Тепловой сигнализатор уровня Советский патент 1992 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости путем измерения разности коэффициентов теплоотдачи в жидкость и газ резистивного термозависимого элемента и может быть использовано в системах автоматики для измерения уровня жидкости, в частности, в бортовой системе контроля автомобиля для определения уровня масла ниже допустимого в картере двигателя.

Известен сигнализатор уровня, содержащий запитываемый источником постоянного тока мост, одно плечо которого образует термозависимый резистор, а остальные - постоянные резисторы, включенный в диагональ моста усилитель, выход которого через компаратор связан со световым индикатором.

Недостатки сигнализатора - узкий диапазон рабочих температур и малое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению является тепловой сигнализатор уровня, содержащий термозависимый резистивный мост, включающий три постоянных и один термозависимый резисторы, усилитель, компенсационный термозависимый резистор, размещенный в масле внутри сильфона, источник питания, и индикатор. Компенсационный термозависимый резистор предназначен для расширения рабочего диапазона температур.

Недостатками теплового сигнализатора уровня являются ненадежная работа при градиенте температур в контролируемой среде и в широком диапазоне температур из-за неполной термокомпенсации; малое быстродействие из-за ограничения мощности подводимой от источника питания через постоянные резисторы моста к термозависимому резистору.

Ё

Х| Ю СО

Ј

ю

Цель изобретения - повышение надежности работы и быстродействия сигнализатора.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловой сигнализатор уровня, содержа- щий термозависимый резистивный мост, включающий три постоянных и один термозависимый резистор,- усилитель, источник питания и индикатор, введены ключевой элемент и компаратор, а усилитель выпол- нен дифференциальным, при этом ключевой элемент своим выходом подключен к одной из диагоналей моста, а входом с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя.

На чертеже изображена структурная схема теплового сигнализатора уровня.

Сигнализатор содержит термозависимый резистивный мост Ri-R4, причем RI - термозависимый резистор, расположенный на контролируемом уровне, a R2-R4- постоянные резисторы. Термозависимый резистивный мост запитывается от источника питания 1 через управляемый ключевой эле- мент 2. Диагональ моста соединена с входами дифференциального усилителя 3. Выход дифференциального усилителя 3 соединен с входом компаратора 4, а выход компаратора - с управляемым входом ключевого эле- мента 2 и с световым индикатором 5.

Сигнализатор работает следующим образом.

Ток,проходящий от источника питания 1 через замкнутый ключевой элемент 2,на- чинает разогревать термозависимый резистор, включенный в термозависимый мост Ri-R4. При нахождении термозависимого резистора в газовой среде резко повышается его температура и изменяется величина его сопротивления RL При температуре термозависимого резистора Тмакс на выходе дифференциального усилителя 3 появляется сигнал достаточной амплитуды для включения компаратора 4, который подает сигнал на включение индикатора 5 и размыкание ключевого элемента 2. После размыкания ключа 2 термозависимый резистор охлаждается и его сопротивление изменяется таким образом, что при температуре ТМин сигнал на выходе усилителя 3 уменьшается настолько, что его величина становится недостаточной для нахождения компаратора 4 во включенном состоянии. При этом индикатор выключается, ключ 2 вновь замыкает- ся и происходит первоначальный процесс разогрева термозависимого резистора. Таким образом при снижении уровня жидкости ниже контролируемого световой индикатор периодически включается и вы0)

ключается, выдавая прерывистый сигнал. Длительность импульса, соответствующая нагреву термозависимого резистора Т1М r,n Р RЈ (Тмин - То)

TU1 -tin TJ-TJ--ri т Л

г rx-j ( I макс 1 о)

где г-тепловая постоянная времени термозависимого резистора;

Р - мощность.подводимая от источника питания к термозависимому резистору;

RЈ - тепловое сопротивление термозависимого резистора.

Длительность импульса, соответствующая охлаждению термозависимого резистора

tU2 rinIt ЈEL;To.{2)

Тмин То

Условия нормальной работы устройства

максЛ о Тмин -(3)

При превышении контролируемого уровня термозависимый резистор находится в масле. Между термозависимым резистором и жидкостью осуществляется хороший тепловой контакт и температура термозависимого резистора близка к температуре жидкости Т0. Поскольку максТ0 ТМин, то сигнал на выходе усилителя 3 недостаточен для включения компаратора 4. Ключевой элемент 2 находится в замкнутом состоянии и световой индикатор 5 выключен.

Тепловой сигнализатор уровня надежно работает при наличии градиента температур в контролируемой среде и в более широком температурном диапазоне, что следует из условия (3), для прототипа - более жесткие условия термокомпенсации. Повышена временная стабильность, поскольку термозависимый резистор может работать при меньших значениях Тмакс и в меньшей степени образуется пленка-нагар на поверхности термозависимого резистора, нарушается работоспособность из-за ухудшения теплового контакта жидкость - термозависимый резистор. Эффект достигается отключением термозависимого моста от источника питания с помощью ключевого элемента 2 при Ттахс. Величина подводимой к термозависимому резистору мощности от источника питания может быть значительно больше по сравнению с прототипом. Соответственно уменьшается время разогрева термозависимого резистора и повышается быстродействие устройства. Сигнализатор может выдавать также дополнительную информацию во время импульсном виде о температуре контролируемой среды при нахождении термозависимого резистора в газе. Так, например, при установке в картере автомобиля сигнализатор выдает информацию об уровне масла при неработающем двигателе,

а при работающем двигателе, когда уровень масла значительно ниже контролируемого, сигнализатор выдает дополнительную информацию о температуре масла.

Формула изобретения Тепловой сигнализатор уровня, содержащий термозависимый резистивный мост, включающий три постоянных и один термозависимый резисторы,усилитель, источник

0

питания и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности в работе, в него введены ключевой элемент и компаратор, а усилитель выполнен дифференциальным, при этом ключевой элемент своим выходом подключен к одной из диагоналей моста, а входом соединен с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя.

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости путем измерения разности коэффициентов теплоотдачи в жидкость и газ резистивного термозависимого элемента и может быть использовано в системах автоматики для измерения уровня жидкости, в частности в бортовой системе контроля автомобиля для определения уровня масла ниже допустимого в картере двигателя. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности работы. Устройство содержит термозависимый рези- стивный мост, включающий три постоянных и один термозависимый резисторы, дифференциальный усилитель, источник питания, индикатор, ключевой элемент и компаратор. 1 ил.