Регулятор уровня жидкости Советский патент 1987 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, может быть использовано в устройствах для поддержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между заданными зна- чениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии и дилатометрии и является усовершенствованием известного устройства по авт.ев №1231490.

Целью изобретения является уменьшение мощности, рассеиваемой датчиком нижнего уровня.

На фиг.1 приведена блок-схема уст- ройства; на фиг.2 - эпюры напряжений.

Регулятор уровня жидкости содержит генератор 1 импульсов, элемент И 2, первьш конденсатор 3 и датчик 4 верхнего уровня, образующие первую дифференцирующую цепь 5, второй конденсатор 6 и датчик 7 нижнего уровня, образующие вторую дифференцирующую цепь 8, инвертор 9, триггер 10, исполнительный блок 11J формирователи 12 и 13 и управляемый делитель 14 частоты.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на регулйтор в момент времени t генератор 1 начинает генерировать прямоугольные импульсы длительностью t и частотой f 1/Т (фиг.2 и), поступающие на второй вход логического элемента И 2, го нуля его коэффициент деления равен второй вход первого формирователя 12 N 1 и импульсы с генератора прохо- и первый вход управляемого делителя дят без изменения частоты следования, 14 частоты. Проходящий через дифферен- а при установке на его втором входе 1Ц1рующие цепи импульс изменяет свою уровня логической единицы - .

40 Вследствй е значительного умень:а1ения

форму в зависимости от постоянных времени

. ° t щ-а; ,

-п- КлгС tv.

первой и второй дифференцирующих цепей соответственноJ

где R - сопротивление датчика 4 верхнего уровня;

С| - емкость первого конденсатора 3; RI - сопротивление датчика 7 ниж

него уровня;

С - емкость второго конденсатора 6.

ПОСТОЯННЫХ времени дифференщфующих цепей 5 и 8 амплитуда импульсов, пос . тупающих в момент t на вход дифференцирующих цепей 8 и 5 (в случае

45 установки на выходе триггера 10 в момент включения питания высокого уровня напряжения), на их выходе уменьшается практически до нуля (фиг.2 Ui,, Uj) . На выходах формиро- 50 вателей 12 и 13 импульсов фиксируются уровни логического нуля. В результате этого на первом входе триг-: гера 10 устанавливается уровень логической единицы (фиг.2 Ug, t), на

Для скачка входного напряжения U на выходе дифференцирующей цепи напряжение равно

и (t)

- R.n, R

c(.

Таким образом, максимальное значение выходного напряжения зависит от соотношения между сопротивлением R, входяпщм в RG-цепочку, и сопротивлением источника R и от входного сигнала .

Постоянные времени дифференцирующих цепей выбраны таким образом, что

,-w II,|

tu «-.

и

где f

t - постоянные времени диф- ференцирующих цепей при нахождении датчиков уровня в криогенной жидкости;

t и i: - постоянные времени дифференцирующих цепей при нахождении датчиков уровня вне криогенной жидкости.

в случае нахождения датчиков вне криогенной жидкостОи. т.е. при выходе их из жидкости или отсутствии крио. генной жидкости в резервуаре, сопротивления датчиков 4 и 7 минимальны (дли резисторов типа СТ8-1А составляют не более 0,5 Ом), что приводит к значительному уменьшению постоянных времени дифференцирующих цепей 5 и 8 (более чем в 2 10 раз в случае применения резисторов типа СТ8-1А),

Управляемый делителдь частоты устроен таким образом, что при установке на его вт ором входе уровня логическо ПОСТОЯННЫХ времени дифференщфующих цепей 5 и 8 амплитуда импульсов, пос . тупающих в момент t на вход дифференцирующих цепей 8 и 5 (в случае

45 установки на выходе триггера 10 в момент включения питания высокого уровня напряжения), на их выходе уменьшается практически до нуля (фиг.2 Ui,, Uj) . На выходах формиро- 50 вателей 12 и 13 импульсов фиксируются уровни логического нуля. В результате этого на первом входе триг-: гера 10 устанавливается уровень логической единицы (фиг.2 Ug, t), на

55 втором входе триггера 10 - уровень логического нуля (фиг.2 t). На прямом выходе триггера 10 устанавливается уровень логической единицы, размыкающий цепь электромагнитного

31302249

клапана и включающий нагреватель исполнительного блока 11. Криогенная жидкость начинает поступать в резервуар (фиг,2 Up t ) . Уровень логического нуля с инверсного выхода триг- гера 10 устанавливает коэффициент деления управляемого делителя 14 частоты N 1 и импульсы с выхода генератора 1 с частотой следования f, поступают на вход дифференцирующей JQ цепи 8.

