и второй конденсаторы, в него введены второй детектор, дифференциатор, вход которого соединен с прямым выходом первого порогового элемента, а его выход является первым выводом программирования, блок установки в исходное состояние, выход которого соединен с S-входом триггера, инверсный и прямой выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами устройства, третий конденсатор, первый вывод которого соединен с инверсным выходом второго порогового элемента, одновибратор, вход которого подключен ко второму выводу третьего конденсатора, а точка соединения его входа и второго вывода третьего конденсатора является вторым выводом программирования, первый и второй ключи напряжения, первые выводы которых соединены соответственно с К-входом и J-входом триггера, вторые выводы - с общей "землей" устройства, входы управления - с выходом одновибратора, первый и второй блоки индикации, входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам триггера, второй мультивибратор, при этом датчик уровня жидкости выполнен кондуктометрическим с тремя токопроводящими электродами, первый и второй электроды которого являются сигнальными электродами, третий электрод, подключенный к общей "земле" устройства - общим электродом, выполненным длиннее первого и второго электродов и имеющим со стороны первого конца изгиб, образующий его Г-образную форму, в сторону второго электрода, конструктивно выполненного длиннее первого электрода и установленного со смещением в сторону первого электрода относительно первого конца третьего электрода, причем один торец держателя, являющийся рабочим торцом устройства, конструктивно выполнен в виде круглого конуса, на конической поверхности которого первый, второй и третий электроды, первые концы которых размещены со стороны конической поверхности держателя, установлены в одной плоскости, проведенной через ось симметрии держателя, вдоль которой установлен третий электрод, по обе стороны которого параллельно этой оси установлены первый и второй электроды, а выходы первого и второго мультивибраторов соединены с первыми выводами соответствующих конденсаторов, вторые выводы которых подключены к первым выводам соответствующих регуляторов чувствительности, вторые выводы которых соединены со входами соответствующих детекторов, к входам которых подключены соответственно первый и второй электроды датчика уровня жидкости, причем прямой выход второго порогового элемента подключен к J-входу триггера, а выходы первого и второго детекторов соединены со входами соответствующих пороговых элементов, инверсные выходы которых подключены ко входам соответственно первого и второго повторителей, выходы которых являются соответственно третьим и четвертым выходами устройства, которое конструктивно выполнено в виде одного функционального узла, а точка соединения К-входа триггера и первого вывода первого ключа напряжения является третьим выводом программирования, при соединении которого с третьим выходом устройства и замыкании между собой первого и второго выводов программирования устройство трансформируется в систему контроля и регулирования уровня жидкости со взволнованной ее поверхностью с использованием первого и второго выходов устройства, при разомкнутом состоянии первого и второго выводов программирования и замкнутых между собой третьего вывода программирования и третьего выхода устройства - в систему контроля и регулирования уровня жидкости со спокойной ее поверхностью с использованием первого и второго выходов устройства, а при отключенных выводах программирования - в сигнализатор контроля верхнего уровня жидкости с использованием третьего выхода устройства или нижнего уровня жидкости с использованием четвертого выхода устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - горизонтальный способ монтажа устройства; на фиг.3 - вертикальный способ монтажа устройства; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства в режиме поддержания уровня жидкости на его фиксированной высоте со взволнованной поверхностью жидкости; на фиг.5 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства в режиме поддержания уровня жидкости на его фиксированной высоте со спокойной поверхностью жидкости.

