Двухпозиционный регулятор уровня жидкости Советский патент 1991 года по МПК G05D9/12 

1

(61) 1471178

(21)4678631/24

(22)14.04.89

(46) 07.01.91. Бкш. N 1

(71)Опытное конструкторско-техноло- гическое бюро с опытным производством Института металлофизики АН УССР

(72)В.С.Ступак, Н.Е.Синицкий, В.М.Проскурко и И.В.Проскурко

(53)62-50(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1471178, кл. G 05 D 9/12, 1987.

(54)ЛВУХПОЗИЦИОНННЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

(57)Изобретение относится к технике автоматического регулирования, может быть использовано в устройствах для поддержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии и дилатометрии и является усовершенствованием известного технического решения, описанного в авт. св. № 1471178. Для повышения точности регулирования путем уменьшения мощности, рассеиваемой датчиком нижнего уровня, в устройстве третий вход второго элемента И 3 соединен с третьим выходом формирователя 11 импульсов, который содержит триггер 12, вход сброса которого является первым входом формирователя импульсов, а прямой и инверсный выходы соответственно первым и вторым выходами формирователя импульсов, инвертор 13, вход которого является вторым входом формирователя импульсов, Р а выход соединен с тактовым входом триггера 12, и одновибратор 14, вход которого является третьим входом формирователя 11 импульсов, а выход - его третьим выходом, и соединен, кроме того, с информационным входом триггера 12. 2 ил.

«

(Л

05

со ю

со

00

«ч

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, может быть использовано в устройствах для поддержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низ г котемпературной калориметрии и дилатометрии и является усовершенствованием регулятора по авт.св. № 1471178.

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет уменьшения мощности, рассеиваемой датчиком нижнего уровня.

На фиг. 1 приведена блок схема устройства; на Лиг. 2 - эпюры напряжений.

Двухпозиционный регулятор уровня жидкости содержит генератор 1 импульсов, первый 2 и второй 3 элементы И, датчик 4 верхнего уровня и первый конденсатор 5, образующие первую дифференцирующую цепь б, датчик 7 нижнего уровня и второй конденсатор 8, образующие вторую дифференцирующую цепь 9, исполнительный блок 10 и формирователь 11 импульсов, к первому выходу которого подключен исполнительный блок К) и первый вход первого элемента И 2, между выходом которого и первым входом формирователя 11 вклку чена первая дифференцирующая цепь 6, а к второму входу элемента И 2 подключен выход генератора 1, второй вход формирователя 11 и первый вход второго элемента И 3, между выходом которого и третьим входом формирователя 11 включена вторая дифференци- рующая цепь 9, а второй и третий входы элемента И 3 соединены соответственно с вторым и третьим выходами формирователя 11, который содержит триггер 12, вход сброса которого является первым входом формирователя 11, а прямой и инверсный выходы - соответственно первым и вторым выходами формирователя 11, инвертор 13, вход которого является вторым входом формирователя, а выход соединен с тактовым входом триггера 12, и одновибратор 14, вход которого является третьим входом формирователя 11, а выход - его третьим выходом, и соединен, кроме того, с информационным входом триггера 12.

Двухпозиционный регулятор уровня жидкости работает следущим образом. При подаче напряжения питания на регулятор на выходе формирователя 11

