УРОВНЕМЕР Российский патент 1997 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к уровнемерам с электронными преобразователями.

Известны уровнемеры, выполненные на основе генератора с катушкой индуктивности в его цепи (авт. св. N 203962, кл. G 01 F 23/26, 1968; авт.св. N 267108, кл. G 01 F 23/26, 1970).

Недостатком этих уровнемеров является относительно высокая погрешность измерений.

Прототипом изобретения является уровнемер, содержащий генератор с положительной обратной связью на основе транзистора, в эмиттерную и коллекторную цепи которого включены обмотки индуктивности (Борисов А.М. и др. Справочники радиолюбителя-конструктора. Радио-связь, 1983, с. 304-306). Этот датчик является датчиком порогового типа, в котором блокинг-генератор с индуктивной положительной обратной связью, управляющей нарастанием тока базы до насыщения ферромагнитного сердечника. При насыщении трансформация прекращается, обрывается ток базы и ток коллектора, т.е. транзистор переходит в режим отсечки. Рабочая точка транзистора выбирается резистором Р_э таким образом, что с зарядом С_к транзистор вновь откроется и процесс повторяется. Но если в обмотке, подключенной к электродам, и образуется цепь Т₀, то насыщение сердечника штатным током I_k достигнуть не удается и генерация прекращается.

Недостатком этого датчика является сравнительно низкая точность и чувствительность.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Эта цель достигается тем, что в уровнемере, содержащем генератор с положительной обратной связью на основе транзистора, в эмиттерную и коллекторную цепи которого включены обмотки индуктивности, а также сердечник и третью оболочку, сердечник и третья обмотка объединены в один элемент, установленный на подвижном элементе датчика, а две другие обмотки индуктивно связаны между собой и выполнены без сердечников.

Схема датчика преобразователя показана на чертеже и представляет собой высокочастотный (ВЧ) генератор пилообразного тока с положительной обратной связью.

Обмотки L₁ и L₂ индуктивно связаны между собой. Относительно обмотки L₂ с возможностью перемещения установлена обмотка L₃. Все обмотки используются без сердечников.

Цепочка С_эД₁ предназначена для запуска генератора, т.е. для изначального отпирания транзистора.

В зависимости от вида транзистора (вид перехода) меняется полярность включения диода.

Принцип действия преобразователя поясняется следующим образом.

Нетрудно заметить, что генератор (без выходного каскада с обмоткой L₃) построен по схеме усилительного каскада. При запуске генератора с помощью цепочки С_эД₁ на входе, т.е. на обмотке L₁ возникает начальное напряжение, которое усиливается транзисторным каскадом. На выходе, т.е. на обмотке L₂ возникает повышенное (усиленное) напряжение, которое вследствие индуктивной связи возникает на обмотке L₁. Уже повышенное напряжение на обмотке L₁ вновь усиливается и поступает на обмотку L₂, а с нее вновь на обмотку L₁. Таким образом происходит процесс лавинообразного нарастания напряжения. Это т процесс происходит только при наличии индуктивной связи обмотки L₂ с обмоткой L₃, которая в данном случае играет роль сердечника.

Предельная величина напряжения, возбуждаемого на катушке L₂ (предел насыщения) зависит от параметров схемы, величины И питания и расстояния между обмотками L₂ и L₃. Таким образом в собранной схеме это расстояние является единственной переменной величиной, т.е. величина сигнала на обмотке L₂ зависит от удаления или приближения к ней обмотки L₃, на которой этот сигнал возбуждается и через выпрямительный каскад поступает на индикатор в виде постоянного напряжения.

Следовательно, установив обмотку L₃ на подвижном элементе датчика, можно измерять величину перемещения, которое зависит от величины измеряемого параметра.

Поскольку схема построена на ВЧ-генераторе, то неизбежно возникновение частоты. Так как генератор высокочастотный, влияние частотной составляющей будет настолько ничтожным, что на показании выходного прибора это влияние никак не оказывается. Эксперименты показывают линейный характер зависимости выходного сигнала от перемещения (расстояния между обмотками L₂ и L₃).

За счет мультипликативного эффекта расширения изменения выходного сигнала по отношению к изменению расстояния (к перемещению), т.е. к величине измеряемого параметра существенно повышается точность и чувствительность прибора.

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения: уровнемер содержит высокочастотный генератор с положительной обратной связью, выполненный на транзисторе, в эмиттерной и коллекторной цепях которого включены, индуктивно связанные между собой, первая и вторая обмотки без сердечников, третья обмотка без сердечника, установленная на подвижном элементе датчика с возможностью взаимодействия с первой и второй обмотками и подключенная к индикатору. 1 ил.

Уровнемер, содержащий датчик, генератор с положительной обратной связью на основе транзистора, в эмиттерную и коллекторную цепи которого включены соответственно первая и вторая связанные между собой индуктивные катушки, третью индуктивную катушку, индуктивно связанную с первой и второй, и индикатор, отличающийся тем, что генератор выполнен высокочастотным, а датчик снабжен подвижным элементом, на котором установлена третья индуктивная катушка, подключенная к индикатору.