Двухпозиционный регулятор и двухпозиционный датчик уровней электропроводной жидкости Советский патент 1986 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области контроля уровней жидкости и используется при автоматизации производственных процессов в сельском хозяйстве и промышленности.

Цель изобретения - повышение надежности двухпозиционного регулятора и двухпозиционного датчика уровней электропроводной жидкости.

На чертеже представлена принципиальная схема двухпозиционного регулятора уровней электропроводной жидкости и конструкции двух;позиционно- го датчика уровней эл ектропроводной жидкости.

Двухпозиционный регулятор уровней электропроводной жидкости 1 содержит Двухпозиционный датчик 2 уровней ; электропроводной жидкости 1 , поме-- ценный в емкость 3, состоящий из наружного электрода 4, внутри которого соосно с ним расположен электрод 5 верхнего уровня.. Внутри электрода 5 верхнего уровня соосно с нум раположен электрод 6 нижнего уровня и обогреватель 7, расположенный в верхней части электрода 6 нижнего уровня Размеры электродов выбраны такими, что сопротивление жидкости 1 между электродами по сравнению с сопротивлением обогревателя 7 пренебрежительно мало. Причем электрод 5 верхнего уровня вьшолнен и виде стакана, дном своим обращенного к верхнему концу электрода 6 нижнего уровня. Обогреватель 7 расположен между верхней частью электрода 6 нижнего уровня и электродом 5 верхнего уровня, и о,дни своим выводом соединен с электродом 5 верхнего уровня, а другим вьгеодом с элементом 6 нижнего уровня.

Пространство между электродом 5 верхнего уровня и верхней частью элек трода 6 нижнего уровня заполнено теп лопроводным электроизолирующим составом 8, например эпоксидной смолой. Электрод 5 верхнего уровня закреплен на изолирующей шайбе 9, которая установлена в наружном электроде 4, Вьгеод электрода 5 верхнего уровня соединен с первым входом формирователя 10, а вьгаод наружного электрода 4 соединен с первым выходом формирователя 10, входом ключа 11 и с заземленным (нулевым) выходом источника }2 питания трехфазного тока. Один из фазных выводов Истонника 12

соединен с вторым входом формирователя 10 и через катушку 13 магнитного пускателя 14 - с выходом ключа 1 1 и с третьим входом формирователя IО. Управляющий вход ключа 11 соединен с вторым выходом формирователя 10. Формирователь 10 содержит параллельно подключенные к первому и второму выходам конденсатор 15 и три цепи, каждая из которых состоит соответственно из двух последовательно соединенных диодов 16 и 17, 18 и 19, 20 и 21, причем катод диода 16, аноды диодов 18 и 20 подключены к второму выходу формирователя 10, а анод диода 17, катоды диодов 19 и 21 подключены к первому выходу формирователя 10. Формирователь 10 также содержит резисторы 22-25. -

Для того, чтобы обеспечить работо- спо.собность схемы необходимо, чтобы проводимость g обогревателя 7, проводимость g резистора 23 и проводимость g катушки 13 магнитного пускателя 14 были на порядок больше проводимости g резистора 22, а проводи-мости g и g резисторов 25 и 24 находились в соотношении

„

go +

g,(83 g)

Исходя из условий оптимальности

35

с учетом указанного соотношения в данном примере проводимость резистора 23 как минимум на порядок больше проводимости резистора 22. Проводимость резистора 22 в четыре раза больше проводимости резистора 24. Проводимость резистора 25 в два раза больше проводимости резистора 24, а проводимость резистора 23 равна проводимости обогревателя 7, Один из вьшодов резисторов 22 и 23 является 5 пнрвым входом формирователя 10, а : первый вьюод резистора 24 и второй вьшод резистора 23 являются вторым входом формирователя 10.

Первый вьшод резистора 25 является третьим входом формирователя 10, а вторые вьшоды резистороы 22, 24, 25 соответственно подсоединены к точкам соединения диодов 16 и 17, 18 и 19, 20 и 21. Магнитный пускатель 14 55 через свои силовые контакты 26 связан с исполнительным органом 27, в качестве которого используется электродвигатель 28 с насосом 29,

50

Двухпозиционный датчик 2 уровней служит для преобра Зования неэлектрической величины (уровней) в электрический сигнал.

Формирователь 10 сигнала управле ния предназначен для преобразования сигналов датчика и формирования сигналов управления г-агнитным пуска телем. Резисторы 22, 23, 25 используются для преобразования сигналов, представленных в виде напряжений, в токовые сигналы. Диоды 16, 18, 20 и 17, 19 21 предназначены для вьтря ления токов, поступающих на обкладки конденсатора 15, с целью алгебраического, суммирования и их сравнения. Сопротивление 23 может быть как активным, так и реактивн ым.

