Измерительный канал дискретного уровнемера Советский патент 1985 года по МПК G01F23/26 G01F23/24 

сд

4

сл

со

СХ 1. Изобрете1ше относится к дискретным измерениям уровней различных сред электродными датчиками по электрическому сопротивлению и по электрической емкости и мохсет быть применено в дискретных уровнемерах различных сред и раздела фаз между ними, в условиях передачи сигналов по телефонному кабелю, а также в дозаторах и калибровочных устройствах объема или расхода. Известен дискретный электроемкостнйй уровнемер, который содержит мосты переменного- тока в виде дифференциальных тран форматоров и опорных конденсаторов, причем число мостов равно числу разрядов кода Грея 1. Однако наличие трансформаторов увеличивает материалоемкость и трудоемкость изготовления, что усложняет и удорожает уровне мер. Наиболее близким к изоб 1етениго по тех. нической сущности и достигаемому результат является устройство для контроля дискретны уровней, в которых колебательный контур генератора соединен с электродным датчиком, а в цепь питания генератора включено реле, срабатывающее при срыве колебаний от погружения электрода в жидкость или в междуфазовую зону, например воды и нефти 2. Недостатками известных устройств являются низкая чувствительность, большое время срабатывания, большая зона иечувствител кости, что не позволяет получить вьгсокую точность отметки быстроменяющегося уровня Цель изобретения - расширение функциональт1х возможностей и унификации с применением как в сигнализаторах уровней, так и в Щ1ФРОВЫХ уровнемерах и других системах; миниатюризация (микросхемное исполнение без моточных изделий), повышение чувствительности, быстродействия и .надежности с возможностью применения мин атюр1дах перви шых преобразователей, снижение себестоимости канала, включая линию связи, самоконтроль готовности и диапюсти ка повреждений, многолетняя бесподстроечная эксплуатация. Поставле1шая цель достигается тем, что в измерительном канале дискретного уровнемера, содержащем первичный преобразовател промежуточный преобразователь, соединенный Линией связи с генератором, промежуточный преобразователь выполнен в виде нелинейно двойного Т-образного четырехполюсника, в разрыв цепи конденсаторов которого включены электроды первичного преобразователя вход четырехполюсника через первый раздел 8 тельный конденсатор, а выход непосредственно соединены двухпроводной линией связи с последовательно соединенными фильтром нижних частот, компаратором и двумя инверторами, причем выход генератора подключен через второй разделительный конденсатор к входу фильтра нижних частот, выход которого является выходом измерительного канала, а выходы первого и второго инверторов являются соответственно вторым и третьим выходами измерительного канала. На фиг. 1 изображена структурная схема канала; на фиг. 2 и 3 - варианты подключения первичных преобразователей. В измерительный канал входят промежуточный преобразователь 1 с нелинейным четырехполюсником 2, разделительный конденсатор 3, резистор 4, двухпроводная линия 5 связи (например, кабельные жилы), в формирователе сигналов второй разделительный конденсатор 6 связан с генератором 7, нагрузочный резистор 8, фильтр 9 нижних частот, компаратор 10, инверторы ц и 12, цепи 13-15 выходных сигналов канала. Соединители 16 и 17 служат для подключения первичных преобразователей (электродов 18 и 19). Измерительный канал работает следующим образом. Генератор 7 прямоугольных или синусоидальных колебаний через емкостно-резистивную цепь 6 и 8, линию 5 связи и емкостно-резистивную цепь 3 и 4 питает четырехполюсник 2, заряжая отрицательной полуволной левый конденсатор, а положительной правый. Оба эти конденсатора через резисторы четырехполюсника 1 и линию связи разряжаются на резистор 8 (по схеме суммирования). Таким образом, по линии связи 5 течет пульсирующий ток, причем ток переменной составляющей направляется от генератора к датчику, а ток постоянной составляющей - ему навстречу. Напряжение постоянной составляющей на резисторе В вьщеляется и усиливается фильтром 9 нижних частот и подается на вход компаратора 10 напряжений, который при переходе входного напряжения через нуль срабатывает скачком и выдает выходное напряжение через инверторы 11 и 12 на выходы 13 и 14. Если к соединителю 17 подключен электрод 18 датчика (первичный преобразователь), то, пока он не коснулся повер1хности жидкости, цепь правого конденсатора четырехполюсника 2 разорвана и на вход фильтра 9 поступает сигнал отрицательной полярности. Если активный фильтр 9 неинвертирующий, то на его выходе также будет отрицательный сигнал, который через соединитель 15 может быть подан на сигнализатор готовности канала, срабатывающий от отрицательных напряжений. При касании электрода 18 поверхности электропроводной жидкости правый конденсатор четырехполюсника заряжается через правый диод и разряжается на общую с левым конденсатором Vj разрядную цепь. Левый конденсатор заземлен через конденсатор малой емкости в соединителе 17. Позтому емкость, действующая в правом плече, значительно больше емкости в левом плече, и появляется положительный сигнал на входе и выходе фильтра 9, срабатывает компаратор 10 и через инверторы 11 и 12 выдает на выход 13 сигнал Взлив. При снижении уровня и отрыве его от электрода 18 канал возвращается в исходное состояние, на выходе 13 сигнал взлиаа пропадает, а на выходе 14 возникает сигнал Слив, появляется также сигнал готовности на выходе 15. Если активный фильтр 9 инвертирующий, то электрод 19 присоединяется к левому конденсатору через контакт 16 соединителя, а цепь правого конденсатора заземляется через контакт 17 соединителя и конденсатор малой емкости (фиг. 2).