Устройство содержит датчик 1 уровня жидкости с держателем 2, первый и второй мультивибраторы 3, 4, первый и второй конденсаторы 5, 6, первые выводы которых подключены к выходам соответственно первого и второго мультивибраторов 3, 4, первый и второй регуляторы 7, 8 чувствительности, первые выводы которых соединены со вторыми выводами соответственно первого и второго конденсаторов 5, 6, первый и второй детекторы 9, 10, входы которых подключены ко вторым выводам соответственно первого и второго регуляторов 7, 8 чувствительности, первый и второй пороговые элементы 11, 12, каждый из которых выполнен, например, по схеме триггера Шмитта, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго детекторов 9, 10, дифференциатор 13, вход которого подключен к прямому выходу порогового элемента 11, клемму 14, соединенную с выходом дифференциатора 13 и являющуюся первым выводом программирования, JK-триггер 15, блок 16 установки в исходное состояние схемы устройства, выход которого соединен с S-входом триггера 15, первый повторитель 17, вход которого подключен к инверсному выходу первого порогового элемента 11, первый и второй блоки 18, 19 индикации, входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами RS-триггера 15, первую и вторую выходные клеммы 20 и 21, подключенные соответственно к инверсному и прямому выходам триггера 15 и являющиеся соответственно первым и вторым выходами устройства, второй повторитель 22, вход которого подключен к инверсному выходу второго порогового элемента 12, третью и четвертую клеммы 23 и 24, соединенные с выходами соответственно первого и второго повторителей 17 и 22 и являющиеся соответственно третьим и четвертым выходом устройства, первый и второй ключи напряжения 25, 26, первые выводы которых соединены соответственно с К-входом и J-входом триггера 15, вторые выводы - с общей клеммой "земли" устройства, одновибратор 27, выход которого подключен к выводам управления ключей 25, 26, третий конденсатор 28, первый вывод которого подключен к инверсному выходу порогового элемента 12, клемму 29, подключенную к точке соединения входа одновибратора 27 и второго вывода третьего конденсатора 28 и являющуюся вторым выводом программирования, клемму 30, соединенную с точкой соединения К-входа триггера 15 и первого вывода первого ключа 25 и являющуюся третьим выводом программирования. При этом прямой выход порогового элемента 12 подключен к J-входу триггера 15. Выводы программирования предназначены для программирования функциональных возможностей устройства.

Датчик 1 уровня жидкости выполнен, например, кондуктометрическим в виде трех токопроводящих электродов, один из которых является первым сигнальным электродом 31, другой - вторым сигнальным электродом 32, конструктивно выполненным длиннее первого сигнального электрода 31, третий - общим электродом 33. Второй электрод 32 установлен со смещением относительно первого конца третьего электрода 33 в сторону первого электрода 31. Для фиксации электродов 31, 32, 33 датчика 1 в определенном положении по отношению друг к другу и крепления их в конструкции устройства, а также для обеспечения возможности выполнения его конструкции в виде одного функционального узла устройство снабжено диэлектрическим держателем 2, изолирующим друг от друга электроды 31, 32, 33 датчика 1. Один из торцов держателя 2 выполнен в виде круглого конуса. На конической поверхности 34 держателя 2 производится крепление электродов 31, 32, 33 датчика 1. Коническая поверхность 34 держателя 2 создает благоприятные условия для лучшего стекания контролируемой жидкости после осушения электродов 31, 32, 33 датчика 1 и тем самым устраняет накопление ее в местах расположения электродов на держателе 2 как при горизонтальном, так и при вертикальном способах монтажа устройства. При этом электроды 31, 32, 33 установлены в одной плоскости, проведенной через ось симметрии держателя 2. Коническая поверхность 34 держателя 2 с установленными на ней первыми концами электродов 31, 32 и 33 является рабочим торцом устройства. Причем общий электрод 33 установлен вдоль оси симметрии держателя 2, а первый и второй сигнальные электроды 31, 32 - по обе его стороны параллельно этой оси. Первый и второй сигнальные электроды 31 и 32 датчика 1 уровня жидкости подключены к входам соответственно первого и второго детекторов 9, 10. Третий электрод 33 датчика 1 соединен с общей "землей" схемы устройства. Третий электрод 33 со стороны своего первого конца имеет изгиб, придающий ему Г-образную форму, в сторону второго сигнального электрода 32 и выполнен длиннее первого и второго электродов 31, 32 для их идентификации и ориентации устройства при различных способах его монтажа на объекте эксплуатации. Выполнение конструктивно третьего электрода 33 длиннее первого и второго электродов 31, 32 с изгибом в сторону второго сигнального электрода 32, и выполнение второго электрода 32 длиннее первого электрода 31 обеспечивает возможность работы устройства при вертикальном и горизонтальном способах его монтажа на объектах эксплуатации. Кроме того, такое соотношение по длине электродов 31, 32, 33 обеспечивает во всех режимах работы и способах монтажа устройства смывание или осушение третьего электрода 33 датчика 1 всегда первым или одновременно с электродами 31, 32. Это, в свою очередь, всегда обеспечивает в процессе контроля уровня жидкости и его регулирования нахождение контролируемой жидкости под потенциалом общей "земли" устройства или вне контакта ее с электродами 31, 32, 33 датчика 1.

