Устройство для измерения уровня поверхности раздела двух сред Советский патент 1991 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с разными коэффициентами диэлектрической проницаемости.

Целью изобретения является непрерывное слежение за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с разными коэффициентами диэлектрической проницаемости.

На фиг.1 изображена схема устройства: на фиг.2 - конструкция двухзондового преобразователя; на фиг.З - измерительная схема; на фиг.4 - схема управления; на фиг.5

- схема задания полярности; на фиг.6 - диаграммы, поясняющие работу схемы полярности.

Устройство содержит два двухзондовых преобразователя 1 и 2, две измерительные схемы 3 и 4, два компаратора 5 и 6, головку 7, трос 8, схему 9 управления, схему 10 задания полярности, шаговый двигатель 11 с барабаном подмотки троса, реверсивный счетчик 12 с индикатором.

Двухзондовые преобразователи 1 и 2 содержат проводящие корпуса 13 и стержни 14, изолированные втулки 15 и оыеоды 16. Двухзондовые преобразователи закреплены со сдвигом по вертикали один относис

00

N3

со

CJ

UMibiio другого с помощью головки 7 и подключены измерительные схемы 3 и 4 к входам компараторов 5 и б соответственно

Измерительные схемы 3 и 4 содержат генератор 17 и конденсаторы 18-21.

Схема 9 управления содержит генератор 22 двойных импульсов, пять схем И 23- 27 и две схемы ИЛИ 28 и 29.

Схема задания полярности содержит два ждущих мультивибратора 30 и 31, а также две схемы И 32 и 33.

В измерительной схеме 3 генератор 17 с одной стороны заземлен, с другой стороны подсоединен к точке соединения конденсаторов 18 и 19. Цепочка из последовательно соединенных конденсаторов 18 и 19 включена параллельно входу ab. Точка соединения конденсатора 18 и входа а подсоединена к выходу с через конденсатор 20. Точка соединения конденсатора 19 и входа b подсоединена к выходу d через конденсатор 21.

Работа измерительной схемы 4 аналогична работе схемы 3.

Компаратор 5 подключен к первому входу е схемы 9 управления, а компаратор б подключен к ее второму входу f. Первый и второй выходы g и h схемы 9 управления подсоединены соответственно к первому и второму I и j входам схемы 10 задания полярности. К выходам схемы полярности К и I подсоединены входы реверсивного счетчика 12 с индикатором. Входы шагового двигателя 11 с барабаном подмотки троса соединены с выходами схемы управления g и h. Кроме того, к барабану подмотки троса шагового двигателя 11 подсоединен трос 8, второй конец которого закреплен на головке 7.

К входам е и f схемы 9 управления подключена схема И 23, выход которой подключен к запрещающему входу генератора 22 двойных импульсов. Первый выход m генератора двойных импульсов подсоединен к одному из входов схемы И 25 и 26, а второй выход п - к одному из входов схем И 24 и 27. Вторые входы схем И 24 и 26 подключены к первому входу е схемы управления, а вторые входы схем И 25 и 27 подключены к ее второму входу f. Выходы схем И 24 и 25 соединены с входами схемы ИЛИ 28, а схем И 26 и 27 - с входами схемы ИЛИ 29.

Выход схемы ИЛИ 28 соединен с первым выходом g схемы управления, а выход схемы ИЛИ 29 - с ее вторым выходом h.

В схеме 10 задания полярности вход ждущего мультивибратора 30 соединен с первым входом I схемы задания полярности, а вход ждущего мультивибратора 31 - с

ее вторым входом J, Один вход схемы И 33 соединен с выходом ждущего мультивибратора 30, а другой - с выходом ждущего мультивибратора 31. Выход схемы И 33 соединен

с вторым выходом I схемы 10 задания полярности. Один вход схемы И 32 соединен с входом ждущего мультивибратора 30, а другой - с выходом ждущего мультивибратора 31. Выход схемы И 32 соединен с пер0 вым выходом к схемы 10 задания полярности.

