Датчик уровня жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01F23/62 G01F23/74 

Фиг.1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дистанционного измерения уровня жидкости в Уровнемерных колодцах, скважинах, баках, цистернах и в подобных объектах.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 показан датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг, 1; на фиг. 3 - электрическая схема измерения.

Датчик уровня содержит поплавок 1 с укрепленным на нем постоянным магнитом 2, закрытую с одного (нижнего) конца немагнитную трубу 3 с расположенными внутри горизонтально по всей высоте герконами 4 (два геркона обозначены индексами 4а и46). Герконы 4 снабжены магнитопроводами 5, протяженными на высоту шага дискретности и установленными с зазором 6 (один из зазоров обозначен индексом 6а), и общим магнитопроводом 7. Внутри трубы 3 расположены резисторы 8, которым присвоены

Обозначения R1, R2, R3, R4 Рп. Каждый

из резисторов 8 подключен к первому выводу соответствующего геркона 4, например резистор РЗ подключен к геркону 46, а все резисторы 8 соединены последовательно в цепочку, которая через миллиамперметр 9, шкала которого проградуирована в единицах уровня, и источник 10 постоянного тока подключена к общему магнитопроводу 7. К этому же магнитопроводу гальванически подключены вторые выводы геркочов4. Сопротивления резисторов 8 выбраны одинаковыми..

Магнитопроводы 5 и 7 закреплены на Стенке трубы 3, причем первые (левые) выводы герконов 4 закреплены намагнитопро- водах 5, а вторые (правые) - на общем магнитопроводе 7. Такое крепление герко- ноз 4 обеспечивает непрерывность их магнитных цепей от магнитопроводов 5 до магнитопсовода 7.

Намагничивающая сила постоянного магнита 2 определена пс условию срабатывания (замыкания лепестков) двух соседних герконов 4, например герконов 4а и 46 при условии расположения полюса S магнита 2 точно против зазора &а. Такая особенность конструкции датчика уровня обеспечивает непрерывность электрической цепи источника 10 тока и, следовательно, непрерывность показаний миллиамперметра 9 при перемещении поплавка 1.

Между поплавком 1 и трубой 3 имеется свободное пространство для возможности перемещения поплавка 1 без трения вдоль трубы 3, Это пространство обуславливает наличие двух зазоров 11 и 12 между полюсами S и N магнита 2 и магнитопроводами 5

и 7. Датчик уровня жидкости установлен вертикально в емкости 13, предназначенной для хранения жидкости 14.

Датчик уровня жидкости работает следующим образом,

В исходном положении поплавок 1 рас- положен на дне емкости 13, При этом полюс S магнита 2 расположен от нижнего магнитол ровода 5 на расстоянии одного шага ди0 скретности. Поэтому сопротивление магнитной цепи полюс N магнита 2 - воздушный зазор 11 - стенка трубы 3 - магни- топровод 7 - правые вывод и лепесток нижнего геркона 4 - левые лепесток и вывод

5 нижнего геркона 4- нижний магнитопровод 5 - стенка трубы 3 - воздушный зазор 12 - полюс S магнита 2 велико и намагничивающая сила, действующая на нижний геркон 4, недостаточна для его срабатывания. В ре0 зультате цепь источника 10 питания разомкнута и миллиамперметр 9 показывает нулевое значение уровня, что соответствует отсутствию жидкости 14 в емкости 13.

Подача жидкости 14 в емкость 13 вызы5 вает перемещение поплавка 1 с магнитом 2 вверх за счет подъемной силы. В тот момент, когда полюс S магнита 2 достигает отметки нижнего конца нижнего магнитопровода 5, сопротивление указанной магнитной цепи

0 резко падает за счет падения магнитного сопротивления участка магнитопровод 5 - стенка трубы 3 - воздушный зазор 12. Поэтому намагничивающая сила, действующая на нижний геркон 4, резко возрастает и вы5 зываетсрабатывание нижнего геркона 4, который замыкает электрическую цепь положительный полюс источника 10 - миллиамперметр 9, цепь из последовательно соединенных резисторов R1, R2, R3, R4

0 Рп-замкнутые контакты нижнего геркона 4 - магнитопровод 7- отрицательный полюс источника 10. Следовательно, в указанной электрической цепи возникает ток, сила которого

5

, ЦU

R1 +R2 +R3 +R4Rn n R

где U - напряжение источника питания 10;

0 n - количество герконов, установленных в трубе 3,

В резупьтате миллиамперметр 9 показывает значение уровня, равное шагу дискретности

5. Н

h г7

где Н - максимально возможная высота уровня жидкости 14 в емкости 13.