Сигналами для возбуждения электродов 31 и 32 датчика 1 являются переменные напряжения низкой частоты, подаваемые с выходов соответственно мультивибраторов 3 и 4. Это позволяет исключить поляризацию электродов датчика 1 и протекания процессов электролиза и, как следствие, потери их чувствительности вследствие осаждения солей, и значительно продлить срок их службы. Электроды 31, 32 и 33 датчика 1 выполнены из материала, устойчивого к воздействию контролируемых жидкостей, вызывающих коррозию и разрушение электродов, например, из нержавеющей стали или из низкоуглеродистых сталей с хромовым или никелевым покрытиями в зависимости от вида контролируемой жидкости.

Выполнение датчика 1 кондуктометрическим с установкой на держателе 2 общего электрода 33 вместе с сигнальными электродами 31, 32 обеспечивает контроль устройством жидкости 36 в резервуарах со стенками, выполненными как из токопроводящих, так и диэлектрических материалов, что приводит к улучшению его эксплуатационных характеристик.

Мультивибраторы 3, 4 выполнены, например, по схеме симметричного автогенератора прямоугольных импульсов на основе операционного усилителя (см. книгу Шило В.Л. Линейные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Сов. Радио, 1974, с.175, рис.4.42, а).

Регуляторы 7, 8 чувствительности выполнены, например, на основе резистора с переменным значением сопротивления в виде переменного резистора, включенного по схеме реостата и обеспечивающего плавную настройку чувствительности датчиков 1, 2, или подборного резистора с постоянным значением сопротивления, обеспечивающего ступенчатую настройку чувствительности датчиков 1, 2. Наличие в составе устройства регуляторов 7, 8 чувствительности позволяет адаптировать его к работе с широким диапазоном электропроводности контролируемых жидкостей: водопроводной, загрязненной воды, пищевых растворителей, молока и молочных напитков, слабокислотных и щелочных растворов и пр. путем начальной установки значения сопротивления регуляторов 7, 8.

Детекторы 9, 10 выполнены, например, по схеме диодного пассивного преобразователя амплитудных значений переменного напряжения в постоянное с последовательным включением выпрямительного диода с выходной нагрузкой в виде параллельной RC-цепи (см. книгу "Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. - М.: Сов. радио, 1977", с.174, рис.4.9, б).

Блок 16 установки в исходное состояние схемы устройства выполнен, например, на основе транзистора n-p-n типа и RC-цепи (см. фиг.1), состоящей из последовательно включенных конденсатора и резистора, точка соединения первых выводов которых подключена к базе транзистора блока 16, а второй вывод резистора и вывод эмиттера транзистора блока 16 соединены с общей "землей" схемы устройства. При этом второй вывод конденсатора подключен к источнику напряжения питания, а коллектор транзистора, являющийся выходом блока 16, соединен с S-входом триггера 15. Блок 16 предназначен для установки схемы устройства в исходное состояние в момент подачи на него напряжения питания.

Блоки индикации 18 и 19 выполнены, например, на основе (см. фиг.1) последовательно соединенных резистора, подключенного первым выводом к инверсному или прямому выходам триггера 15, и светодиода, катод которого подключен к общей "земле" схемы устройства. Блоки 18 и 19 индикации предназначены для визуального контроля подачи на внешние нагрузки (на фиг.1 не показаны) сигналов управления соответственно с инверсного и прямого выходов триггера 15 и контроля исправного состояния устройства.

Повторители 17 и 22 предназначены для согласования выходных сопротивлений соответственно пороговых элементов 11 и 12 и сопротивлений внешних нагрузок, подключаемых к их выходам через выходные клеммы 23 и 24 устройства.

Выходы триггера 15, повторителей 17, 22 выполнены с уровнями нагрузочной способности, обеспечивающими коммутацию управляющих обмоток электромагнитных пускателей и слаботочных электромагнитных реле. Кроме того, их нагрузкой могут быть входы логических элементов цифровых микросхем.

Ключи 25 и 26 предназначены для формирования импульсов отрицательной полярности длительностью, равной длительности выходного импульса одновибратора 27, соответственно на К-входе и J-входе триггера 15 путем замыкания этих выводов на общую "землю" устройства. Ключи 25 и 26 выполнены, например, на основе транзистора n-p-n типа. Первыми выводами ключей 25, 26 являются выводы коллекторов транзисторов, вторыми выводами - выводы их эмиттеров, входами управления ключей 25, 26 являются выводы баз транзисторов.