Двухпозиционный регулятор уровней электропроводной жидкости работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда емкость 3 не заполнена жидкостью 1, цепь между электродом 5 верхнего уровня, электродом 6 нижнего уровня и наружным электродом 4 разомкнута. Напряжение от источника 12 питания подается на резисторы 23 и 24. Так как проводимость резистора 23 на порядок больше проводимости резисто- ра 22, то падение напряжения на резисторе 23 практически равно нулю и к резистору 22 приложено полное напряжение от источника 12 питания.

Под действием этого напряжения чё рез резисторы 23, 22 и 24 протекают синусоидальные токи. Эти токи соответственно вьшрямляются с помощью диодов 16-19. Положительная полуволна тока, проходящего через резис- тор 22 и диод 16, и отрицательная полуволна тока, проходящая через резистор 24 и диод 18, поступают на обкладку конденсатора 15.

Поскольку проводимость резисто- ра 22 в 4 раза больше проводимости резистора 24, то положительная полу- золна тока, проходящего через резистор 22 и диод 16, больше отрицательной полуволны тока, Проходящего чере резистор 24 и диод 18. Конденсатор 15 получает положительный потенциал относительно общей шины. Этот положительный потенциал подается на вход ключа 11 и приводит его в открытое состояние, т.е. сопротивление между общей шиной и выходом ключа II становится близким к нулю.

o

5

5

Вследствие этого по цепи фаза А, катушка 13 магнитного пускателя 14, ключ 11, нулевая шина течет ток, и магнитный пускатель 14, связанный через свои силовые контакты 26 с исполнительным органом 27, включает двигатель 28. В результате жидкость I через насос 29 начинает поступать в емкость 3.

Когда жидкость достигает электрода 6 нижнего уровня, по цепи фаза 12 источника, резистор 23, электрод 5 верхнего уровня, обогреватель 7, ; зпектрод 6 нижнего уровня жидкость 1, наружный электрод 4, общая щина течет ток. Так как проводимость резистора 22 и проводимость обогревателя 7 выбраны одинаковой величины,

а проводимость резистора 23 на порядок больше проводимости резистора 22, падение напряжения на резисторе 22 равно падению напряжения на обогревателе 7 и равно половине полного напряжения источника 12 питания.

Вследствие уменьшения падения напряжения на резисторе в два раза положительная полуволна тока через резистор 22 и диод 16 уменьшается вдвое, но все еще будет больше отрицательной полуволны тока, протекающего через резистор 24 и диод 18. Конденсатор 15 остается заряженнЕлм положительно. Жидкость 1 продолжает поступать в емкость 3.

В результате того, что через обогреватель 7 протекает ток, на обогре-. вателе 7 развивается мощность и верхняя часть датчика 2 обогревается, что предотвращает обледенение электродов при отрицательных температурах наружного воздуха.

Когда жидкость в емкости 3 достигает электрода 5 верхнего уровня, . цепь между электродом 5 верхнего уровня и наружным электродом 4 замыкается через жидкость 1, так как сопротивление жидкости 1 между электродом 5 верхнего уровня и наружным электродом 4 пренебрежительно мало по сравнению с сопротивлением резис тора 23, а сопротивление резистора 22, в свою очередь, больше величины сопротивления резистора 23. Ток через резистор 22 не протекает.

Следовательно, величина тока через диод 16 также снижается до нуля. Отрицательная полуволна тока, протекающего через резистор 24 и конденсатор 18, перезаряжает конденсатор 15. Конденсатор 15 получает отрицательный потенциал относительно общей

шины. Этот отрицательный потенциал по-5 20, резистор 24, диод 1.8. Конденса

подается на вход ключа 11 и приводит его в закрытое состояние, т.е. сопротивление между общей шиной и выходом ключа 22 становится близким к бесконечности.

Вследствие этого катушка 13 магнитного пускателя 14 обесточивается, силовые контакты 26 магнитного пускателя 14 размыкаются, исполнительный орган 27 также обесточивается и по- ступление жидкости 1 через насос 29 в емкость 3 прекращается.

Поскольку сопротивление между общей шиной и выходом ключа П близко к бесконечности, напряжение на вы- ходе ключа 11 увеличивается до напряжения источника питания. Через резистор 25 и диод 20 течет отрицательная полуволна тока, превьшающая в два раза отрицательную полуволну то- ка, протекающего через резистор 24 и диод 18 так как проводимость резистора 25 в два раза больше проводимости резистора 24.

Конденсатор 15 остается заряженным отрицательно, ключ П закрыт. При разборе жидкости 1 уровень жидкости в емкости 3 понижается.

Цепь между электродом 5 верхнего уровня и наружным электродом 4 размыкается, падение напряжения на резисторе 22 увеличивается до половины напряжения источника 12 питания и через резистор 22 и диод 16 течет положительная полуволна тока. Так как положительная полуволна то- ка через резистор 22 и диод 16 мень ше суммы отрицательных полуволн тока, протекающих через резистор 24 диод 18, резистор 25, диод 20, то конденсатор 15 остается заряженным отрицательно. Исполнительный орган 27 отключен, и уровень жидкости по мере ее разбора в емкости 3 продолжет понижаться.

