Автогенераторный сигнализатор уровня заполнения Советский патент 1985 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к устройствам для сигнализации уровня жидкостей и может быть использовано для сбора информации о заполнении электропроводными жидкостями различных е1мкостей, в частности на предприятиях винодельческой промышленности. Известен сигнализатор уровня электропроводящих жидкостей, содержащий автогенератор, собранный на транзисторе, колебательный контур которого индуктивно связан с цепью датчика кондуктометрического типа. При достижении заданного уровня жидкости через электроды кондуктометричёского датчика начинает протекать ток, в контур автогенератора вносится сопротивление, в результате чего происходит срыв генерации . Изменение режима автогенератора приводит к изменению коллекторного тока транзистора, достаточного для срабатьшания реле pj . Однако устранение процесса электролиза контролируемой жидкости и кор родирования контактных электродов Известным сигнализатором возможно только в случае контроля таких жидкостей, которые не образуют на поверхности датчиков электропроводной пленки, как это имеет место для виноматериалов. В случае образования электропроводных пленок на датчиках сигнализатор будет постоянно находиться в режиме срыва генерации, что практически приводит к его неработоспособности. Известно устройство (отмечающее изменение состойния материалов, в частности заполнение резервуаров), содержащее автогенератор с датчиком в колебательном контуре, включенном в цепь сетки. Устройство работает как электронное реле при срыве коле баний автогенератора в момент запол нения датчика контролируемой средой за счет внесенного в контур комплек ного сопротивления. Достоинством устройства является его высокая чув ствительность и использование двух обмоточного электромагнитного реле, одна обмотка обтекается анод ным, а другая - сеточным током 2, Однако в условиях контроля уроЪня заполнения виноматериалов при обраэовании электропроводной пленки на поверхности датчика известное устройст во имеет малую надежность, так как из-за влияния электропроводной пленки автогенератор постоянно будет находиться в режиме срыва генерации. Известен электронный датчик уровня, содержащий автогенератор, в резонансный контур которого включены датчик и дополнительньй реактанс в виде управляемого дросселя, управляемый сигналом низкой частоты. Под действием изменений контролируемой среды происходит срыв или возбуждение колебаний автогенератора. Изменение дополнительного реактанса, управляемого низкочастотным сигналом в виде прямоугольньЬс импульсов, приводят к возникновению циклов срыва и возбуждения колебаний автогенератора. На выходе устройства включен детектор и интегратор. Выходной сигнал пропорционален доле цикла, соответствующего возбужденному состоянию автогенератора. Использование интегратора является достоинством устройства З . Недостатком устройства является его неработоспособность в случае контроля виноматериалов при образовании электропроводной пленки на поверхности датчика. Наиболее близким к предлагаемому является автогенераторньш измерительсигнализатор, содержащий автогенераторньм измеритель, инвертор, передающий автогенератор с антенной и селективный приемник-частотомер. Вихретоковый датчик включен в колебательный контур автогенераторног э измерителя, которьй работает в режиме непрерывной генерации. Амплитудный детектор через элемент задержки времени выделяет сигнал, который управляет величинами сопротивления двух управляемых резисторов, емкости и варикапа, включенных в цепь передающего автогенератора, работающего в режиме прерывистой генерации. К достоинствам данного устройства следует отнести высокую чувствительность по измеряемому параметру (измерения проводятся в непрерывном режиме и на оптимальной частоте) и возможность осуществления ближней телеметрии ptT. Однако данное устройство не решает задачу надежного контроля уровня заполнения (в случае контроля виноматериалов) при образовании электропроводной пленки (с переменной толщиной) на поверхности датчиков. Цель изобретения - повышение надежности контроля уровня заполнения жидкости. Поставленная цель достигается тем что в автогенераторный сигнализатор уровня заполнения, содержащий автогенератор синусоидальных колебаний с вихретоковым датчиком, включенным в колебательный контур нагрузочной цепи, и нелинейным элементом, управляемую резистивно-емкостную цепь автосмещения и передающую антенну, амплитудный детектор и селективный приемник-частотомер, состоящий из последовательно соединенных приемной антенны, узкопрлосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты . и регистратора,введены частотный дете .тор и управляемый резонансньш контур с включенным в него варикапом, при этом резонансный контур подключен к входу нелинейного элемента, а частотный детектор, подключенный к выходу автогенератора, своим выходом соединен с управляющим входом управляемого резонансного контура, вход амплитудного детектора подключен к выходу автогенератора, а его выход соединен с входом управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения, выход которой соединен с нелинейным элементом, при этом резистор управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения имеет логарифмическую характеристику. На фиг. 1.