Одновибратор 27 выполнен, например, по схеме ждущего мультивибратора на основе триггера и времязадающей RC-цепи в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, резистор Rτ которой подключен к источнику питания, а точка соединения их подключена к R-входу триггера, на вход являющийся входом одновибратора, подаются запускающие импульсы, на входы и В при этом подаются напряжения с уровнями логической "1", а прямой выход триггера является выходом одновибратора 27 (см. книгу "Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека. Вып.1111)", с.188, рис.1.136а, б). Одновибратор 27 предназначен для формирования импульсов напряжений с уровнем логической "1" для коммутации ключей 25, 26, подаваемых на их входы управления, по отрицательным перепадам напряжений на прямом и инверсном выходах пороговых элементов 11 и 12 соответственно. Длительностью импульса, формируемого одновибратором 27, определяется длительность задержки переключений триггера 15 в моменты появления указанных выше перепадов напряжений, образующихся в моменты смывания сигнального электрода 31 датчика 1 контролируемой жидкостью и осушения сигнального электрода 32 датчика 1 в процессе контроля и регулирования уровня жидкости при взволнованной ее поверхности. Взволнованное состояние уровня контролируемой жидкости имеет место на мобильных и стационарных технологических производственных объектах эксплуатации устройства. При взволнованной контролируемой жидкости, например, могут образовываться ее одиночные или повторяющиеся всплески, брызги или волны с постоянной периодичностью появления, которые могут кратковременно омывать электроды 31, 33 и 32, 33 датчика 1, когда уровень контролируемой жидкости находится вблизи электродов на грани их смывания или осушения соответственно ниже или выше электродов 31, 33 и 32, 33 датчика 1. Такие случайные омывания или осушения электродов вызывают ложные кратковременные срабатывания датчика 1 и появление случайных переключений пороговых элементов 11 и 12, вызывающих ложные переключения триггера 15 и появление их на его выходах и выходных клеммах 20, 21 устройства. Для устранения появления ложных срабатываний на выходных клеммах 20 и 21 в устройство введена задержка переключения триггера в моменты появления ложных срабатываний пороговых элементов 11, 12. При этом длительность задержки определяется длительностью выходного импульса одновибратора 27. Длительность этой задержки выбирается такой, чтобы она была больше, чем длительность омывания или осушения электродов 31, 33 или 32, 33 датчика 1 всплесками или волной контролируемой жидкости. В случае наличия постоянных брызг длительность такой задержки выбирается с учетом скорости снижения или подъема контролируемого уровня жидкости. При этом длительность задержки определяется началом ложного омывания или осушения электродов и моментом гарантированного нахождения контролируемого уровня жидкости ниже или выше сигнального электрода 31 или 32 датчика 1 после начала ложного его срабатывания.

Дифференциатор 13 предназначен для формирования импульсов отрицательной полярности по отрицательным перепадам выходных напряжений первого и второго пороговых элементов 11, 12 для запуска одновибратора 27. Дифференциатор 13 выполнен, например, на основе дифференцирующей RC-цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора, первый вывод которого является входом дифференциатора 13, и резистора, параллельно которому включен диод, анод которого подключен к точке соединения первого вывода резистора и второго вывода конденсатора, являющейся выходом дифференциатора. При этом катод диода и второй вывод резистора RC-цепи подключены к источнику напряжения питания (см. фиг.1).

Конструктивно устройство выполнено в виде одного функционального узла (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3), что позволяет производить его монтаж на резервуарах с контролируемой жидкостью, имеющих ограниченное пространство монтажной зоны. Это, в свою очередь, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства. При этом клемма 14, подключенная к выходу дифференциатора 13, клемма 29, подключенная к точке соединения входа одновибратора 27 и второго вывода третьего конденсатора 28, и клемма 30, подключенная к точке соединения К-входа триггера 15 и первого вывода ключа 25, являются соответственно первым, вторым и третьим выводами программирования, используемыми для программирования функциональных возможностей устройства. Когда клемма 14 и клемма 29 замкнуты между собой, а клемма 30 подключена к клемме 23, являющейся третьим выходом устройства, устройство трансформируется в систему контроля и регулирования уровня жидкости со взволнованной ее поверхностью с использованием его первого и второго выходов, которыми являются соответственно выходные клеммы 20 и 21. При этом конденсатор 28, подключенный к выходу дифференциатора 13, образует с резистором и диодом дифференциатора 13 дифференцирующую цепь, формирующую по отрицательному перепаду выходного напряжения U5 порогового элемента 12 на выходе дифференциатора 13 импульс напряжения U8 с уровнем логического "0" для запуска одновибратора 27. В случае размыкания клемм 14 и 29 и соединения клеммы 30 с клеммой 23 устройство трансформируется в систему контроля и регулирования уровня жидкости со спокойной ее поверхностью с использованием его первого и второго выходов, которыми являются соответственно выходные клеммы 20 и 21. Когда клемма 14 и клемма 29 разомкнуты, а клемма 30 отключена от клеммы 23, т.е. клеммы 14, 29, 30 находятся в отключенном состоянии, устройство трансформируется в сигнализатор контроля верхнего уровня жидкости с использованием третьего выхода устройства или в сигнализатор контроля нижнего уровня жидкости с использованием четвертого выхода устройства. Причем программирование функциональных возможностей устройства осуществляется простым способом без изменения его конструкции путем замыкания или размыкания клемм 14 и 29 и подключения клеммы 30 к клемме 23 или отключения ее от клеммы 23 при электромонтаже на объекте эксплуатации. На фиг.1 схема устройства изображена в таком состоянии, при котором его функциональные возможности соответствуют функциональным возможностям сигнализаторов контроля верхнего или нижнего уровня жидкости, когда выводы программирования 14, 29, 30 отключены.