0

5

0

5

0

5

0

45

0

5

устанавливается уровень логического нуля (устройство, формирующее напряжение начальной установки триггера 12, не показано), а генератор 1 формирует прямоугольный импульс с длительностью tA, поступившей через элемент И 3 на вторую дифференцирующую цепь 9. Поскольку в пустом резервуаре сопротивление датчика 7 мало, выходное напряжение дифференцирующей цепи 9 тоже; мало (соответствует уровню логического нуля), в результате чего запуск одновибратора 14 не происходит, на его выходе сохраняется уровень логической единицы и по заднему фронту импульса генератора 1 в момент времени t( на выходе формирователя 11 устанавливается также уровень логичес- . кой единицы, включающий электронагреватель и электромагнитный клапан исполнительного блока 10, в результате чего криогенная жит костъ начинает поступать в резервуар (фиг. 2, , Ј. ), В некоторый момент времени t хладагент затапливает датчик 7 нижнего уровня, однако состояние триггера 12 не изменяется, поскольку выходные импульсы генератора 1 на дифференцирующую цепь 9 не поступают, в результате чего на выходе одновибратора 14 присутствует уровень логи- . ческой единицы и жидкость продолжает поступать в резервуар до затопления датчика 4 верхнего уровня. При этом сопротивление резко увеличивается до значения более, чем в 2x103 раз, что приводит к скачкообразному увеличению постоянной времени дифференцирующей цепей 6, которая становится равной 2р , ив некоторый момент времени t3 на первый вход формирователя 11 поступает положительный перепад напряжения (фиг. 2, U, t), меняющий состояние триггера 12, в результате чего появившийся на его прямом выходе уровень логического нуля препятствует дальнейшему прохождению через цепь 6 выходного импульса генератора 1, ограничивая тем самым его длительность на выходе дифференцирующей цепи 6 с t4 до tB.

Выходные уровни логической единицы с инверсного выхода триггера 12 и выхода одновибратора 14, присутствующие соответственно на втором и третьем выходах элемента И 4, приводят к тому, что в момент времени t9+t B на выходе дифференцирующей цепи 9 появяется положительный перепад напряжения с выхода генератора 1. Поскольку атчик 7 нижнего уровня находится в жидкости и сопротивление его большое, то и постоянная времени дифференцирующей цепи 9 большая, в результате «его на ее выходе появляется имлульс (фиг. 2, иэ, ), запускающий оц- новибратор 14, выходное напряжение логического нуля которого не меняет состояния триггера 12, и, поступив на третий вход элемента И 3, препятствует дальнейшему прохождению импульса через дифференцирующую цепь 9, ограничивая тем самым его длительность на уровне t,.. В дальнейшем при затопленном датчике 7 на каждый поступивший выходной импульс генератора 1 одновиб- ратор 14 формирует импульс отрицательной полярности длительностью t, укорачивающий импульсы, поступающие на вход дифференцирующей цепи 9, причем t4Јt0cT, где Т - период следования выходных импульсов генератора 1.

По заднему фронту выходных импульсов генератора 1 на прямом выходе триггера 12 подтверждается уровень

логического нуля вплоть до выхода в некоторый момент времени t датчика 7 нижнего уровня из хладагента вследствие, например, его испарения (фиг.2,

, ) ГСри этом сопротивление датчика 7 и постоянная времени цепи 9 резко уменьшатся и при поступлении очередного импульса на вход цепи 9 на ее выходе присутствует уровень логического нуля, на выходе одно- вибратора 14 сохраняется уровень логической единицы, по ьаднему фронту импульса генератора 1 в момент времени tj- триггер 12 меняет свое состояние (фиг. 2, U9, U4, Uг, Ц- tj-) и начинают повторяться описанные процессы для

интервала времени t(-t, т.е. исполнительный блок 1) начинает подачу хладагента в резервуар.

В предлагаемом устройстве длительность импульса значительно короче и определяется только необходимым временем срабатывания элементов регулятора, в результате чего мощность

рассеивания датчика нижнего уровня уменьшается до минимально возможной, что приводит к уменьшению расхода хладагента из-за дополнительного испарения и повышению точности установ-i

5 ки уровней регулирования из-за снижения интенсивности периодического вскипания хладагента, Кроме того, существенно упрощается регулировка регулятора, поскольку нет необходимости

0 тщательной установки постоянных времени дифференцирующих цепей, а также упрощается регулятор благодаря упрощению формирователя импульсов. Формула изобретения

Двухпозиционный регулятор уровня жидкости по авт. св. N 1471178, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения мощности, рассеиваемой датчиком

0 нижнего уровня, формирователь импульсов содержит инвертор, одновнбратор и триггер, причем вход сброса триггера является первым входом формирователя, тактовый и информационный входы

5 триггера соединены соответственно с выходом инвертора и одновибратора, входы которых являются соответственно вторым и третьим входами формирователя, прямой и инверсный выходы триггера яв0 ляются соответственно первым и вторым выходами формирователя, а выход одно- вибратора является третьим выходом формирователя и связан с третьим входом второго элемента И.

t.

.

Фиг. 2