Дальнейшее повышение уровня жидкости 14 в емкости 13 вызывает дальнейшее

перемещение поплавка 1 с магнитом 2 вверх.

При этом происходит срабатывание соответствующих герконов 4, которые шунтируют расположенные ниже поплавка 1 резисторы 8 и вызывают изменение сопротивления электрической цепи источника 10 питания, а следовательно, силы тока в ней, значение которой определяется формулой

I- U

n/M)R

где М - количество разомкнутых герконов, расположенных ниже полюсов магнита 2.

В результате миллиамперметр 9 показывает текущее значение уровня, равное

-M(1)

Понижение уровня жидкости 14 в емкости 13 вызывает перемещение поплавка 1 с магнитом 2. Это вызывает увеличение сопротивления электрической цепи источника 10 и падение показаний миллиамперметра 9, который показывает снижение уровня, значение которого определено формулой (1).

Таким образом, любому изменению уровня жидкости 14 в емкости 13 соответствует изменение показания миллиамперметра 9, что обеспечивает измерение текущего уровня жидкости 14. В процессе измерения уровня поплавок 1 достигает таких отметок по высоте диапазона измерения, при которых полюс S магнита 2 расположен точно против зазоров между магнитопроводами 5. Например, при перемещении поплавка 1 вверх полюс S магнита 2 достигает положе- ния точно против зазора 6а. При этом срабатывает геркон 4а (геркон 46 уже замкнут) и шунтирует резистор 4а (резисторы R3,

R4Rn шунтированы замкнуты герконом

46). При этом ток в цепи источника 10 воз- растает, что обеспечивает возрастание показания миллиамперметра 9 на величину

шага дискретности. Состояние датчика уровня, при котором замкнуты одновременно два геркона 4а и 46, таким образом не дает погрешности измерения. Такое состояние датчика уровня непродолжительно, так как малейшее смещение датчика уровня непродолжительно, смещение полюса S вверх или вниз вызывает резкое перераспределение магнитного потока в отношении геркона 4а или геркона 46. При этом смещение полюса S вверх не изменяет показания миллиамперметра 9, а смещение полюса S вниз уменьшает показание миллиамперметра 9 на величину шага дискретности.

Формула изобретения 1. Датчик уровня жидкости, содержащий поплавок с постоянным магнитом, охватывающим закрытую с одного конца немагнитную трубу, внутри которой дискретно по всей высоте расположены горизонтально герконы, параллельно соединенные и снабженные плоскими магнитопроводами, протяженными на высоту шага дискретности и установленными с зазором, величина которого меньше зоны действия магнита на геркон, и общим магнитопрово- дом, протяженным на высоту диапазона измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, маг- нитопроводы с зазором и общий магнито- провод расположены на двух противоположных внутренних стенках трубы напротив зон перемещения полюсов магнита, при этом каждый из выоодов герконов подсоединен соответственно к магни- топроводам с зазором и к общему магнитопроводу.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве проводника для соединения герконов использован общий магнитопровод

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для дистанционного измерения уровня жидкости в уровнемерных колодцах, скважинах, баках, цистернах и подобных объектах. Цель изобретения - повышение точности и упрощение конструкции. Датчик уровня жидкости содержит поплавок 1 с постоянным магнитом 2, закрытую с одного (нижнего) конца немагнитную трубу 3 с расположенными внутри горизонтально по всей высоте герко- нами 4, снабженными магнитопроводами 5, протяженными на высоту шага дискретности и установленными с зазором 6, величина которого меньше зоны действия магнита 2 на геркон 4, и общим магнитопроводом 7, протяженным на высоту диапазона измерения, Магнитопроводы 5 и 7 закреплены на стенке трубы 3 в зоне перемещения полюсов магнита 2, причем первые выводы гер- конов 4 закреплены на магнитопроводах 5, а вторые - на общем магнитопроводе 7. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

12

vS

ж ъж ®зтш®ж& : Фиг. 2

вид Л

л/

Фиг.З

Rtt 8