Сигнализатор уровня электропроводных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к приборам контроля уровня электропроводных материалов, например руды, породы, угля, силоса, воды и т. д., и предназначено в основном для предприятий горнодобывающей, химической, нефтяной промышленности и сельского хозяйства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем увеличения диапазона контролируемого сопротивления и интервала рабочих температур. На фиг. 1 представлена электрическая схема сигнализатора; на фиг. 2 - диаграмма токов на входе транзисторного усилителя. Сигнализатор содержит измерительные электроды 1, 2 (электродом 2 служит заземленный корпус резервуара, в котором контролируется уровень заполнения), охранный электрод 3, источник переменного напряжения 4 и транзисторный усилитель 5, вход которого зашунтирован диодом 6, а к выходу через конденсатор 7 присоединены исполнительное реле 8 и шунтирующий его диод 9. Причем источник 4 через встречно включенные между собой диоды 10 и 11 подключен к конденсаторам 12, 13 соответственно, общая точка соединения которых между собой через компенсирующий диод 14 присоединена к охранному электроду 3. При этом конденсатор 12, служащий первым источником питания транзисторного усилителя 5, подключен к его входу через резистор 15, а конденсатор 13, который используется в качестве второго постоянного измерительного источника, присоединен к измерительному электроду 2 («земле) через резистор 16. Между полюсом источника 4 и входом транзисторного усилителя 5 подключена цепочка, состоящая из последовательно включенных диода 17 и резистора 18, а к выходу усилителя 5 присоединены транзисторный коммутатор 19, эмиттер-коллекторный переход которого через разделительный конденсатор 7 подключен к исполнительному реле 8. При этом база-эмиттерный переход коммутатора 19, зашунтированный встречно включенным диодом 20, присоединен к коллектору транзисторного усилителя 5 и через резистор 21 к точке соединения разделительного конденсатора 7 и реле 8. Вход транзисторного усилителя 5 подключен к измерительному электроду 1 через резистор 22. Устройство работает следующим образом. На входе усилителя 5 формируется разность токов: Зэт, пропорционального амплитудному значению одной полуволны переменного напряжения, который протекает через диод 10, резистор 15 и база-эмиттерный переход транзистора 5, и тока, протекающего через диод 6, равного сумме двух токов, 3i, пропорционального амплитудному, и Зг, пропорционального мгновенным значениям другой полуволны переменного напряжения источника 4. Контролируемый ток , когда измерительный электрод не касается материала, уровень которого контролируется, равен нулю, а ток tlj замыкается по цепи диод 6, диод 17 и резистор 18. Разность указанных токов формируется транзистором 5 в виде прямоугольных импульсов, наличие которых контролируется в исполнительном реле 8. Если амплитудное значение тока Зуг находится в диапазоне мгновенных значений TOKa i, т. e.li +3г Зэт 1, то транзистор 5 периодически открывается и закрывается разностным током. Соответственно to - длительность открытого состояния, tj - длительность закрытого состояния транзистора 5 (см. фиг. 2). Когда транзистор 5 отпирается, через его эмиттер-коллекторный переход и диоды 9, 20 проходит импульс заряда конденсатора 7, который заряжается до напряжения на конденсаторе 12. Когда транзистор 5 закрывается, конденсатор 7 разряжается через исполнительное реле 8 и открывающийся базовым током через резистор 21 транзисторный коммутатор 19. Величина тока разряда конденсатора 7 достаточна для срабатывания реле и удержания его якоря в притянутом состоянии. По мере заполнения резервуара контролируемый ток 3i замыкается по цепи ПJ}ЮC конденсатора 13, диод б, резистор 22, измерительный электрод 1, сопротивление контролируемого материала, электрод 2, резистор 16, минус конденсатора 13. В результате токЗ| становится больше тока Зи и транзистор 5 закрывается. Ток в исполнительном реле 8 падает до нуля, якорь реле 8 отпадает, сигнализируя о достижении контролируемого уровня порогового значения. После снижения уровня контролируемого материала в резервуаре цепь тока П размыкается. Устройство приходит в исходное состояние. Разность токов между ij зависит от колебаний напряжения в сети, так как указанные токи пропорциональны амплитудным значениям полуволны напряжения одного и того же источника 4 (напряжение на конденсаторе 12 и напряжение на конденсаторе 13 одинаковы), и определяются практически лишь соотношением между сопротивлением резистора 15 и сопротивлением контролируемого материала (сопротивлениями резисторов 22 и 16, которые установлены для обес печения искробезопасности цепей сигнализатора и более чем в 1000 раз меньше контролируемого сопротивления, можно пренебречь). На работу сигнализатора не оказывает влияния емкость соединительного кабеля (на фиг. 1 показана пунктиром), так как измерение осуществляется на постоянном токе. Наличие компенсационного диода 14 снижает влияние электропроводной пыли на

