Изобретение относится к средствам измерения уровня жидкости в промышленных и бытовых резервуарах и используется в качестве первичного измерительного преобразователя в автоматизированных системах контроля и управления.
Известны устройства для контроля уровня жидкости [1-6], содержащие компенсационный и измерительный терморезисторы (или термисторы), мостовую измерительную схему, дифференциальный усилитель, устройство визуального отображения измерительной информации или блок согласования с автоматизированной системой контроля.
Недостатком известных устройств являются низкие чувствительность и достоверность измерений, обусловленные зависимостью процесса измерений от эксплуатационных условий окружающей среды, т.е. всегда необходима значительная разность температур между компенсационным и измерительным термисторами.
Наиболее прогрессивными являются сигнализаторы уровня жидкости, построенные на принципе регистрации резкого изменения электрического сопротивления, вызванного разными коэффициентами теплопроводности термозависимого резистивного элемента в жидкости и газе. Главной отличительной особенностью этих сигнализаторов является эксплуатация термозависимого резистора в нагретом состоянии.
Известно применение термопар для измерения уровня жидкости [7], а также уровня поверхности раздела жидкости и газа при отсутствии какой-либо разности температур между ними. Данное устройство отличается тем, что измерительная термопара в рабочем состоянии всегда нагрета от отдельного источника переменного тока. Термопара, нагретая до 150-200oС, генерирует постоянный ток, который является основным в измерительной цепи равновесного моста, и фиксируется гальванометром. При соприкосновении нагретой в газовой среде термопары с поверхностью нефти, в силу большой теплоемкости, теплопроводности, а главное, за счет скрытой теплоты парообразования термопара мгновенно теряет тепло и остывает. Остывшая термопара прекращает генерировать ток и стрелка гальванометра показывает нуль. Этот перепад настолько резок, что позволяет достоверно определять границу раздела нефть-газ даже при одинаковой температуре нефти и газа.
Недостатками этого устройства являются зависимость чувствительности от типа термопары и использование для нагревания термопары источника переменного тока, что вызывает нестабильность температуры термопары.
Известен тепловой сигнализатор уровня [8], содержащий термозависимый резистивный мост, включающий три постоянных и один термозависимый резисторы, источник питания, дифференциальный усилитель, компаратор, ключевой элемент и индикатор.
К недостаткам данного теплового сигнализатора уровня относятся ограниченный рабочий диапазон температур, низкие достоверность и быстродействие измерений, отсутствие защиты от воздействия влаги и вибраций, наличие сложной электрической схемы получения, отработки и представления в удобной для пользователя измерительной информации.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является терморезисторный уровнемер жидкости [9], содержащий терморезистор на теплоизоляционной подложке, импульсный источник постоянного тока, полосовой фильтр, микроконтроллер и дисплей. Этот уровнемер принят за прототип. Прототипу присущи те же недостатки, что и аналогам: зависимость рабочего диапазона температур от температуры жидкости и терморезистора, ограниченная достоверность, вызванная импульсным характером источника питания, низкие быстродействие и надежность, обусловленные наличием сложной аппаратуры воспроизведения измерительной информации, отсутствие защиты от воздействия влаги и вибраций.
Задачей изобретения является повышение достоверности и быстродействия измерений, расширение рабочего диапазона температур сигнализатора уровня, увеличение надежности, создание возможности эксплуатации сигнализатора в условиях воздействия влаги и вибраций.
Технический результат достигается тем, что в сигнализаторе уровня жидкости, содержащем термозависимый элемент, источник питания, измерительную цепь и индикатор, источник питания выполнен в виде источника постоянного тока, термозависимый элемент представляет собой термистор, температурная зависимость которого от величины протекающего через него тока дается выражением
Т=кI+Т0,
где Т - температура термистора, oС;
I - ток через термистор, А;
к - коэффициент пропорциональности, oС/А;
Т0 - температура окружающей среды, oС,
измерительная цепь выполнена в виде электронного реле, а печатная плата с электронной схемой измерительной цепи электрически соединена с термистором и размещена в отдельном корпусе со связующим компонентом.
Изобретение обеспечивает более высокий по сравнению с аналогами и прототипом уровень достоверности и быстродействия измерений, а также обеспечивает широкий диапазон рабочих температур тем, что в сигнализаторе уровня жидкости, содержащем термистор, источник питания постоянного тока, расположенный на печатной плате, печатную плату, электрически соединенную с термистором и размещенную в отдельном корпусе со связующим компонентом, термистор постоянно находиться в нагретом состоянии, причем это состояние является рабочим эксплуатационным состоянием термистора. Температура, до которой разогревается термистор, выбирается и определяется исходя из вышеприведенной температурной характеристики термистора. Надежность сигнализатора обеспечивается простотой измерительной цепи, которая представляет собой электронное реле, работающее в элементарном режиме "да" - "нет". Кроме того, изобретение обеспечивает такую практически важнейшую эксплуатационную характеристику изделия, как устойчивость к воздействию влаги, вибраций и ударных механических нагрузок. Это достигается благодаря созданию монолитного единства между печатной платой, электронными элементами, размещенными на ней, и корпусом сигнализатора, которые скрепляются связующим компонентом.
