Тепловой уровнемер Советский патент 1985 года по МПК G01F23/22 

2. Уровнемер п6 , отли™ ч а.ю щ и и с я тем, что в систему отображения введены синхронные RSтриггеры, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора

импульсов, S - входы подключены через формирователи импульсов к воспринимающим пьезоэлектрическим плас|Тинкам, а выходы соединены с входа,и кодопреобразователя.

1.ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и систему отображения, включакяцую кодопреобразователь, соединенный с индикатором, о т личающийс я тем, что с целью повышения надежности в работе, чувствительный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, распределенных по высоте, разделенных теплоизолирукяцими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этсм одна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого выше температуры жидкости, и подключена через .формирователь импульсов к генератору импульсов, а остальные пьезоэлектрические пластинки выполнены из материала. критическая температура которого ниже температуры жидкости и выше температуры газа над жидкостью, и подключены к системе отображения.

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение при измерении уровня раздела жидкихи ra3joo6pa3HHx сред с различными температурами.

Известен термопарный уровнемер, содержащий расположенные по высоте измеряемого уровня термопары, подключенные через селектор к усилителю, к выходу которого подключено управляющее реле, и источник питания, в котором селектор, содержит коммутирунядее реле, индикаторные лампочки, резисторы, конденсаторы задержки, шунтирующие обмотки реле, нормально открытую и нормально закрытую кнопки, при этом один ввод обмотки каждого реле подключен к минусу источника питания через нормально закрытый контакт последующего реле и нормально закрытую кнопку, при этом один вывод обмотки каждого реле подключен к минусу источника питания через нормально закрытый контакт последующего реле и нормально закрытую кнопку, а другой вывод обмотки каждого реле через собственный нормально открытый контакт, индикаторную лампочку, нормально открытый контакт управляющего реле и параллельно .через нормально открытый контакт предыдущего реле, резистор и нормально закрытый контакт управляющего реле подключен к полюсу .источника питания, причем указанный вывод обмртки одного из реле через резистор, нормально открытую кнопку и нормально закрытый контакт управляющего реле дополнительно подключен к полюсу источника ij .

Однако у устройства недостаточная надежность, обусловленная наличием реле, контакты которвж подвержены налипанию.

Известен уровнемер, содержащий ланку цз немагнитного теплоизолируюего материала, установленную в горовине контролируемого сосуда, в коорой на растоянии друг от друга заеланы небольшие пластинки из ферро агнитного материала, а горловина кружена охла5вдающей рубаипсой, в тенке которой против каждой пластинки вмонтированы .индуктивные катушки с сердечниками, .причем зазор между каждой пластинкой и сердечником ка тушки строго одинаков .

Недостатком устройства является невысокая надежность, обусловленная тем, что незначительные изменения расстояния между пластинкой и сердечником, а также температуры катушoки с сердечником вызывают значительное изменение индуктивности катупжи и сигнала на выходе катушки.

Наиболее близким к предлагаемому является термопарный дискретный

s уровнемер, содержащий термопары,распределенные по высоте емкости, ключи, усилитель, генератор импульсов, счетчик и индикатор, который снабжен шинами четных и нечетных термо-пар, триггером Шмидта, времяимпульсным устройством, схемой запрета .и дешифратором, причем концы термопар через ключи, из которых каждые два соседних соединены управлякмцими входами с выходом дешифратора, стояще5го на выходе счетчика, подсоединены к шинам четных и нечетных термопар, последние через ключи, управляющие входы которых связаны со счетчиком, соединены с входом усилителя, выход

0 которого через триггер Шмидта соединен с времяимпульсн;ым устройством,, а выходы времяимпульсного устройства подключены через генератор импульсов, и схему запрета к счетчику,

5 а также непосредственно к счетчику, индикатору и триггеру Шмидта з .

Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная сложностью схемного построения и большим количеством элементов, каждый из которых имеет ограниченную .надежность.

Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе.

5

Поставленная цель достигается тем, что в тепловом уровнемере, со- , держащем чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и- систему отображения,

0 включающую кодопреобразователь, соединенный с индикатором, чувстви- . тельный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок.

распределенных по высоте, разделенных теплоизолирующими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этом одна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого выше температуры жидкости, и подключена через формирователь импульсов к генератору импульсов, а остальные пьезоэлектрические пластины выполнены из материала, критическая температура которого ниже температуры жидкости и выше температуры газа над жидкостью, и подключены к системе отображения.

В систему отображения введены синхронные RS - триггеры, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора импульсов S-входы подключены через формирователи импульсов к воспринимакядим пьезоэлетрическим пластинкам, а выходы соединены с входами кодопреобразователя.