При затоплении в момент t г крио генной жидкостью датчика 7 нижнего уровня его сопротивление скачком увеличивается, постоянная времени J5 дифференцирующей цепи 8 становится равной и на вход формирователя 13 начинают поступать импульсы (фиг,2 Uj, tj), длительность которых опреде4 в момент времени t( фиг.2 U. ,U. ,t )Ь Ь t

;

Установившийся на инверсном выходе триггера 10 в момент времени t уровень логической единицы устанавливает коэффициент деления управляемого делителя частоты 14 N 1, в результате чего на вторую дифференцирующую цепь 8 в период времени t - t поступают импульсы с частотой

f f /N,

ляется величиной i, , В результате 20

И1

формирователь 13 формирует на своем выходе уровень логической единицы и, поскольку на выходе формирователя 12 сохраняется уровень логического

где f - частота импульсов генератора 1;

N - коэффициент деления управляе мого делителя 14 частоты. Значения коэффициента деления N выбирают в зависимости от скорости испарения хладагента из резервуара и точности установки нижнего уровня криогенной жидкости в резервуаре (фиг,2 и, tg , N 3),

При достижении в момент времени

tg уровня криогенной жидкости датчи- нуля, состояние триггера 10 не меня- 25 ка 7 нижнего уровня сопротивление ется, а исполнительное устройство 11 продолжает подавать жидкость в резервуар (фиг,2 U,,Ue,Uf,t),

При затоплении в момент времени t криогенной жидкостью датчика 4 30 верхнего уровня его сопротивление также скачком увеличивается и на вход формирователя 12 поступает импульс (фиг,2 и,

„тт.. ...п..„ .

t ), длительность которого определяется постоянной вpeмeни ,

в результате чего на выходе формирователя 12 устанавливается уровень логической единицы (фкг.2 И t), устанавливающий на прямом выходе триггера 10 уровень логического нуля,40 При этом исполнительное устройство 11 отключает электронагреватель, открывает электромагнитный клапан и ,подача криогенной жидкости в резервуар прекращается (фиг,2 Uj, tj), С 45 прямого выхода триггера 10 уровень логического нуля поступает на первый вход элемента И 2, при этом поступлении импульсов с генератора 1. на вход

последнего уменьшается и начинают пов торяться процессы, аналогичные для периода времени t - t , в результате чего исполнительное устройство начнет подачу хладагента в резервуар.

Введение в регулятор уровня жидкости управляемого делителя 14 частоты позволяет увеличить скважность импульсов, поступающих на датчик нижнего уровня, благодаря делению частоты импульсов генератора 1 в N раз,

Таким образом, предлагаемый регулятор уровня жидкости позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую датчиком нижнего уровня, при нахождении его в хладагенте, что уменьшает скорость испарения дорогостоящего хладагента и увеличивает время работы криогенного устройства.

Формула изобретения

Регулятор уровня жидкости по авт,св, № 1231490, отличаютем, что, с целью уменьшедифференцирующей цепи 5 прекращается 50щ и и с я

и при поступлении очередного импульса ния мощности, рассеиваемой датчиком

на второй вход формирователя 12 внижнего уровня, выход генератора иммомент времени t формирователь уста-пульсов подключен к входу второй дифнавливает на выходе уровень логичес-.ференцирующей цепи и второму входу

когонуля (фиг,2 и,1з- t),а триггер 55второго формирователя импульсов че10 при этом сохраняет свое состояние,рез управляемый делитель частоты,

которое не изменяется при испаренииуправляющий вход которого связан с

хладагента и выхода из него датчика .инверсным выходом триггера,.

4 в момент времени t( фиг.2 U. ,U. ,t )Ь Ь t

;

Установившийся на инверсном выходе триггера 10 в момент времени t уровень логической единицы устанавливает коэффициент деления управляемого делителя частоты 14 N 1, в результате чего на вторую дифференцирующую цепь 8 в период времени t - t поступают импульсы с частотой

f f /N,

где f - частота импульсов генератора 1;

N - коэффициент деления управлмого делителя 14 частоты. Значения коэффициента деления N выбирают в зависимости от скорости испарения хладагента из резервуара точности установки нижнего уровня криогенной жидкости в резервуаре (фиг,2 и, tg , N 3),

При достижении в момент времени

последнего уменьшается и начинают повторяться процессы, аналогичные для периода времени t - t , в результате чего исполнительное устройство начнет подачу хладагента в резервуар.

Введение в регулятор уровня жидкости управляемого делителя 14 частоты позволяет увеличить скважность импульсов, поступающих на датчик нижнего уровня, благодаря делению частоты импульсов генератора 1 в N раз,

Таким образом, предлагаемый регулятор уровня жидкости позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую датчиком нижнего уровня, при нахождении его в хладагенте, что уменьшает скорость испарения дорогостоящего хладагента и увеличивает время работы криогенног устройства.

Формула изобретения

Регулятор уровня жидкости по авт,св, № 1231490, отличаютем, что, с целью уменьшещ и и с я

ti

Редактор Л.Гратишю

Составитель В.Завадский

Техред Л.Сердюкова Корректор.М.Самборская

Заказ 1215/46 Тираж 864Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

9иг.1

3 Ч 5

(pile. 2

Изобретение является дополнительным к а.с. № 1231490 и может быть использовано в устройствах для поддержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между верхним и нижним датчиками уровня, выполненными, на основе тёрморезисторов. Целью изобретения, является уменьшение мощности, рассеиваемой в датчике нижнего уровня при нахождении его в криогенной жидкости. Цель достигается путем уменьшения частоты опроса этого датчика за счет введения управляемого делителя частоты импульсов опроса. 2 ил. с S со о го to 4: со гч