Емкостный измеритель уровня жидкостей

Емкостный измеритель уровня жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

лат

Союз Совет ик

Соцналистическнк

Увслублик

АНИЕ

ЕТЕНИЯ

СВ ИТЕЛЬСТВУ и>79849 1 к авт. сеид-ау

76 (21) 2389829/18-10 вки М (511М. К.З

G 01 F 23/26

Государственный коинте

СССР по дмаи нзобретеннй н открытий

Опубликовано 230181, Бюллетень " 93

Дата опубликования описания 2 30181 (S3) УДК 681.128.63 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Н. Аксенов, Н.М. Курносов, Г.З. Солганик, В.Ф. Серов и А.И. Троегубов

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.

Известны емкостные уровнемеры, содержащие измерительный и компенсационный датчик, включенные в измерительный мост, питающийся от высокочастотного генератора $1$ .

Однако эти устройства не обладают высокой точностью измерения и стабильностью в широком диапазоне изменения свойств контролируемой среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является емкостной уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, выполненный в виде симметричного мультивибратора, усилитель постоянного тока и преобразователь емкости в напряжение, включающий в. себя коммутирующие элементы, источник стабилизированного постоянного напряжения и эталонные конденсаторь 2 .

Однако известный уровнемер характеризуется недостаточной надежностью и помсхоус-.ойчивостью.

Цель изобретения — повыаение надежности и помехоустойчивости.

Поставленная цель достйгается тем, что емкостной измеритель уровня жидкостей дополнительно снабжен коммутирующим элементом, синхронным детектором и вторым эталонным конденсатором, причем измерительный

10 датчик и первый эталонный конденсатор соединены последоватсльно и включены между двумя коммутирукщими элементами, подключенными к источнику стабилизированного постоянного

15 напряжения, компенсационный датчик и второй эталонный конденсатор также соединены последовательно и включены между двумя другими коммутирующими элементами, подключенными к выходу

20 усилителя постоянного тока, управляющие входы коммутирующих элементов попарно соединены между собой и подключены к разным выходам тактового генератора, а синхронный. детектор включен между преобразователем емкости в напряжение и входом усилителя,при этом измерительный вход синхронного детектора через весовые резисторы подключен к эталонным конден

30 саторам.

798491

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства;на фиг. 2 — эпюры напряжения в различных точках измерительной схемы.

Устройство содержит датчик 1, включающий измерительный датчик 1 компенсационный датчик 1, преобразователь 2 емкости в напряжение, тактовый генератор 3, выполненный в виде симметричного мультивибратора, синхронный детектор 4 и усилитель постоянного тока 5.

Преобразователь 2 содержит чЕтыре коммутирующих элемента 6-9, представляющих собой электронные ключи,причем управляющие входы элемечтов 6-9, а также 7 и 8 соединены между собой и подключены к разным выходам генератора 3.

Измерительный датчик и эталонный конденсатор 10, емкость которого равна начальной емкости измерительного 20 датчика, включены между коммутирующими элементами 6 и 7, а их общая точка через весовой резистор 11 подключена ко входу синхронного детектора 4, к которому через весовой ре- 5 зистор 12 подключена средняя точка другого емкостного делителя, включенного между элементами 8 и 9 и составленного компенсационным датчиком и эталонным конденсатором 13, емкость которого равна начальной емкости компенсационного датчика.

Синхронный детектор 4 выполнен на одном транзисторе, коллекторная цепь которого подключена к выходу мультивибратора, а эмиттерная цепь— ко входу усилителя постоянного тока 5.

Устройство работает следующим образом.

Управляющие сигналы с генератора поступают одновременно на два ком- 40 мутирующих элемента, поэтому в один полупериод закрыты элементы б и 9 и соответственно измерительный датчик подключается через зарядное сопротивление к источнику постоянного 4 напряжения Uq, эталонный конденсатор 13 — к выходу усилителя, а элементы 7 и 8 открыты. Компенсационный датчик и эталонный конденсатор

10 подключены к общей шине измерительной схемы, которая, в частном случае, может быть заземлена и напряжение, образующееся при этом на компенсационном датчике и конденсаторе 10,подается на вход синхронного детектора.