Для лучшего представления конструкции устройства и особенностей его конструктивного исполнения и применения на объекте эксплуатации, обеспечивающих расширение функциональных возможностей устройства и улучшение его эксплуатационных характеристик, ниже приводятся некоторые пояснения.

Выше было отмечено, что конструктивно предлагаемое устройство выполнено в виде одного функционального узла, например, в цилиндрическом корпусе (см. фиг.2, фиг.3). На одном торце корпуса, являющемся рабочим торцом устройства, установлен конусный торец держателя 2 с установленными на нем первыми концами сигнальных и общего электродов 31, 32 и 33 датчика 1. На другом торце корпуса заделан первый конец соединительного кабеля определенной длины, на другом конце которого произведен монтаж кабельного соединителя, например, со штыревыми контактами. Монтаж соединителя устройства производится с помощью ответного соединителя (на фиг.1, фиг.2, фиг.3 не показан) с контактами типа "гнездо", установленного на объекте эксплуатации. С помощью этого соединителя производится сочленение устройства. На его задней стороне производится монтаж электрических цепей напряжения питания, монтаж проводов для подключения к выходам устройства внешних нагрузок и электрических цепей для клемм 14, 29, 30 программирования.

В случае соединения клемм 14, 29 между собой и подключения клеммы 30 к клемме 23, например, методом пайки на ответной части соединителя устройства оно функционирует как система контроля и регулирования уровня жидкости в режиме контроля уровня жидкости и поддержания его на фиксированной высоте со взволнованной ее поверхностью. При этом используются клеммы 20 и 21, являющиеся первым и вторым выходами устройства, а клеммы 23 и 24 в качестве третьего и четвертого его выходов для управления внешними нагрузками не задействуются и используются как контрольные выводы для тестирования работы устройства или для размножения сигналов с выходов повторителей 17 и 22 для нужд других потребителей этих сигналов на объекте эксплуатации. Вместе с тем выходная клемма 23, являющаяся третьим выходом устройства, одновременно используется вместе с клеммой 30, являющейся третьим выводом программирования, для программирования функциональных возможностей устройства.

При разомкнутых клеммах 14, 29 и подключенной клемме 30 к клемме 23 устройство функционирует как система контроля и регулирования уровня жидкости в режиме контроля уровня жидкости и поддержания его на фиксированной высоте со спокойной ее поверхностью. При этом используется первый и второй выходы устройства, а выходные клеммы 23 и 24 в качестве третьего и четвертого выходов устройства для управления внешними нагрузками не задействуются и используются как контрольные выводы для тестирования работы устройства или для размножения сигналов с выходов повторителей 17 и 22 для нужд других потребителей этих сигналов на объекте эксплуатации.

Когда необходимо управлять промышленными насосными установками через электромагнитный пускатель с двумя обмотками управления на его выключение и включение, задействуются одновременно соответственно первый и второй выходы устройства. В случае управления насосной установкой с помощью одного электромагнитного реле с одной обмоткой управления, то используется для ее управления только второй выход устройства, который включает или выключает электромагнитное реле.

При разомкнутых клеммах 14 и 29 и отключенной клемме 30 от клеммы 23 устройство трансформируется в сигнализатор контроля верхнего уровня жидкости, когда используется третий выход устройства, или в сигнализатор контроля нижнего уровня, когда используется четвертый выход устройства, а первый и второй выходы устройства, которыми являются выходные клеммы 20 и 21, для управления внешними нагрузками не задействуются.

