Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред Советский патент 1988 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными значениями - уровня диэлектрической, в том числе криогенной, а также электропроводной жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискрет- ной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде. Кроме того, изобретение может быть использовано для двухпозкционного регулирования и других величин, изме- ряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков.

Целью изобретения является повышение надежности регуляторе, и упрощение контроля за пределами регулирова- ния при их перестройке.

На фиг. 1 приведена блок-схема двухпозиционного регулятора уровня раздела сред ; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу регуля- тора с датчиками, У которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, уменьшается по мере его повышения; на фиг. 3 - эпюрь; напряжений, поясняющие работу регулятора с датчиками, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, увеличивается по мере повышения уровня.

Двухпозиционньй регулятор уровня раздела сред содержит генератор 1 линейно меняющегося напряжения, подключенный через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным.элементом, к входу первого компаратора 3, второй и третий компараторы 4 и 5, входы которых соответственно подсоединены к выходам генератора 1 линейно меняющегося сигнала и датчика 2 уровня, блок 6 сравнения , , а также посдедовательно соединенные симметричный триггер 7, релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, причем первый вход симметричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход - к выходу компаратора 5, а выхды компараторов 3 и 4 соответственно но - к первому и второму входам блока 6 сравнения, который содержит D-- триггер 10, подключенный: к его D-BXO ду одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравне

п j

п

5

0 5

0

5

0

5

ния5 С-БХОД D-триггера 10 - его вторым входом, а выход D-триггера 10 - выходом блока 6 сравнения.

Генератор 1 линейно меняющегося напряжения и одновибратор 11 блока 6 сравнения можно практически реализовать на основе интегрального таймера КР1006ВН1.

Датчик 2 уровня можно выполнить на -основе интегрирующей RC- или RL- цепи в зависимости от типа чувствительного элемента (резистивного, емкостного или индуктивного).

Симметричный триггер 7 представля-, ет собой асинхронный RS-триггер, причем S-вход является первым входом триггера 7, а R-вход - вторым для датчиков, например резистивных, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, например кри огенной жидкости и пара, уменьшается по мере его повышения, и наоборот, является первым входом, а S- вход - вторым для датчиков, например емкостных, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, увеличивается по мере повышения уровня.

В качестве релейного элемента 8 можно применить любое электромагнитное реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющее ком.мутадионные группы с перекидными контактами.

Выбор исполнительного механизма 9 определяется функциональным назначением регулятора. Например, в случае регулирования уровня криогенных жидкостей им может быть электронагреватель,. пЪмещенньш в дьюар с хлад- . агентом, и электромагнитный клапан, служащий для сброса давления паров хладагента в атмосферу.

Двухаозиционный регулятор уровня раздела сред, например, при регулировании уровня криогенной жидкости и применении в качестве чувствительного элемента датчика уровня термо- „ метра сопротивления в виде стержня, на который намот ана проволо ка с высоким ТКС, работает следующим образом.

При подаче питания на регулятор на выходе блока б сравнения 6 устанавливается высокий уровень напряжения 1, а на выходе симметричного триггера 7 - низкий уровень напряжения О. Уctpoйcтвo, формирующее напряжение начальной установки тригге-314

ров 7 и 10, на фиг. 1 не показано. В момент времени t генератор 1 линейно меняющегося напряжения начинает генерировать импульс линейно меняющегося напряжения Ujx (t) с длительностью tn и максимальной амплитудой Vj соглас1Ю формуле

..«-г:-.

который, проходя через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным, поступает на- i:. входы компараторов 3 и 5 с амплитудой Ug, (t) согласно формуле (I), зависящей от значения постоянной времени f интегрирующей цепи датчика 2 уровня (на фиг, 2,3 показано пунктиром):

и

вьгх

((t-r).