В следующий полупериод закрыты коммутирующие элементы 7 и 8,а б и 9 открыты, и сигнал на входе детектора снимается с измерительного датчика и конденсатора 13. бО

Такой режим работы преобразователя приводит к появлению импульсного сигнала в средних точках 14 и 5 емкостных делителей, которые подаются на вход синхронного детектора. 65

В исходном состоянии, при отсутствии уровня в измерительном датчике, его емкость С равна емкости Car напряжения в точке 14, существующие в разные моменты времени, также равны между собой (за исключением моментов переключений), и на входе детектора сигнал равен нулю, выходное напряжение усилителя постоянного тока также равно нулю.

При появлении жидкости в объекте контроля емкость измерительного датчика растет, т.е. С -С А0, в точке

14 появляется импульсный сигнал разбаланса, причем амплитуда импульсов определяется величиной Uo и соотношением Сн и C 0 . Этот сигнал вызывает появление на выходе синхронного детектора постоянного напряжения, которое усиливается усилителем. Выходное напряжение усилителя, питая коммутирующие элементы 8 и 9, вызывает появление импульсного сигнала в точке 15, величина которого определяется выходным напряжением усилителя и соотношением емкости компенсационного датчика и эталонного конденсатора 13, но который существует в другой полупериод. Это напряжение, поступая также на вход детектора, складывается с учетом весовых сопротивлений с сигналом, поступает с первого делителя и вызывает уравновешивание всей измерительной схемы.

Изменение диэлектрической проницаемости контролируемой среды вызывает увеличение амплитуды импульсноro сигнала и в точке 14, и в точке

15, поэтому результирующий сигнал на входе детектора практически не меняется, и выходное напряжение усилителя также не меняется, зависит только от величины уровня и может служить выходным сигналом всего измерительного устройства.

Синхронный детектор отрабатывает только тот сигнал, который синфазен с синхронизирующими напряжением.

Если сигнал на выходе не совпадает во времени с синхронизирующим сигналом, напряжение на выходе детектора равно нулю.

Такой режим работы детектора и его включение между преобразователем емкости в напряжение и усилителем уменьшает "возбудимость" измерительной схемы и увеличивает ее помехоустойчивость.

Формула изобретения

Емкостной измеритель уровня жидкостей, содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, выполненный в виде симметричного мультивибратора, усилитель постоянного тока и преобразователь емкости в напряжение, включаю798491 щий в себя три коммутирующих элеI мента, источник стабилизирующегО постоянного напряжения и эталонный. конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости, он дополнительно снабжен одним коммутирукщим элементом, синхронным детектором и вторым эталонным конденсатором, причем измерительный датчик и первый эталонный конденсатор соединены последовательно и включены между двумя коммутирующими элементами, подключенными к источнику стабилизированного постоянного напряжения, компенсационный датчик и второй эталонный конденсатор также соединены последовательно и включены между двумя другими коммутирующими элементами, подключенными к выходу усилителя постоянного тока, управлякщие входы коммутирующих элементов попарно соединены между собой и подключены к разным выходам тактового генератора, а синхронный детектор включен между преобразователем емкости в напряжение и входом усилителя, при этом измерительный вход синхронного детектора через весовые резисторы подключен к эталонным конденсаторам.

Источники иифермацни, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свьщетелъство СССР

9 200799, кл. G 01 F 23/26, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 435459, кл. G 01 F 23/26, 1972 (прототип).

798491 си ююмурр Tf

Усг

Вторите„а" м с„эС лвож юл ае U onne mope T4

8 ra se. 3

Составитель Т. Иноземцева

Редактор С. Патрушева Техред И.Асталош Корректор Г. Решетник

Заказ 10005/48

Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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