В случае использования предложенного устройства в цифровом уровнемере дискретHbfe емкостные первичные преобразователи 18 и 19, расположенные по высоте измеряемого уровня, включены в разные плечи через контакты соединителей 16 и 17 (фиг. 3). Когда преобразователи 18 и 19 не заполнены жидкостью, выдается сигнал

545384

со знаком минус (разбаланс четырехполюсника обеспечивается тем, что емкость преобразователя 19 больше, чем преобразователя 18 конструктивно). По мере наполе нения жидкости и поднятия ее уровня поочередно увеличивается емкость то правого, . то левого плеча (преобразователей 18 или 19) и соответственно вьщаются сигналы то положительной, то отрицательной полярности.

10 Последовательность поступления сигнала может быть задана в любом требуемом законе кодирования.

Для больших резервуаров вьшолнение преобразователей 18 и 19 в виде одного агре 5 гата затруднительно и здесь более удобен второй вариант, по которому преобразователь 18 состыкован с од1шм промежуточным преобразователем (фиг. 1), а преобразователь 19 состыкован с другим промежу2Q точным преобразователем (фиг. 2), причем оба промежуточных преобразователя присоединены к одной и той же линии связи. Первый преобразователь подает положительные сигналы, а второй - отрицательные.

5 Указанные особенности предлагаемого канала снижают до минимума стоимость его аппаратуры и лини связи, а также стоимость (трудоемкость) эксплуатации, позволяя унифицировать конструкции уровнемеров.

П римененке в импульсных дозаторах и микродозаторах жидкости повышает точность дозирования и качество продукции в химической, фармацевтической и других отраслях промышле1шостн, в медицине и при науадгых исследованиях.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ ДИСКРЕТНОГО УРОВНЕМЕРА, содержащий первичный преобразователь, промежуточный преобразователь, соединенный линией связи с генератором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, промежуточный преобразователь выполнен в виде нелинейного двойного Т-образного, четырехполюсника, в раз- ; рыв цепи конденсаторов которого включен первичный преобразователь, вход четырехполюсника через первый разделительный конденсатор, а выход непосредственно, соединены двухпроводной линией связи с последовательно соединенными фильтром нижних частот, компаратором и двумя инверторами, причем выход генератора подключен через второй разделительный конденсатор к входу фильтра ниж1{их частот, выход которого является выходом измерительного канала, а выходы первого н второго инверторов являются соответственно вторым и третьим выходалт измерительного канала. сл