где максимальная амплитуда им- пульса;.

t, - длительность импульса, т.ео от значения параметра чувствительного элемента, входящего в состав датчика 2 уровня, определяемого положением границы раздела сред. Следовательно, поскольку в пустом регулируемом сосуде, куда помещен термо-. метр сопротивления, входящий в состав интегрирующей цепи 2, его сопротивление максимальноJ то и постоянная времени интегр.ирующей цепи 2 максимальна и равна i ,,oKt а максимальное значение амплитуды v, импульса линейно меняющегося напряжения при этом согласно формуле (2) минимально (фиг, 2; ); ), кроме того,

Vmi Ен ;Ев11 - (3) где Е - опорное напряжение компаратора 3;

Eg - опорное напряжение компаратора 5.

При этом на выходах компараторов 3 и 5 присутствуют уровни 1 (фиг. 2; Е, EJ; t,-tj) , на D-входе триггера 10 - уровень О (фиг. 2; t,-t), и с в момент времени t синхроимпульса длительностью to, с выхода компаратора 4, сравнивающего выходное напряжение и g)((t) генератора 1 с опорным напряжением Eg (фиг, 2; U(t); t,-t,), на выходе блока 6 сравнения устанавливается уровень (фиг, 2; EJ; t). Появление уровня О на первом входе симметричного триггера 7 приводит к опрокидыванию последнего и установке на его выходе

О

й

.

, 1

23987

уровня 1 (фиг. 2; t) , в ре-, зультате чего срабатывает релейньш элемент 8 и исполнительньш механизм 9 начинает подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 8 замыкает цепь электромагнитного клапана и включает наjg греватель, в результате чего давление жидкости в дьюаре повышается и она начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд). По мере повышения уровня жидкост в сосуде

15 сопротивление чувствительного элемента падает, постоянная времени интегрирующей цепи 2 уменыиае -тся, максимальное значение уровня выходного напряжения интегрирующей цепи 2

2Q увеличивается и при превышении его значением в некоторьш момент времени уровня Е fj на выходе компаратора 3 появляется импульс отрицательной полярности (фиг, 2; ,),.B ре25 зультате чего одновибратор 11 формирует импульс положительной полярности с длительностью

, ,

30 где ( макс ма|;симальное знлчер{Т1е времени интегрирующей цепи 2 при пустом сосуде; tg - длительность выходного импульса компаратора 4, Очередные синхроимпульсы в моменты времени t. , t поддерживают на выходе блока 6 сравнения уровень 1, не меняющий состояние триггера 7, и хладагент продолжает поступать в ре- Q гулируемый сосуд (фиг. 2; U8(,ix(t), Е, Ej, Ejj ), уменьшая при этом постоянную времени I) Н1 тегрирую- щей цепи 2, в результате чего в некоторый момент времени максимальное . значение напряжения Ugf,,(t;) увеличится настолько, что превысит уровень опорного напряжения Eg компаратора 5 и на .выходе появится импульс отрицательной полярности, поступающий на второй вход симметричного триггера 7

35

50

55

и. меняющий состояние последнего (фиг.-2; UjtixCt); Ej, ). При этом релейный элемент 8 отключает исполнительный механизм 9, и пода-г ча жидкости прекращается. По мере уменьшения уровня постоянная времени датчика 2 уровня,возрастает, уровень 1, поступающий на второй вх,д симметричного триггера 7, не меняет сое(g,ff)

ф1/г.2

t f

Изобретение относится к автома- тике и может быть использовано для двухпозиционного регулирования уровня жидкости и других величин, измеря емых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков. Цель изобретения - повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределами регулирования при их перестройке. Поставленная цель достигается тем, что в двухпозиционном регуляторе уровня раздела сред, содержащем генератор 1 линейно меняющегося напряжения, датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компараторы 3,4 и 5, блок 6 сравнения, симметричный триггер 7, релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, первый вход симметричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход - к выходу компаратора 5, а выходы компараторов 3 и 4 соответственно - к первому и второму входам блока 6 сравнения, который содержит D-триг- гер 10 и подключенный к его D-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, С-вход D-триггера 10 - его вторым входом, а выход D-триггера 10 - выходом блока 6 сравнения. 3 ил. с (Л

t2

h и

Фиг. 5