работу устройства. Это обусловлено тем, что входное сопротивление измерительного диода 6, которое имеет нелинейную характеристику, при малых измерительных токах соизмеримо с сопротивлением электропроводной пыли. Поэтому наличие дополнительной цепи, обусловленной электропроводной пылью, компенсационного диода 14, идентичного по характеристике диоду 6, приводит в этом случае к увеличению чувствительности устройства, так как весь ток З, минуя диод 14 и сопротивление между охранным электродом 3, измерительным электродом 1, замыкается через диод 6 и резистор 22 (сопротивление пыли между электродами 3, 1 на порядок выше сопротивления резистора 22).

Предложенное устройство для контроля уровня стабильно работает в широком диапазоне температуры окружаюшей среды. Это обеспечивается за счет того, что напряжение источника питания 4 значительно превышает порог отпирания диода б и транзисторного усилителя 5 и при достаточно высоком коэффициенте усиления последнего этот порог не влияет на работу цепи сравнения токов и определяется лишь соотношением сопротивлений резистора 15 и контролируемого материала. Поэтому изменения коэффициента усилен 1я, связанные с различными температурными режимами работы, практически не снижают точности работы устройства. Устройство ббеспечивает функции

самоконтроля исправности элементов, т. е. осушествляется заш,итный отказ.

Введение второго постоянного источника, выполненного на конденсаторе 13, указанное выполнение элементов сравнения токов на входе транзисторного усилителя 5 и коммутатора 19 позволяют значительно расширить диапазон рабочих температур, так как потребляемая устройством мошность значительно снижается, уменьшается температура внутри его кожуха. Это обусловлено тем, что нагрузкой транзистора 5 является коммутатор 19, который открывается лишь на время разряда конденсатора 7. При заряде конденсатора 7 падение напряжения на диоде 20 выполняет роль обратной связи и закрывает транзистор 19, вследствие чего исключается возможность протекания сквозных токов через транзисторы 5 и 19. При достижении контролируемого уровня порогового значения транзисторный усилитель закрывается, вследствие чего в указанном режиме устройство практически мошность не потребляет. Кроме того, так как сигнализатор срабатывает в момент равенства постоянных токов

5 Зх и Зэтвусилитель работает как нуль-индикатор, обеспечивая четкую релейность срабатывания.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет увеличить диапазон контролируемых сопротивлений в условиях запыленности и повышенной температуры окружаюшей среды.

СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий два измерительных и охранный электроды, источник переменного напряжения, первый источник постоянного напряжения и транзисторный усилитель, вход которого зашунтирован диодом и подключен между одним измерительным и охранным электродами, а выход через разделительный конденсатор присоединен к исполнительному реле и положительному полюсу первого, источника постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пугем увеличения диапазона контролируемого сопротивления и интервала рабочих температур, в него введены компенсирующий диод, второй источник постоянного напряжения, выполненный на конденсаторе, который через диод подключен к источнику переменного напряжения, и транзисторный коммутатор, при этом одна обкладка конденсатора присоединена через компенсирующий диод к охранному электроду, другая обкладка конденсатора присоединена через резистор к второму измерительному электроду, эмиттер-коллекторный переход коммутатора через разделительный конденсатор подключен к исполнительному реле, к общей точке разделительного конденсасл тора и исполнительного реле через резистор присоединен коллектор транзисторного усилителя, к которому подключен база-эмиттерный переход коммутатора, зашунтированный встречно включенным ему диодом, база транзисторного усилителя через другой резистор соединена с положительным полюсом первого источника постоянного напряжения, а через цепочку последовательно включенных диода и третьего резистора с источником переменного напряжения. 1C 00 ISD

Гз 3

/

/.г 7/