Регулятор положения границы раздела сред Советский патент 1990 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными знамениями уровня ди- г электрической, в том чиспе криогенной, а также электропроводной жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройкой

ющегося напряжения UBx(t), который, пройдя датчик 3 уровня и делитель 2 напряжения с соответствующими амплитудами UBt,/)f(t) и U At} определяемыВьгх

ми соответственно постоянной времени датчика 3, которая прямо зависит от сопротивления резистивного чувствительного элемента, входящего в состав каждого из пределов во всем диапазоне ю Датчика j, и коэффициентом передачи К изменения уровня контролируемой жидко- делителя 2, поступает на входы компз- сти в сосуде.ратора , сравнивающего их амплитудные

Цель изобретения - упрощение экс- значения. При нарушении условия

(U и (t) на выходе компаратоплуатации,

Вы

На фиг. 1 показана структурная cxe-fsoa k в момент t формируется уровень

ма регулятора; на фиг. 2 - диаграммы, и по отрицательному перепаду напоясняющие его работу.пряжения блок 5 формирует на входе геРегулятор положения границы разделанератора 1 импульс отрицательной поСред содержит генератор 1 линейно из-лярности длительностью t0 (фиг. 2,

меняющегося напряжения, выход которого-оV), в результате чего выходное напрячерез делитель 2 напряжения и датчик 3 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, поджение Ueb(Jf(t) генератора падает, до нуля и формирование очередного импульса задерживается на время t0. В дальнейшем в момент генератор начинает

ющегося напряжения UBx(t), который, пройдя датчик 3 уровня и делитель 2 напряжения с соответствующими амплитудами UBt,/)f(t) и U At} определяемыВьгх

нарушении условия

(t) на выходе компаратоt формируется уровень

жение Ueb(Jf(t) генератора падает, до нуля и формирование очередного импульса задерживается на время t0. В дальнейшем в момент генератор начинает

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 дискретной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде. Кроме того, изобретение может быть использовано для двухпозиционного регулирования и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков при проведении научных экспериментов с применением систем автоматизации экспериментальных исследований. Цель изобретения - упрощение эксплуатации. Для этого регулятор положения границы раздела сред содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, делитель 2 напряжения, датчик 3 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компаратор 4, блок 5 формирования управляющих импульсов, преобразователь 6 частота-напряжение, дифференциальный усилитель 7 и задатчик 8 нулевого уровня, блоки 9, 10 сравнения, задатчик 11 верхнего и задатчик 12 нижнего уровня, триггер 13, релейный элемент 14, исполнительный механизм 15 и идикатор 16. Изобретение позволяет упростить настройку и контроль уровня при перестройке регулятора. 2 ил.

ключей соответственно к первому и вто 25генерировать очередной импульс линейрому входам компаратора , выход кото-но изменяющегося напряжения UBb(x.(.t),

рого соединен с входом блока 5 форми-описанные процессы повторяются и на

рования управляющие импульсов и черезвход преобразователя 6 поступают импреобразователь ь частота напряжение -пульсы частоты f0 (фиг. 2,va), соотк первому входу дифференциального уси- оветствующей пустому регулируемому солителя 7, второй вход которого подклю-суду, в результате чего на выходе пре- чен к задатчику 8 нулевого уровня, а выход подсоединен к первым входам первого и второго блоков Э, Ю сравнения,

образователя 6 присутствует напряжение V0 , соответствующее частоте Ј0. При помощи задатчика 8 нулевого уровня путем подачи на второй вход дифференциального усилителя 7 уровня напряжения, равного V0, устанавливают на выходе последнего напряжение, равное нулю, что соответствует пустому регулируемому сосуду, и на выходе блока 10 сравнения формируется U, устанавливающий на выходе триггера 13 уровень 1 (фиг. 2, v3, V4, V5 , V7), в результате чего срабатывает релейный 45 элемент 1, и исполнительный механизм 15 начнет подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 14 замыкает цепь электрома - нитного клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сосуде Дьюара повышается и она начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд}.

40

к вторым входам которых подключены соответственно задатчик 11 верхнего и адатчик 12 нижнего уровня, а выходы блоков 9S 10 сравнения соединены с входами триггера 13, выход которого через релейный элемент 1 соединен с входом исполнительного механизма 15S кроме того, к выходу дифференциального усилителя 7 подключен индикатор 16, а к выходу блока 5 - вход блокировки генератора 1 линейно изменяющегося напряжения.

Регулятор положения границы раздела сред, например, при регулировании уровня криогенной жидкости и применении

4

в качестве чувствительного элемента

образователя 6 присутствует напряжение V0 , соответствующее частоте Ј0. При помощи задатчика 8 нулевого уровн путем подачи на второй вход дифференциального усилителя 7 уровня напряжения, равного V0, устанавливают на выходе последнего напряжение, равное нулю, что соответствует пустому регулируемому сосуду, и на выходе блока 10 сравнения формируется U, устанав ливающий на выходе триггера 13 уровен 1 (фиг. 2, v3, V4, V5 , V7), в результате чего срабатывает релейный 45 элемент 1, и исполнительный механизм 15 начнет подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 14 замыкает цепь электрома - нитного клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сосуде Дьюара повышается и она начинает по трубопрово ду поступать в регулируемый сосуд}.