Когда уровень жидкости в емкости 3 опускается ниже электрода 6 нинего уровня, цепь между электродом 6 нижнего уровня и наружным электродом 4 размыкается и на- резисторе 22 падение напряжения увеличивается до н шряжения источника 12 питания. Вследствие этого положительная полу

волна тока через резистор 22 и диод 15 увеличивается в два раза и стано-) вится больше суммы отрицательных no-i луволн тока через резистор 25, диод

5

0

0

. 5

0

5 0 5 50

55

тор 15 перезаряжается и получает положительный потенциит относительно общей шины. Этот положительный потенциал подается на вход ключа 11 и приводит его в открытое состояние. Таким образом, по цепи фаза А,, катушка 13 магнитного пускателя 14, ключ 11, нулевая шина течет ток, и магнитный пускатель 14, связанный через свои силовые контакты 26 с исполнительными органом 27, включает двигатель 28,в результате чего жидкость через насос 29 снова начинает поступать в емкость 3.Процесс повторяется.

Формула изобретения

1. Двухпозиционный регулятор уровней электропроводной жидкости, содержащий Двухпозиционный датчик уровней, состоящий из обогревателя, электрода нижнего уровня, электрода верхнего уровня, соединенного с первым входом формирователя, наружного электрода, подключенного к первому выхо- : ду формирователя, входу ключа и к заземленному вьшоду источника питания, второй выход которого соединен с вторым входом формирователя и через катушку магнитного пускателя - с выходом ключа, управляющий вход которого связан с вторым выходом формирователя при этом формирователь содержит три резистора, первые выводы двух из которых являются первым входом формирователя, а первый вьюод третьего резистора является третьим входом формирователя, и состоящие из двух последовательно соединенных диодов две цепи, подключенные к первому и второму выходам формирователя, при этом катод одного из диодов каждой цепи подключен -к первому выходу формирователя, о тлич ающий- с я тем, что, с целью повьшения надежности работы регулятора, выход ключа соединен с третьим входом формирователя, прнчем формирователь снабжен конденсатором, третьей цепью, состоящей из двух последовательно соединенных диодов, и четвертым резистором, один из выводов которого и второй выход второго резистора являются вторым входом формирователя, а другой вывод четвертого резистора и вторые выходы третьего и первого резисторов соответственно подключены к точкам соединения диодов первой, второй и третьей цепей, при этом катод одного из диодов третьей цепи и один из вьшодов конденсатора соединены с вторым выходом формирователя, анод другого диода третьей цепи и другой вывод конденсатора соединены с первым выходом формирователя, причем проводимости g, g обогревател второго резистора соответственно,катушки магнитного пускателя на поря- док больше проводимости g первого резистора, а проводимости g , о тпртъргп и upTRftTiTorn печисто

третьего и четвертого резисторов соответственно находятся в соотноше - нии

g,(8, +8,)g

g.

2. Двухпозиционный датчик уровней электропроводной жидкости, содержащий соосно расположенные электрод нижнего уровня и электрод верхнего уровня, внутри которого размещен обогреватель, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью noBbmie- ния надежности датчика, он содержит наружный электрод, расположенньй соосно с электродами верхнего и нижне- . го уровней, а обогреватель расположен между верхней частью электрода нижнего уровня и электродом верхнего уроаня, выполненного в виде стака- - на, соединенного с одним из выводов обогревателя, другой вывод которого соединен с электродом нижнего уровня, причем пространство между электродом , верхнего уровня и верхней частью электрода нижнего уровня заполнено теплопроводным электроизолирующим составом.

гвх.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области контроля уровней жидкости, и используется при автоматизации производственных процессов в сельском хозяйст ве-и на промышленных предприятиях. Целью изобретения является повышение надежности работы регулятора и датчика. Двухпозиционный регулятор уровней электропроводной жидкости содержит размещенный в емкости двух- позиционный датчик уровней, состоят щий из обогревателя, электрода нижнего уровня, наружного электрода и электрода верхнего уровня, а также формирователь, источник питания и маг1 нитный пускатель. При этом формирователь содержит три резистора и состоящие из двух последовательно соединенных диодов две цепи. Новым в известном двухпозиционном регуляторе уровней электропроводной жидкости является то, что формирователь снабжен конденсатором и третьей цепью, состоящей из двух последовательно соединенных диодов, и четвертым резистором. Двзгхпозиционный датчик уровней электропроводной жидкости со держит соосно расположенные электрод нижнего уровня и электрод верхнего уровня, внутри которого размещен обогреватель. Новым в известном j5вyxпoзициoннoм датчике, уровней электропроводной жидкости является то, что датчик снабжен наружным элек- 1 тродом, а обогреватель расположен между верхней частью электрода нижнего уровня и электродом верхнего уровня, выполненного в виде стакана, соединенного с одним из выводов обогревателя, .другой вьшод которого соединен с элeктpoдo f нижнего уровня, приг чем пространство между электродом верхнего уровня и верхней частью элек- .трода нижнего уровня заполнено теплопроводным электроизолирующим составом. 2 с.п. ф-лы, I ил. с СО С