Термисторный сигнализатор уровня жидкости (см. чертеж) содержит корпус 1, размещенную в корпусе печатную плату 2 с источником постоянного тока 3, термистор 4, находящийся вне корпуса 1 и электрически связанный с электронной платой 2 и источником постоянного тока 3, связующий компонент 5, индикатор 6.
Термисторный сигнализатор уровня жидкости работает следующим образом. При включении источника постоянного тока 3 термистор 4 начинает нагреваться до определенной температуры, при этом горит контрольный светодиод индикатора 6. Термистор выходит в рабочий нагретый режим за время не более 11 сек. Температура нагретого термистора в рабочем режиме равна 150oС. По достижении этой рабочей температуры сопротивление термистора изменяется настолько, что цепь электронного реле размыкается и переходит в режим "нет", а светодиод индикатора 6 гаснет. В этом состоянии сигнализатор готов к обнаружению уровня жидкости. При касании жидкостью термистора 4, благодаря разным коэффициентам теплопроводности жидкости и газа (изначально окружавшего термистор), последний резко меняет свое сопротивление, электронное реле мгновенно замыкается и переходит в режим "да", о чем свидетельствует вспыхнувший светодиод индикатора 6.
При опускании уровня жидкости термистор 4 в течение 11 сек возвращается в исходное нагретое рабочее состояние и сигнализатор вновь готов к работе.
Термисторный сигнализатор уровня жидкости разработан и создан в ЗАО НТЦ "КУРС", показал высокую эффективность при простоте конструкции, выпускается серийно в течении 2-х лет.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. GВ 1406873, МКИ G 01 F 23/22, 1975 г.
2. А.с. СССР 678312, МКИ G 01 F 23/22, 1977 г.
3. US 4638288, MKИ G 08 B 21/00, 1987 г.
4. RU 2056099, МКИ А 01 G 25/16, 1994 г.
5. US 5910189, МКИ G 09 F 023/24, 1999 г.
6. RU 18200, МКИ G 01 F 23/24, 2001 г.
7. А.с. СССР 78131, МКИ G 01 F 23/22, 1947 г.
8. А.с. СССР 1723449, МКИ G 01 F 23/22, 1989 г.
9. US 6098457, МКИ G 01 F 23/24, 2000 г.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ И НАГРЕВА ВОДЫ | 2001 |
|
RU2212594C1 |
ТЕРМОСТАБИЛЬНЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2184945C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2006 |
|
RU2336502C2 |
ВОДОСМЕСИТЕЛЬНЫЙ КРАН С БЕСКОНТАКТНЫМ ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ | 2003 |
|
RU2245968C1 |
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ФОРСУНКА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ В САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ | 2000 |
|
RU2196205C2 |
ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2000 |
|
RU2192976C2 |
ТУАЛЕТНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | 2001 |
|
RU2193500C1 |
СМЫВНОЕ ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТУАЛЕТНЫХ СИСТЕМ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | 2000 |
|
RU2184668C1 |
Измеритель СВЧ мощности | 1980 |
|
SU926602A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ (ВАРИАНТЫ) | 2002 |
|
RU2233111C1 |
Изобретение относится к средствам измерения уровня жидкости в промышленных и бытовых резервуарах и может быть использовано в качестве первичного измерительного преобразователя в автоматизированных системах контроля и управления. Устройство содержит корпус, печатную плату с измерительной цепью, источник питания постоянного тока, размещенный на печатной плате, термистор и индикатор. Термистор электрически связан с источником постоянного тока и измерительной цепью. Термистор расположен снаружи, а остальные элементы устройства - внутри корпуса и связаны между собой и корпусом связующим компонентом. Технический результат состоит в повышении достоверности и быстродействия измерений, расширении рабочего диапазона температур сигнализатора уровня, увеличении надежности, возможности эксплуатации сигнализатора в условиях воздействия влаги и вибраций. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
US 6098457 A1, 06.08.2000 | |||
ЗОНД С ВЫСТУПАЮЩЕЙ С ОДНОЙ СТОРОНЫ ГОЛОВНОЙ ЧАСТЬЮ КОРПУСА | 1996 |
|
RU2169907C2 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ | 1993 |
|
RU2069373C1 |
Датчик сигнализатора уровня | 1983 |
|
SU1113678A1 |
ДИАФРАГМА ДЛЯ РЕНТГЕНОТОМОГРАФИИ | 1991 |
|
RU2005415C1 |
DE 19540035 A1, 30.04.1997. |
Авторы
Даты
2003-11-27—Публикация
2001-12-26—Подача