На чертеже показана структурная электрическая схема уровнемера и общий вид чувствительного элемента.

Тепловой уровнемер содержит чувсвительный элемент, выполненный в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, включающего возбуждающую пластинку 1 и воспринимающие пластинки 2-4, разделенных теплоизолирующими пластинками 5-7 и жестко (без люфта) закрепленных между теплоэлектроизоЛирующими пластинками 8-9 при помощи накладок 10-11 и болтов 12-13 с гайками 14-15. Чувствительный элемент устанавливается на стенке емкости 16 с жидкостью 17 Уровнемер снабжен генератором 18 импульсов, формирователями 19-22 импульсов, RS-триггерами 23-25, образукяцими регистр, кодопреобразователем 26 и индикатором 27.

Известно, что для каждого пьезоэлектрического материала существует критическая температура (точка Кюри) , при достижении и превышении которой он теряет пьезоэлектрически свойства. Так для кварца она равна 5ТО°С, а для титаната бария 90°С. Пьезоэлектрические свойства материала восстанавливаются, если его температура становится ниже критической.

Пьезоэлектрические пластинки 2-4 изготавливаются из материала, например ТБ-1, критическая температура которого Т 120 + ниже температуры жидкости Т (например, температура воды в водоотопительных системах 120°С Т Ч50°С) и выше температуры газа над жидкостью Тр.Пьезоэлектрическая пластинка 1 изготавливается из материала, например ЦТС19, критическая температура которого Т(; 290°С, значительно выше температуры жидкости.

Тепловой уровнемер работает следующим образом.

Пусть воспринимающие пластинки 3-4 погружены в жидкость, а восприкимакяцая пластинка 2 находится над жидкостью. При этом пластинка 2 имеет температуру ниже критической и обла0дает пьезоэлектрическими свойствами, . а пластинки 3-4 имеют температуру выше критической и не обладают пьезоэлектрическими свойствами. Пластинка 1 при любом уровне жидкости

5 будет обладать пьезоэлектрическими свойствами, так как ее критическая температура значительно вьвие температуры жидкости.

Генератор 18 импульсов посылает

0 импульсы на вход формирователя 19 импульсов и на синхронизируЪщие входы синхронных RS-триггеров 23-25. Формирователь 19 импульсов формирует импульс напряжения требуемой ампли5туды, который подается на возбуждающую пьезоэлектрическую пластинку 1, которая при этом деформируется (расширяется и сдавливает), деформирует воспринимающие пьезоэлектрические

0 пластинки 2-4. При этом на гранях пластинки 2 возникае.т заряд, а на гранях пластинок 3-4, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами, заряд не возникает. Сигнал с пьезо5электрической пластинки 2 поступает на формирователь 22 импульсов.На выходе формирователя 22 импульсов единичный импульс напряжения. Сигналы с выходов формирователей 20-22 импульсов поступают на З-выходы синх0ронных RS-триггеров 23-25, на триггеры 23 и 24 - нулевой, а на триггер 25 - единичный. В это же время на входы синхронизирующих импульсов триггеров будут поступать единичные

5 сигналы от генератора.18 импульсов. Триггеры 23 и 24 перейдут в нулевое состояние, триггер 25 в единичное. После этого импульс, посылаемый генератором 18, кончается. Пластинка

0 1 и пластинки 2-4 возвращаются в исходное состояние и заряд на гранях пластинки 2 пропгщает.Триггеры 23-25 остаются в таком состоянии до прихода следующего импульса. Код в .ре5гистре из триггеров 23-25 преобразуется с помощью кодопреобразователя 26 так, что на цифровом индикаторе 27 отображается значение уровня жидкости в необходимых единицах измерения. Со следукяцим им0пульсом, посылаемым генератором 18 импульсов, вновь повторяется цикл измерения уровня. При изменении уровня изменится число воспринимающих пластинок, погруженных в жид5i кость и потерявших пьезоэлектрические свойства, а следовательно изменяется код в регистре из триггеров и отображаемое индикатором значение уровня жидкости. Кодовый сигигш с кодопреобразователя 26 может подаваться в цифровые системы контроля и регулирования уровня жидкост Предлагаемый уровнемер имеет высокую надежность, обусловленную 1136022« отсутствием подвижных механических частей и простотой схемной реализации и конструкции. Двоичный характер выходного сигнала упрощает системы контроля и регулирования уров5 ця жидкости. УровнеМе13 может найти широкое применение в народном хо- и. зяйстве для контроля уровня высокотемпературных жидкостей и теплознергетике, химической и пищевой промышленностях.