Устройство работает следующим образом.

Емкости зондов преобразователей и

5 конденсаторов 18 и 19 образуют мостовую схему, элементы которой выбраны так, что схема находится в состоянии равновесия при равенстве емкостей зондовых преобразователей, т.е. если двухзондовые преобра0 зователи находятся полностью в жидкости с одной или другой диэлектрической проницаемостью.

В стационарном режиме уровень поверхности раздела двух несмешивающихся

5 жидкостей находится внутри между верхним пределом, на котором установлен первый двухзондовый преобразователь 1, и нижним, на котором установлен второй двухзондовый преобразователь 2. Сигналы

0 на выходе измерительных схем 3 и 4 в этом случае отсутствуют. На выходах генератора 22 двойных импульсов с периодом Т появляются сдвинутые по времени импульсы управления шаговым двигателем. На первом

5 выходе вырабатывается импульс ti, на втором 12.

Если уровень поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей опустится ниже предела, на котором установлен двух0 зондовый преобразователь 2, на выходе измерительной схемы 4 появится сигнал, который вызовет срабатывание компаратора 6 и появление сигнала на входе f схемы 9 управления, который разрешает прохожде5 ние импульсов через схемы И 25 и 27.

Сначала через схему И 25 и схему ИЛИ 28 на первый выход схемы управления g пройдет импульс ti, а вслед за ним через схему И 27 и схемы ИЛИ 29 на второй

0 выход схемы управления h пройдет импульс t2.

Шаговый двигатель 11 подключен так, чтобы указанная последовательность импульсов вызывала бы разматы5 вание троса из барабана и опускание головки 7 с двухзондоаыми преобразователя 1 и 2 на глубину, обеспечивающую попадание поверхности раздела между верхним и нижним пределами (достигается стационарный режим).

Выходные сигналы схемы 9 управления, вызванные опусканием поверхности раздела, поступают и на схему 10 задания полярности. В момент поступления импульсаи на первый вход I схемы задания полярности (фиг.ба, первый импульс) запускается ждущий мультивибратор 30 (фиг.бв, первый импульс). В момент поступления импульса 12 на второй вход J схемы задания полярности (фиг.66, первый импульс) он поступает на один из входов схемы И 32, На втором входе схемы И 32 в этот момент имеется сигнал с выхода ждущего мультивибратора 30 (фиг.бв, первый импульс), схема И 32 срабатывает и на первом выходе к схемы 10 задания полярности появится импульс (фиг.бд), включающий реверсивный счетчик 12 в режиме вычитания. На индикаторе устанавливается новое значение уровня поверхности раздела.

Если уровень поверхности раздела двух жидкостей поднимается выше предела, на котором установлен двухзондовый преобразователь 1. на выходе измерительной схемы 3 появится сигнал, который вызовет срабатывание компаратора 5 и пропускание сначала импульса ti через схему И 26 и схему ИЛИ 29 на второй выход h схемы 9 управления. После этого импульс т,2 через схему И 24 и схему ИЛИ 28 пройдет на первый выход g схемы 9 управления. Такая последовательность импульсов является обратной к предыдущей, имевшей место при опускании поверхности раздела, и вызовет наматывание троса 8 на барабан шагового дв игателя, что приведет к подьему головки 7 с преобразователями 1 и 2 на уровень, обеспечивающий попадание поверхности раздела между верхним и нижним пределами (до-, стигается стационарный режим).

