Устройство для контроля уровня Советский патент 1985 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к приборам контроля электропроводных сыпучих и жидких материалов, например, руды, по роды, угли, силоса, воды и т. д. и пред назначен, в основном, для работы на предприятиях горнодобывающей, химической, нефтяной промьпиленностях и в сельском хозяйстве. Известно устройство для измерени уровня сьшучих и жидких взрывоопасных сред, основанное на принципе измерения активного сопротивления между электродом датчика и контролируемой взрывоопасной средой, содержащее датчик с измерительным и заземляющим электродами и охранным кольцом, измерительньй блок, связанный с упомянутым датчиком линией связи, исполнительный орган и источник питания В устройстве в измерительный блок входит магнитный усилитель, обмотка возбуждения которого соединена с источником питания, выходная обмотка - ,с входом детектора, подключенного к усилителнэ постоянного тока, к выходу которого присоединен исполнительный орган. Обмотка управления магнитног усилителя соединена одним концом с измерительным электродом датчика, а другим - с охранным кольцом и 1искробезопасным выходом источника питания . Недостатками такого устройства являются сложность, нетехнологичность изготовления из-за наличия магнитного усилителя и низкая чувст вительность. Последнее обусловлено тем, что сопротивление горной массы, уровень которой контролируется в бункере, может достигать нескольких мегаом. Вследствие этого величина тока в искробезопасной цепи обмотки управления магнитного усилителя составляет доли миллиампера, а при наличии утечки между ..измерительным электродом и охранным кольцом из-з наличия токопроводящей пьши шунти рующей обмотку управления, снижается еще в десятки раз. Вследствие этого изменения тока управления, определяющие порог срабатывания из мерительного органа и его чувствительность, недостаточны для надежной работы устройства. Наиболее близким к предлагаемом является сигнализатор, состояп ий из датчика, содержащего измеритель ный и заземляющий электроды и охранное кольцо, измерительного блока, связанного с упомянутым датчиком линией связи, исполнительного органа и источника питания Условием работы устройства является наличие в цепи положительной обратной связи меньшего сопротивления, чем в цепи отрицательной обратной связи. При контакте электрода с контролируемым материалом сопротивление в цепи обратной связи становится значительно меньше, чем В цепи положительной обратной связи компаратора, что приводит к срыву релакса1щонных колебаний, а, следовательно, к срабатыванию сигнализатора. Чувствительность сигнализатора определяется чу1вствит€льностью компаратора и зависит от переходного сопротивления среды между электродами и величины приложенного напряжения. В условиях утечек по поверхности датчика, вызванных слоем пыли и ее увлажнением, сопротивление меледу охранным кольцом и измерительным электродом может снижаться до нескольких десятков килоом. В связи с этим величины сопротивлений в цепи положительной и отрицательной обратной связи компаратора выравниваются, что приводит к ложным срабатываниям устройства для контроля уровня. Кроме того к ложным срабатываниям сигнализатора приводит и напряжение, выравнивающее потенциалы на обмотках положительной и отрицательной обратной связи компаратора, которое наводится в линии связи, подключенной к измерительному электроду и охранному кольцу. Это напряжение, обусловленное ЭДС, находимьпс в линии связи от силовых кабелей, которые, .как прав1 о, располагаются рядом, а иногда и в одном кабеле, значительно превышает измерительное напряжение компаратора. Вследствие этого эксплуатационная, надежность указанного сигнализатора из-за ложных срабатываний не достаточно высока. .Ц.ель изобретения - повышение эксплуатационной надёжности путем ис1спючения ложных срабатьгоаний от ЭДС, наводимых в линии свйзи, и утечек тока между электродами датчика и охранным кольцом. ; Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля

ровня, состоящем из датчика, содеращего измерительный и заземляющий лектроды и охранное кольцо, измеительного блока, связанного с датчиком линией связи, исполнительного j органа, и источника питания, измеритель ньй блок выполнен в виде усилитея, вход которого через два детектора, включенных встречно-параллельно, подсоединен к точке соединения jo ограничительного и балластного резисторов, а выход усилителя с исполнительным органом подсоединен через выпрямитель к одному полюсу источника питания, соединенного с другим f5 концом балластного резистора, вход усилителя через шунтирующий диод, подключе ньш анодом к другому полюсу источника питания, соединен через один конец линии связи с охранным JQ кольцом и через диод - с заземляющим

электродом, при этом другой конец ИНИИ связи, соединенный с ограничительным резистором, подключен к измерительному электроду, а точки соеди- 25 нения диодов и резисторов, образующих два детектора, соединены через конденсаторы с анодОм шунтирующего иода.

На чертеже приведена принципиаль- зо ная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из датчика, содержащего измерительный 1 и заземляющий 2 электроды и охранное кольцо 3, измерительного блока, который свя-. зан с упомянутым датчиком линией 4 и 5 связи, исполнительного органа 6и источника 7 питания.

Измерительньй блок выполнен на усилителе 8, выход которого с испол- о нительным органом 6 через выпрямитель, составленный из диода 9 и конденсатора 10, подключен до балластного резистора 11. А вход усилителя 8, защунтированный диодом 12, через блок, сравнения токов подключен после балластного резистора 11, к которому через ограничительный резистор 13 присоединена линия 4-5 связи связанная с измерительным электродом 1 gn и охранным кольцом 5, которое через диод 14 подключено к земле.

