Преобразователь уровня Советский патент 1984 года по МПК G01F23/16 

1 1 Изобретение относится к пищевой промьюшенносги и может быть использовано в устройствах для автоматичес кого контроля и регулирования техно,логических процессов, например давления, уровня, усилий и т.д. известен пневматический компенсационный силоизмеритель, содержащий устройствб пневмосиловой компенса- . ции, снабженное втулкой и конической пружиной для настройки на верхний предел измерения, а также элементы установки нуля, выполненные в виде регулировочного винта и пружины, обеспечивающей заданный первоначальный силовой сдвиг на силовоспринимающем штоке 1. Недостатками известного силоизмерителя являются отсутствие элементов, корректирующих нелинейность ста тической характеристики, а также отсутствие возможности дистанционной установки нуля и верхнего предела , измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительный преобразователь давления агрессивных сред, .который содержит элементы установки нуля, верх него предела измерения и устройство пневмосиловой компенсации, снабженное установленным на выходе пневмоповторителем, а на входе - двумя сообщающимися герметичными камерами заполненными несжимаемой жидкостью, в одной из которых установлена кбнтактируЮ51ая с контролируемой средой защитная мембрана, а в другой - чувствительный элемент. Устройство пнев мосиловой компенсации вьтолнено в вИ де рычажного механизма сравнения, со держащего двуплечий рычаг, установленньй на жестком основании, и паз в основании, вдоль которого смещается крепление сильфона обратной связи. Элементы установки нуля преобразователя расположены непосредственно на основании и через ходовой винт, гайку и пружину взаимодействуют с рычагом С 3. Недостатком известного преобразователя также является отсутствие элементов, компенсирующих нелинейность статической характеристики. Цель изобретения - повьшение точности преобразования. Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержа- 72 щнй измерительную камеру, взаимодействующую с контролируемой средой через защитную мембрану, связанную с входной камерой устройства пневмосиловой компенсации посредством рабочей жидкости, элементы установки нуля и верхнего предела измерения устройства пневмосиловой компенсации, выход которого подключен к пневмоповторителю и источнику питания, дополнительно снабжен масштабным преобразователем, состоящим из задатчика стабилиздаованного давления воздуха, двух дроссельных сумматоров, вьтолненных на регулируемых пнезмосопротивлениях, и элемента сравнения, собранного по схеме пневмоусилителя с единичной отрицательной обратно, связью, вход элемента сравнения подключей к выходу пневмоповторителя, а выход - к первому из входов каждого дроссельного сумматора, второй вход одного из сумматоров соединен с атмосферой, а его выход - с положительной управляющей камерой элемента сравнения, выход другого дроссельного сумматора соединен с отрицательной управляющей камерc i элемента сравнения, а его второй вход - с задатчиком стабилизированного давления воздуха. На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя уровня. Преобразователь уровня содержит защитную мембрану 1, контактирующую с контролируемой средой2 и ограничивающую полость камеры 3, сообщающейся с камерой 4 чувствительного элемента устройства 5 пневмосиловой компенсации. Обе камеры заполнены несжимаемой жидкостью. Устройство 5 пневмосиловой компенсации вьтолнено в виде мембранного злеменуа сравнения, содержащего индикатор 6 рассогласования типа соплозаслонка и шток 7, на котором закреплены мембраны 8-12, образующие камеры 13 и 14 смещения, которые через . пневмотумблеры 15 и 16 подключены к пневмозадатчику 17, и камеры 18 и 19 обратной связи, которые через пневмотумблеры 20 и 21 совместно с камерой 22 подключены к нагрузочному пневмосопротивлению 23 и входу пневмоповторителя 24. Выход пневмоповторителя подключен к входу масштабного преобразователя 25. Масштабный преобразователь 25 со держит элемент 26 сравнения, собра ный по схеме пневмоусиллтрля с единичной отрицательной обратной связь вход которого подключен к выходу пн МОповторителя, а выход - к одному входов двух дроссельных сумматоров. Дроссельньй сумматор 27 вьтолнен на регулируемых пневмосопротивления 28 и 29, причем его выход Подключен к камере 30 положительной обратной связи элемента сравнения, а второй вход соединен с атмосферой. Другой дроссельный сумматор. 31 вьтолнен также на регулируемых пневмосопроти лениях 32 и 33, выход сумматора под ключен к камере 34 отрицательной обратной связи элемента сравнения, а второй вход - к задат.чику 35 стаб лизированного давления воздуха. Преобразователь уровня работает следующим образом. При подаче давления питания,если уровень контролируемой среды 2 находится на нулевом отсчете, на выходе преобразователя устанавливается начальное значение выходного сигнала, точная величина которого регулируется с помощью задатчика 17 При увеличении уровня среды гидростатическое давление столба контролируемой среды через защитную мем брану 1 и несжимаемую жидкость в ка мере 3 передается в камеру 4 чувствительного элемента устройства 5 пневмосиловой компенсации. При этом расположенная на штоке 7 заслонка индикатора 6 рассогласования перекрывает сопло и в камере 22 обратно связи устанавливается давление воздуха, пропорциональное уровню,, конт -ролируемой среды. Это давление развивается на нагрузочном пневмосопро тивлении 23, откуда поступает на пневмоповторителя 24. С выхода пневмоповторителя 24 сигнал, усиленный по мощности, пост пает на вход элемента 26 сравнения, 1асштабного преобразователя 25. Элемент 26 сравнения благодаря единичной отрицательной обратнойсвязи работает в режиме алгебраического суммирования входного давления PgbKiC давлениями Pf, .и Рд в камерах 30 и 34 соотв.етственно. Давление Р„ в камеру 30 положи:Телъной обратной связи подводится ч рез регулируемое пневмосопротивление 28 дроссельного сумматора 27 с выхода элемента 26 сравнения. Давление РО в камеру 34 отрицательной обратной связи подводится через регулируемые пневмосопротиБления 32 и 33 с выхода элемента 26 сравнения и пневмозадатчика 35 стабилизированного давления соответственно. При одинаковой глубине обратных связей, охватывающих элемент 26 сравнения, т.е. при равнык значениях проводимостей пневмосопротивлений 28, 29, 32 и 33, изменение давления Р.,,. на выходе преобразователя определяется в основном значением сигнала .При этом имеется, ряд факторов (например, влияениё аэродинамики индикатора 6 рассогласования типа сопло-заслонка, систематическая составляющая погрешности пневмоповторителя 24, наличие утечек воздуха в пневмосоединенияк и т.д.), которые вызывают нелинейность зависимости давления Pg , равного гидростатическому давлению столба контролируемой среды 2. Для существенного уменьшения составляющей погрешности служат дроссельные с 1маторы 27 и 31. Известно, что расходная характеристика пневмосопротивления нелинейна, следовательно, возможно путем соответствующей регулировки дроссельного сумматора получить выпуклую либо вогнутую его статическую выходную характеристику. Причем кривизна статической характеристики зависит от того, какая величина проводимости пневмосопротивленр1й установлена. Это позволяет путем установки пневмосопротивлений, налример, 28 и 29 или 32 и 33 с необходимым значением величины проводимостей получить заведомо заданную кривизну статической характеристики масштабного преобразователя 25, которая по величине и знаку компенсирует нелинейность статической характеристики преобразователя 1ФОВКЯ U целом. Верхний предел измерения преобразователя уровня устанавливается с помощью пневмотумблеров 20 и 21 путем изменения глубины отрицательной обра.тной связи устройства 5 пневмосиловой компенсации, точная величина . . которого регулируется с помощью дроссельных сумматоров 27 и 31 путем изменения глубины обратных связей элемента 26 сравнения.