Вызванные подъемом уровня поверхности раздела выходные сигналы схемы 9 управления поступают и на схему 10 задания полярности. В момент поступления импульса ti на второй вход J схемы 10 поступает импульс с выхода схемы управления (фиг,66, второй импульс). Этот импульс запускает ждущий мультивибратор 31 (фиг.бг, второй импульс). В момент поступления импульса t2 поступает сигнал на первый вход I схемы 10 (фиг.ба, второй импульс) и на один из входов схемы И 33. На втором входе схемы И 33 в этот момент времени имеется сигнал от ждущего мультивибратора 31 (фиг.бг, второй импульс). Схема И 33 срабатывает и на ее выходе появляется сигнал (фиг.бе), включающий реверсивный счетчик 12 в режиме суммирования. На индикаторе счетчика устанавливается новое значение уровня поверхности раздела,

С целью исключения возможности появления некорректной ситуации (например, при перемешивании жидкостей) при совместном появлении сигналов на выходах двух преобразователей 1 и 2 наличие схемы И 23 в схеме 9 управления обеспечит отключение генератора 22 двойных импульсов. 0

Формула изобретения

1.Устройство для измерения уровня поверхности раздела двух сред, содержащее двухзондовый преобразователь, жестко ус5 тановленный на головке, измерительную схему, компаратор и трос, отличающее- с я тем, что, с целью непрерывного слежения за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся сред с разными коэффи0 циентами диэлектрической проницаемости, в него введены второй двухзондовый преобразователь, жестко установленный на головке со сдвигом по вертикали относительно первого двухэондового преобразователя,

5 вторая измерительная схема, второй компаратор, схема управления, схема полярности, шаговый двигатель с барабаном подмотки троса и реверсивный счетчик с индикатором, причем выходы второго двух0 ондового преобразователя соединены с входами второй измерительной схемы, выходы которой соединены с соответствующими входами второго компаратора, выходы первого и второго компараторов соединены

5 соответственно с первым и вторым входами схемы управления, первый и второй выходы которой соединены с первыми и вторыми входами шагового двигателя и схемы полярности, а выходы схемы полярности соедине0 ны с входами реверсивного счетчика.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что схема управления содержит генератор двойных импульсов, первую, вторую, третью, четвертую и пятую схемы И,

5 первую и вторую схемы ИЛИ, причем первый вход схемы управления соединен с вторыми входами первой, второй и четвертой схем И, второй вход схемы управления соединен с вторыми входами третьей и пятой

0 схем И и первым входом первой схемы И, с входом генератора двойных импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами второй и пятой схем И, а первый выход соединен с первыми входами третьей

5 и четвертой, схем И, выходы второй и третьей схем И соединены соответственно с первым и вторым входами первой схемы ИЛИ, выходы четвертой и пятой схем И соединены соответственно с первым и вторым входами второй схемы ИЛИ, а выходы схем

ИЛИ соединены с соответствующими выходами схемы управления,

3. Устройство поп,1,отличающее- с я тем, что схема полярности содержит две схемы И и два ждущих мультивибратора, которые соединены с соответствующими входами схемы полярности, входы первой схемы И соединены соответственно с выходом первого ждущего мультивибратора и вторым входом схемы полярности, в входы второй схемы И соединены соответственно с выходом второго ждущего мультивибратора и первым входом схемы полярности, причем выходы первой и второй схем И соединены с соответствующими выходами схемы полярности.

J

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкости и может быть использовано для слежения за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с различной диэлектрической проницаемостью. Целью изобретения является непрерывное слежение за уровнем раздела двух несмешивающихся сред с различной диэлектрической проницаемостью. Цель достигается за счет введения дополнительного двухзондового емкостного преобразователя с измерительной схемой и компаратором, схемы управле- ния, схемы полярности, двигателя с барабаном подмотки троса и реверсивного счетчика с индикатором. В схеме управления анализируются сигналы, поступающие с емкостных зондов двух преобразователей, определяется положение преобразователей относительно поверхности раздела двух сред и вырабатываются управляющие сигналы, определяющие режим работы двигателя и реверсивного счетчика. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. сл

&

ая-

J6

/5

. /3

Фцг2

Фиг. i.

Риг. 3.

#foz. 4