датчика уровня термометра сопротивления, выполненного в виде керамического стержня, на который намотана бифилярно проволока с высоким температурным коэффициентом сопротивления, работает Поскольку в пустом регулируемом сосу- сяедующим образом.де сопротивление чувствительного элеПри включении источника питания ге- мента датчика 3 максимально, то и по- нератор 1 в момент t, (фиг. 2) начина- стоянная времени Ј0 интегрирующей це- ет формировать импульс линейно изменя- пи максимальна, что соответствует несуду, в результате чего на выходе пре-

образователя 6 присутствует напряжение V0 , соответствующее частоте Ј0. При помощи задатчика 8 нулевого уровня путем подачи на второй вход дифференциального усилителя 7 уровня напряжения, равного V0, устанавливают на выходе последнего напряжение, равное нулю, что соответствует пустому регулируемому сосуду, и на выходе блока 10 сравнения формируется U, устанавливающий на выходе триггера 13 уровень 1 (фиг. 2, v3, V4, V5 , V7), в результате чего срабатывает релейный элемент 1, и исполнительный механизм 15 начнет подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 14 замыкает цепь электрома - нитного клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сосуде Дьюара повышается и она начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд}.

Поскольку в пустом регулируемом сосу- де сопротивление чувствительного элекоторой минимальной частоте на выходе компаратора

1

fo

o+t

Очевидно, что по мере повышения уровня хладагента сопротивление чувствительного элемента падает, что приводит к уменьшению постоянной времени f интегрирующей цепи датчика 3 ю ние преобразователя 6 максимальны и соответственно, к повышению частоты на выходе компаратора 4, поскольку

соответственно снижаются, что требуе лишь изменения полярности подключен дифференциального усилителя 7.

t0 const, и к возрастанию уровня выходного напряжения усилителя /, которое в некоторый момент t, превысит

значение i v,, нижнего порога регулирования и установит на выходе блока 10 Регулятор положения границы разде- уровень логической 1, не изменяющейла сред, содержащий последовательно состояние триггера 13 (фиг. 2, Vz V4,соединенные генератор линейно изменяю- V5, V7, t5) при превышении в некоторыйХОщегося напряжения, делитель напряжения, момент t значения выходного напряжений-компаретор и блок формирования управ- V, усилителя 7 верхнего порога V& регу-ляющих импульсов. соединенный выходом лирования, блок 9 сравнения формируетс управляющим входом генератора линейна выходе уровень О, опрокидывающийнеизменяющегося напряжения, выход ко- триггер 13 в нулевое состояние (фиг.2,25торого соединен с входом датчика уров- V4, V., V,, t4), в результате чего ре-ня, подключенного выходом к второму

Ь

7

лейный элемент И отключает исполни-входу компаратора, последовательно

тельный механизм 15, и подача жидкостисоединенные триггер, релейный элемент

прекращается о При этом индикатор 16и исполнительный механизм, а также

постоянно индицирует уровень жидкости 30первый и второй блоки сравнения, перв регулируемом сосуде.вые входы которых объединены, а выходы

По мере испарения хладагента исоединены соответственно с первым и снижения его уровня постоянная времени интегрирующей цепи 3 возрастает, что

вторым входами триггера, задатчик верхнего уровня, подключенный выходом

приводит соответственно к уменьшению частоты следования импульсов нэ выходе компаратора k и значения напряже- выходе усилителя 7, и в не35

к второму входу первого блока сравнения, и задатчик нижнего уровня, подния V4 на

который момент времени t, его уровень

ключенныи выходом к второму входу второго блока сравнения, отличающийся тем, что, с целью упро- станет меньше значения.V&, что не из- 40 Щения эксплуатации, в него введены заменит состояние триггера 13 1Фиг, 2, датчик нулевого уровня, преобразова- V vu, V7, t5). И только при сниже- тель частота-напряжение, индикатор и нии уровня жидкости ниже нижнего преде- дифференциальный усилитель, подключен- ла регулирования, т.е. при V4«cVH, ный выходом к индикатору и первому начнут повторяться описанные процессы 45 входу одного из блоков сравнения, а для периода времени t,-t4.первым входом - к выходу задатчика

В случае применения датчиков, пара- нулевого уровня и вторым входом - к метры которых, зависимые от уровня выходу преобразователя частота-напря- жидкости, увеличиваются по мере повы- жение, соединенного входом с выходом уровня, например, емкостных для 50 компаратооа. ч

диэлектрических жидкостей, работа устройства не отличается от описанной для резистивного датчика, за исключением того, что в начальный момент (при пустом сосуде} постоянная времени интегрирующей цепи 3 минимальна и увеличивается по мере повышения уровня жидкости, а частота и выходное напряжение преобразователя 6 максимальны и

соответственно снижаются, что требует лишь изменения полярности подключения дифференциального усилителя 7.

Формула изобретения

соединены соответственно с первым и

вторым входами триггера, задатчик верхнего уровня, подключенный выходом

35

к второму входу первого блока сравнения, и задатчик нижнего уровня, подРедактор М. Келемеш

Составитель В. Прямицын

Техред А.Кравчук Корректор М. Кучерявая

Заказ 5б

Тираж 655

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, JK-35, Раушская наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фиг.2

Подписное