Блок Сравнения токов состоит из двух цепей измерения. Одна составлена из резистора 15, диода 16 и кон- 55 денсатора 17, а другая - и.з резисто- . ра 18, диода 19 и конденсатора 20. При этом диоды 16 и 19 включены между собой встречно. Конденсаторы 17 и 20 соответственно через резисторы 15 и 18 подключены к входу усилителя 8. Параллельно измерительным цепя подключены стабилитроны 21 и 22, которые соединены между собой встречно

Устройство для контроля уровня . работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда нет контакта измерительного электрода 1 с материалом, уровень которого контролируется в емкости, через вход усилителя протекает разность токов, пропорциональньт a sглитyдным значениям полуволн напряжения источника 1 питания. Эта разность токов, котог ая определяется соотношением сопротивлений резисторов 15 и 18, запирает вход усилителя 8. Поэтому усилитель 8 закрыт, исполнительный орган 6 обесточен. По мере заполнения емкости замыкается цепь тока через диод 14, землю, электрод 2, контролируемьш материал, измерительный электрод 1, ограничительный резистор 13, балластный резистор 11 и источник 7 питания. Вследствие этого в проводящий диодом 14 полупериод на.-f, пряжения на измерительной цепи, которое определяется соотношением между {соцротивлением балластного резистора 11 и сопротивлением параллельной цепи, состоящей из сопротивления контролируемого материала и резистора 15, уменьшается (сопротивлением ограничительного резистора 13, которое в десятки раз меньше, можно пренебречь) . Вследствие этого уменьшается ток, протекающий через диод 12, резистор 15 и диод 16. При этом, ток, протекающий в полупериод нашряжения источника 7, когда диод 14 закрыт, остается неизменным. В результате разность токов через вход усилителя 8 достигает порого6ОГО значения, усилитель открывается, исполнительный орган срабатывает

После снижения уровня контролируемого материала цепь через диод 14 размыкается и устройство приходит в исходное состояние. Утечки тока из-за наличия токопроводящей пыли между охранным кольцом 3 и измерительным электродом 1 не могут, привести к ложным срабатываниям устройства. Это обусловлено тем, что снижение напряжения на линии 4-5 связи, вызванного появлением сопро

тпв.поиня между электродом 1 и охранным кольцом 3, происходит в оба папупериода напряжения источника 7. Следовательно, соотношение между точками через вход усилителя 8 будет оставаться неизменным,, так как оно определяется лишь соотношением между сопротивлениями резисторов 15 и. 18 и не зависит от .напряжения на линии связи. Цо этой же причине возникновение на линии связи 4-5 сигнала помехи, вызванного наводкам от силовых кабелей, не оказывает влияния на точность работы устройства. Действительно, напряжение, обусловленное ЭДС, наводимых в линии связи, прикладываются к двум измерительным цепям, точность работы которых не зависит от величины приложенного напряжения, а определяется только соотношением сопротивлений резисторов 15 и 18.

Утечки тока между охранным кольцом 3 и заземляющим электродом 2 также не могут вызвать ложные срабатывания устройства, так как они в ; контролируемый полупериод напряже30

ния, когда диод 14 открыт, шунтируются последним. В случае, когда линией 4-5 связи служат контрольные жилы, расположенные в одном кабеле с силовыми жилами, при повреждении кабеля возможно появление в линии связи рабочего напряжения. Это напряжение способно вызвать повреждение элементов устройства для контроля

уровня. Для зашиты элементов устройства от повреждений между линией 4-5 связи и измерительными цепями подключен ограничительный резистор 13, к которому параллельно указанным

измерительным цепям присоединены встречно включенные стабилитроны

21и 22. При этом стабилитроны 21 и «

22вместе с балластным резистором 11 обеспечивают искробезопасность

цепей линии 4-5 связи.

Предлагаемое устройство позволяет Упростить и повысить помехоустойчивость работы для контроля уровня жидких и сьтучих сред, а,

следовательно, повысить его эксплуатационную надежность.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ, состоящее из датчика, содержащего измерительный и заземляю щий электроды и охранное кольцо, измерительного блока, связанного с датчиком линией связи, исполните ного органа и источника питания, отличающе еся тем, что с: целью повышения эксплуатационной надежности путем исключения ложных срабатываний от помех, наводимых в линии связи, и утечек тока между электродами датчика и охранным кольцом, измерительный блок выполнен в виде усилителя, вход которого через два детектора, включенных встречно-параллельно, подсоединен к точке соединения ограничительного и балластного резисторов, а выход усилителя с исполнит.ельным органом подсоединен через выпрямитель к одному полюсу источника питания, соединенного с другим концом балластного резистора, вход усилителя через шунтирующий диод, подключенный анодом к другому полюсу источника питания, соединен через один конец линии связи с охран ным кольцом и через диод - е заземляю1щм электродом, при этом другой конец линии связи, соединенный с ограничительным резистором, подключен к измерительному электроду, а точки соединения диодов и резисторов, образующих два детектора, соединены через конденсаторы с анодом шунтирующего диода.