приведена блок-схема автогенераторного сигнализатора уров ня заполнения; на фиг, 2 - изменения параметров режима автогенераторного измерителя в зависимости от изменений электропроводности j контролируемого объекта, влияющей на эквивалентное сопротивление автогенератора Автогенераторный сигнализатор уровня содержит автогенераторный измеритель 1, амплитудный детектор 2, частотньй детектор 3 и селективный приемник-частотомер 4. Автогенератор ньй измеритель бран на нелинейном элементе 5 и содержит колебательньш контур 6 с вихретоковым датчиком, цепь 7 управляемого автосмещения, в которую включен управляемьй резистор с логарифмической характеристикой, корректирующий резонансный контур 8 с включенным в него варикапом, и переДаюцую антенну 9. Селективный приемник-частотомер 4 содержит приемную антенну 10, узкополосньш фильтр 11, усилитель 12, фильтр 13 низких частот и регистратор 14. Выход амплитудного детектора 2 соединен с управляющим входом управляемой цепи 7 автосмещения, а выход частотного детектора 3 подключен к управляющему входу корректирующего контура 8. Автогенераторньй сигнализатор уровня заполнения работает следующим образом. До заполнения ближней зоны электромагнитного поля вихретокового датчика колебательного контура 6 автогенераторный измеритель 1, работаю1ций в режиме непрерьшных Колебаний,, настраивается таким образом, чтобы его рабочая точка находилась на квазилинейном участке статической характеристики (в области больших значений эквивалентного сопротивления R) . В случае отсутствия электропроводной пленки на поверхности датчика эта точка соответствует начальному значению (фиг. 2а), при этом постоянная времени сц колебательного контура с вихретоковым датчиком 6 больше постоянной времени t. цепи автосмещения, т.е. « Сс что обеспечивает режим непрерьшной генерации . Наличие на поверхности датчика электропроводной пленки приводит к снижению величины Rg за счет умень- шения добротности колебательного контура из-за внесенного пленкой активного сопротивления, а также к уменьшению постоянной времени колебательного контура, что уменьшает неравенство 3 УСС . Величина зоны уменьшения ,-Rg (фиг. 2а) пропорциональна электропроводности пленки на поверхности датчика и является величиной переменной. В момент заполнения поля датчика контролируемой средой добротность колебательного контура 6 резко падает, уменьшая э автогенератора, и на выходе амплитудного детектора 2 возникает сигнал,- воздействующий на управляющий резистор цепи 7 автосмещения, увеличивая его значение по логарифмическому закону. За счет внесенного активного сопротивения уменьшается постоянная време-) колебательного контура 6, а за счет увеличения активного сопроивления цепк 7 увеличииаотся постоянная времени цепи автосмещения. Эт приводит к резкому переходу автогенератора в режим прерывистой генера ции, так как 1) становится значител но больше, чемC|j , т.е. | J у. На селективный приемник-частотомер 4 через антенны 9 и 10 поступают импульсы прерывистой генерации, которые после узкополосного фильтра 11, усилителя 12 и фильтра 13 низкой ча тоты подаются на регистратор 14, си налиэнруюр ий о моменте заполнения уровня жидкости. Так как значение в личины Rgj( зависит от изменякяцейся электропроводности пленки, то испол зование управляемого резистора с Ло гари4и4ической характеристикой увели чивает надежность работы сигнализатора, так как это приводит к уменьшению чувствительности устройства к электропроводной пленке и повышае чувствительность к полезному сигнал о заполнении уровня. Повышение наде ности осуществляется также путем включения управляемого корректирующего резонансного контура 8 между входом нелинейного элемента 5 и общей шиной устройства. Этот контур настраивается относительно колебательного контура 6 таким образом, чтобы его рабочая точка находилась на правом склоне резонансной характеристики. При увеличении электропроводности пленки увеличивается и ,внесенное реактивное сопротивление вихретокового датчика, несколько понижающее частоту нагрузочного контура. Этот сигнал после частотного детектора 3 подается на управляющий вход корректирующего контура 8, что приводит к изменению настройки корректирующего контура так, что его рабочая уочка перемещается в сторону увеличения амплитуды резонансной характеристики Резонансное сопротивление корректирующего контура увеличивается, вследствие этого переменное напряжение на входе нелинейного элемента 5 также увеличивается. Все это способствует увеличению эквивалентного сопротивления автогенератора и увеличению значения R самым компенсируя влияние увеличения электропроводности пленки в процессе эксплуатации датчика. При заполнении жидкостью ближней зоны датчика частота автогенераторного измерения снижается более резко и уходит за пределы настройки корректирующего контура, внося свой вклад в полез ньш сигнал. Предлагаемый автогенераторный сигнализатор уровня (по.сравнению с базовым прибором, в качестве которого принят сигнализатор уровня заполнения типа СУС-13, вьтускаемый заводом Теплоприбор, исключает влияние увеличения электропроводности пленки на поверхности датчика, т.е. обеспечивает работоспособность сигнализатора уровня в указанных условиях работы.

г

w

t

АВТОГЕНЕРАТОРНЬЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ, содержащий автогенератор синусоидальных колебаний с вихретоковым датчиком, включенным в колебательный контур нагрузочной цепи, и нелинейным элементом. управляемую резистивно-емкОстную цепь автосмещения и передающую антенну, амплитудньм детектор и селективный приемник-частотомер, состоящий из последовательно соединённых приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и . регистратора, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности контроля уровня заполнения жидкости, в него введены частотный детектор и управляемый резонансньй контур с в-ключенным в него варикапом, при этом резонансный контур подключен к входу нелинейного элемента, а частотный детектор, подключенный к выходу автогенератора-, своим выходом соединен с управляющим входом управляемого резонансного контура, вход амплитудного детектора подключен к выходу автогенератора, а его выход соединен с входом управляемой резистивно-емкостной цепи автосмеще- кия, выход которой соединен с нели- нейным элементом, при этом резистор управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения имеет логарифмическую характеристику.

n

13

o

Фиг.1

U

a 3flLIH

и.

A/ Область прерь/биселои генерации Фаг.1 л f 3-f 3H-R9x КЭН Я 3(6) сть непрерывное/ zsHepaLfUt/ кэх яГн 3(6)