Электроемкостный уровнемер

Электроемкостный уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА НИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских (11)777454

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Доголнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.02.79 (21) 2722956/18-10 (51) М.Кл. 6 01 F 23/26 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 13.12.80

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.128.63 (088.8) (72) Автор изо 6.р етения

Г. Ф. Нестеров

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ЭДЕКТРОЕМКОСТНЫЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня как,неэлектропровод.ных, так и электропроводных жидкостей. Известен электроемкостный уро внемер, содержащий измерительный,и компенсационный емкостные датчики, операционный усилитель, усилитель постоянного тока с двумя линейно-понижающим и линейно-повышающим выхюдами, преобразователь емкости в напряжение постоянного тока, генеjpBTop тактовых импульсов, электронные ключи и источник постоянного .напряжения, у,которого компенсационная емкость и емкость, пропорциональная емкости пустого датчика, включены в цепь обратной, связи операционнаго усилителя 11).

Однако этот уровнемер обладает недостаточной точностью при изменении диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности измеряемой среды в широких пределах, так как значения измерительного и компенсационных токов .вычитаются друг из друга и следовательно полная компенсация,невозможна. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер с цифровым, отсчетом, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, тенератор на операционном усилителе, период выходного .напряжения, которого пропорционален;разности емкости измерительного и компенсационного датчика (2).

Однако этаму устройству присуща недостаточная точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для достижения этого электр оемкостный уровнемер снабжен дополнительными после.довательно соединенными генераторами, селектором длительности, схемой, совпадения, счетчиком со схемой управления и преобразователем кода в емкость, выход которого соединен с,измерительным емкостным дат15 чиком и входам дополнительного генератора, при этом эталонный емкостный датчик через генератор подключен к схеме совпадения.

На чертеже изображена структурная

20 схема устройства.

Электроемкостный уровнемер содержит ,измерительный 1 и эталонный 2 емкостные датчики, два,генератора 3 и 4 на операционных усилителях, селектор 5 длительности на операционном усилителе, схему совпадения

6, счетчик 7 со схемой управления 8, устройство индикации 9.и преобразователь 10 кода в емкость.

Схема работает в автоколебательном реЗо жиме, наступающем при включении источ777454

1 — 2R4 ° С Iп 1+2 —— п

2) 20

25 яя„т 01

l„

= — K —.-"1, — =K х

1, .,-,.Dl9

С,.+С пкг.= Cп ника питания..Первыи генератор вырабатывает прямоугольные импульсы с длительностью г)

t„==-2R,(Ñ„+ Спяк) In 1 -+ 2 —, (1)

2 где ф— емкость измерительного датчика;

Спкв — выходная емкость преобразователя кода в емкость;

Rn R2, R2 — сопротивления в цепях положительной и отрицательной обратных связей опера ционного усилителя.

Представляя емкость, измерительного датчика, как cyMIMy, включающую емкость затопленной части датчика за висящей от диэлектрической проницаемости .измеряемой среды, и емкость незатопленной части, практически не зависящей от изменения параметров среды, можно записать, что

1„=ЗЯ, С !п 1 —,2 —"

R., 2

+М,(С .+С.к,1. (1+ --"1, - / где ф— емкость затопленной части датчика;

С вЂ” то же, незатопленной части.

Преобразо)ватель кода в емкость .настроен таким образом, что при,любом,значении уровня измеряемой среды выходная емкость преобразователя дополняет емкость, незатопленной части датчика до емкости пустого датчика, т, е.

Поскольку емкость пустого датчика есть величина, не зависящая от диэлектрической проницаемости измеряемой среды, и для конкретной конструкции датчика есть величина, постоянна, то длительность

t„=2R С„. In 1+2 — — 1 2 ( есть также величина постоянная и ее можНо вычесть из длительности измерительного,импульса 1„и с ломощью селектора длительности, в результате чего,на выходе селектора получится импульс, длительность которого пропорциональна, величине затопленной части датчика.

t„— / =t,.=2R С,. In 1+2 — "

Второй генератор вырабатывает импульсы с длительностью где С, — емкость эталонного конденсатораа;

R4, R„, R< — сопропивления в цепях положительной и отр ицательной обратных связей операционного усилителя.

R, 24

При ра венстве — = — отношение дли15 R,, тельности импульса,на:выходе селектора к длительности,имлульса эталонного генератора будет равно

Р., 2R,.C .In 1 —, 2 — ) КС э / >

2R4 C,1п 1+ 2 —

/с

= — — масштабный коэффициент.

Представляя емкость С„и С, через их геометрические размеры:и параметры измеряемой среды, можно записать где е — относительная диэлектрическая проницаемость измеряемой среды;

40 е — электрическая постоянная;

D — диаметр датчика;

d — величина зазора между обкладками датчика;

l„длина затопленной части датчика, 45,. — длина эталонного датчика.

Как .видно из последней формулы, отношение длительностей не зависит от диэлектрической,проницаемости измеряемой жидкости:и величины зазора между обклад50 ками датчика, оно зависит только от отношения длины затопленной части датчика к длине эталонного конденсатора. Таким образом, эталонный конденсатор служит мерой, с помощью которой измеряется уровень

55 гкидкостh.

Дальше .импульсы 1,„и 1, .поступают че рез схему совладения на счетчик импульсов.

За время на счетчик пройдет количество

t,. э импульсов, равное отношению —, т. е. значению измеряемой величины.

Схема управления счетчиком,необходима для установки времен и ;индикации и сброса счетчика в ноль в начале каждого цикла, Синхронизация работы схемы управ777454 чз о р м у л а,и 3 о б р е т е н и я

Составитель Т. Иноземцева

Техред И. Заболотнова

Корректор С. Файн

Редактор Е. Гончар

Зэказ 1476/1479 Изд. № 546 Тираж 810 Подписное

КПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тнп. Харьк. фил. пред. «Патент», ления осуществляется импулысами с первого генератора, Измеренное счетчиком кол ичество импульсов индицируется цифровыми индикаторами. Одновременно выходной код поступает в преобразователь кода в емкость, величина выходной емкости которого участвует в следующем цикле ызмерений.

Электроемкостный уровнемер, содержаш1ий измерительный и эталонный емкостные . датчики, генератор,и схему индикации, о т.л ич а ющи и с я тем, что, с .целью повы.шения точности измерения, он снабжен дополнительнь1ми последовательно соединенными генераторами, селектором длительности, схемой совпадения, счетчиком со схемой управления .и преобразователем кода в емкость, выход которого соединен с измерительным емкостным датчиком и входом дополнительного генератора, при этом эталонный емкостный датчик через генератор подключен .к схеме совпадения.

Источники информации, атринятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 435459, кл. G О1 F 23/26, 1972.

16 2. Авторское свидетельство СССР № 573721, кл. G 01 F 23!26, 1977 (прототип) .