Рассмотрим работу устройства в четырех различных режимах: в режиме поддержания уровня жидкости на его фиксированной высоте со взволнованной поверхностью жидкости, в режиме поддержания уровня жидкости на его фиксированной высоте со спокойной поверхностью жидкости, в режиме сигнализатора контроля верхнего уровня жидкости и в режиме сигнализатора контроля нижнего уровня жидкости.

1. Работа устройства в режиме поддержания уровня жидкости на его фиксированной высоте со взволнованной поверхностью жидкости.

В этом режиме могут использоваться вертикальный или горизонтальный способы монтажа устройства в открытых и закрытых резервуарах, стенки которых могут быть выполнены из токопроводящего или диэлектрического материала. При этом устройство 37 устанавливается на объекте эксплуатации в вертикальном или в горизонтальном положениях (см. фиг.2, фиг.3). Устройство может применяться в этом режиме в условиях неограниченного или ограниченного пространства монтажной зоны, когда объектом эксплуатации устройства являются резервуары с большими и малыми габаритными размерами. Клеммы 14 и 29 при этом замкнуты между собой, а клемма 30 подключена к клемме 23. В этом случае используются первый и второй выходы устройства, а его третий и четвертый выходы для управления внешними нагрузками не задействуются.

При подаче в момент времени t_o на устройство напряжения питания в блоке 16 происходит заряд конденсатора через переход эмиттер-база транзистора n-p-n типа (см. фиг.1). При этом транзистор блока 16 открывается, и через его переход коллектор-эмиттер подается на S-вход триггера 15 импульс напряжения U1 с уровнем логического "0" (см. фиг.4). В результате на первом и втором выходах триггера 15 и соответственно на первой и второй выходных клеммах 20 и 21 устанавливаются напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно. При этом светодиод блока индикации 18 гаснет, а светодиод блока индикации 19 засвечивается. После окончания заряда конденсатора блока 16 его транзистор закрывается и в дальнейшем на работу схемы устройства не влияет, так как его база подключена через резистор к общей "земле" схемы устройства. После чего на выходе блока 16 и на S-входе триггера 15 устанавливается напряжение U1 с уровнем логической "1". При этом через резистор дифференциатора 13 на его выходе и входе одновибратора 27 устанавливается напряжение U8 с уровнем логической "1". Одновременно на выходе одновибратора 27 устанавливается напряжение U9 с уровнем логического "0". Вместе с тем мультивибраторы 3, 4 переходят в режим генерации электрических колебаний, так как в исходном состоянии в резервуаре 35 контролируемая жидкость 36 отсутствует, и электроды 31, 32, 33 датчика 1 находятся в осушенном состоянии. Выходные импульсные напряжения мультивибраторов 3 и 4 подаются через конденсаторы 5 и 6, регуляторы 7 и 8 на входы детекторов 9 и 10 соответственно. Амплитудные значения импульсных напряжений с выходов мультивибраторов 3 и 4 преобразуются соответственно детекторами 9 и 10 в постоянные напряжения с уровнями логической "1" и с их выходов подаются на входы пороговых элементов 11 и 12 соответственно. Под действием этих напряжений последние переключаются в такие устойчивые состояния, при которых на их прямых и инверсных выходах устанавливаются напряжения U3, U6 и U2, U5 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0". В результате на выходах повторителей 17 и 22 устанавливаются соответственно напряжения U4 и U7 с уровнями логического "0", а на входе дифференциатора 13 - напряжение U3 с уровнем логической "1". Наряду с этим на J-входе и К-входе триггера 15 с прямого выхода порогового элемента 12 и выхода повторителя 17 устанавливаются напряжения U6 и U4 соответственно с уровнями логической "1" и логического "0". Такое сочетание логических сигналов на J-входе и К-входе триггера 15 подтверждает его исходное состояние, при котором на его инверсном и прямом выходах установлены напряжения U10 и U11 с уровнями логического "0" и логической "1" соответственно. После чего светодиод блока 18 индикации продолжает находиться в погашенном состоянии, а светодиод блока 19 индикации в засвеченном состоянии. При этом с прямого выхода триггера 15 через выходную клемму 21 подается напряжение U11 с уровнем логической "1" на управляющую обмотку включения (на фиг.1 она не показана) электромагнитного пускателя насосной установки. После чего начинается заполнение резервуара 35 жидкостью 36, и контролируемый уровень жидкости в резервуаре 35 начинает подниматься вверх.

В момент времени t₁ происходит омывание жидкостью 36 электродов 32, 33 датчика 1. В результате ч