После точной установки заданного значения верхнего предела измерения не изменясь глубины обратных связей элемента 26 сравнения, можно компенсировать нелинейность статической характеристики преобразователя уровня, например, одновременньм увеличением или уменьшением величин проводимостей пневмосопротивлений 28 и 29 или 32 и 33, т.е. выбрать необходимый участок расходной характеристики регулируемого пневмосопротипл ния.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе уровня содержатся элементы, позволяющие компенсировать нелинейность его статической характеристики, т.е. существенным образом уменьшить систематическую составляющую погрешности, что повышает точнасть преобразователя уровня в целом.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ, содержащий измерительную камеру, взаимодействующую с контро шруемой средой через защитную мембрану, связанную с входной камерой устройства пневмосиловой компенсации посредством рабочей жидкости, элементы установки нуля и верхнего предела измерения устройства пневмосиловой компенсации, внход которого подключен к пневмоповторителю и источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования путем компенсации нелинейности статической характеристики, он дополнительно снабжен масштабным преобразователем, состоящим из задатчика стабилизированного давления возцухау двух дроссельных сумматоров, вывьтолненных на регулируемых пневмосопротивлениях, и Э;аемента сравнения, собранного по схеме пневмоусилителя с единичной отрицательной обратной связью, вход элемента сравнения подключен к выходу пневмоповторителя., а выход - к первому из входов .каждого Дроссельного сумматора, второй вход одного из сумматоров соеди(Л нен с атмосферой, а его выход - с ложительной управляющей камерой элемента сравнения, выход второго дроса сельного сумматора соединен с отрица тЛ тельной управляющей камерой элеменtimA. та сравнения, а «го второй вход - с задатчиком стабилизированного давлеto ния воздуха. CD 4 CD

Н I ЮПП V

а /7