Электронный сигнализатор уровня жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к сигнальным устройствам для измерения уровня жидкости, и может быть использовано для контроля количества жидких веществ, например, в химическом баке летательного аппарата.

Известен авиационный топливомер, содержащий указатель с одной шкалой отсчета, самоуравновешенный мост переменного тока, реле, через контакты которого в плечи моста включены емкостные датчики, находящиеся в разных баках, элементы регулировки нуля и максимума и сигнализатор предельной выработки, через выходные контакты которого к источнику питания подключено реле.

Недостатком известной конструкции является ее сложность и размещение внутри бака, что неприемлемо для работы в жидких средах с различной диэлектрической проницаемостью и электропроводностью.

Известен двухпредельный электронный сигнализатор уровня ЭСУ-2, состоящий из двух емкостных датчиков, представляющих собой электроды, которые непосредственно

погружаются в измеряемую среду, и электронного блока из двух идентичных узлов, включающего высокочастотный генератор и коммутационное реле.

Недостатком известного сигнализатора является необходимость крепления датчиков нижнего и верхнего предела непосредственно в стенке резервуара с измеряемой средой и, в зависимости от свойств рабочей среды и условий монтажа, выбора соответственно конструкции и размеров датчиков. Кроме того, стационарная установка датчиков внутри емкости ограничивает диапазон контроля за жидким уровнем и требует герметизации резервуара в месте размещения датчиков и защиты самих датчиков в случае их размещения в агрессивной среде. Ломимо этого, ограниченный температурный диапазон (от +10 до +35°С) и необходимость установки электронного блока на амортизаторах из-за повышенной чувствительности к толчкам и вибрациям сужает область применения данного устройства.

Целью изобретения является расширение технологических и эксплуатационных

(Л

С

XI

V4 00 СЛ

3

возможностей конструкции за счет устранения влияния свойств жидкой среды.

Цель достигается тем, что в электронном сигнализаторе уровня емкостный датчик как верхнего, так и нижнего предела выполнен в виде металлизированной площадки, свободной от монтажа, являющейся частью панели электронного блока и электрически с ним соединенной, а электронный блок содержит высокочастотный генератор, схему обработки сигналов, состоящую из делителя переменного напряжения, выпрямителя переменного напряжения, снимаемого с делителя, устройства сравнения выпрямленного напряжения с опорным, и электронный коммутатор для питания световой или звуковой сигнализации, причем выход высокочастотного генератора соединен с входом делителя переменного напряжения, с выхода которого преобразованное напряжение поступает на вход выпрямителя, а с его выхода выпрямленное напряжение поступает на вход устройства сравнения, которое подключено к индикации через электронный коммутатор. Панели с емкостными датчиками и электронными блоками размещаются в чехлах-карманах на внешней поверхности емкости из диэлектрического материала, например стеклопластика, с возможностью изменения их положения перестановкой в другие карманы.

На фиг. 1 показан общий вид расположения электронного сигнализатора уровня на внешней поверхности бака летательного аппарата; на фиг. 2 и 3 - принципиальные электрические схемы сигнализаторов наполнения бака и минимального остатка химикатов.

Предлагаемый сигнализатор уровня предназначен для емкостей, изготовленных из диэлектрического материала, например стеклопластика. На внешней поверхности бака 1 установлены два бесконтактных устройства, содержащие идентичные емкостные датчики вместе с электронными блоками, для определения момента наполнения бака заранее заданным количеством химиката 3 с выходом на штатный самолетный звуковой сигнал десанта 2 и определения наличия в баке остатка химикатов 4 с выходом на световую индикацию в кабине самолета 5. Соединение электронных устройств с самолетным электрооборудованием осуществляется при помощи электрического кабеля и разъемов.

Электронное устройство наполнения бака на фиг. 2 содержит генератор прямоугольных импульсов, делитель переменного напряжения, устройство сравнения, электронный коммутатор. Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме Д1. Частота генерации определяется цепочкой R1C1. С выхода элемента Д1 4микросхемы Д1 переменное напряжение подается на делитель переменного напряжения, образованный емкостями конденсатора С2 и емкостного датчика СХ. Действующее значение напряжения в общей точке С2 и СХ определяется соотношением их емкостей. Поскольку С2 - постоянна, то до тех пор, пока жидкость в баке не дойдет до уровня установки емкостного датчика (СХ - пренебрежимо мала), на выходе этого делителя

напряжение практически равно напряжению на выходе генератора.

Переменное напряжение с выхода делителя поступает на однополупериодный выпрямитель, состоящий из диодов V1 и V2.

Нагрузкой выпрямителя является входное сопротивление микросхемы Д2. Пульсации этого напряжения сглаживаются конденсатором СЗ.

Усилитель Д2 включен компаратором.

Опорное напряжение компаратора образуется делителем R2R3R5 и подается на инверсный вход Д2. На резисторе R2 напряжение стабилизировано стабилитроном V3 и равно 5В, Соотношение сопротивлений резисторов R3 и R5 таково, что опорное напряжение, снимаемое с их общей точки, близко к 5В и скачкообразно изменяется в зависимости от состояния компаратора Д2 с целью обеспечения гистерезисной характеристики чувствительности устройства в целом. Таким образом, резисторы R3 и R5 обеспечивают положительную обратную связь микросхемы Д2, превращая ее практически в триггер Шмитта. Гистерезисность характеристики введена для исключения перехода транзистора V4 из ключевого режима в усилительный даже на короткое время - с целью повышения его надежности. На правый (по схеме)

конец резистора R5 в зависимости от состояния устройства поступает либо напряжение, близкое к 0, либо близкое к 24...28В.На прямой вход микросхемы Д2 подается напряжение с выхода выпрямителя. Это напряжение определяется суммой: напряжение на движке подстроечного резистора R2 и действующее значение выпрямленного напряжения, снятого с делителя.

Таким образом, в дежурном режиме (СХ - мало) напряжение на прямом входе усилителя Д2 выше, чем на инверсном, на выходе Д2 - высокий уровень напряжения, транзистор V4 - насыщен, диод V5 - заперт, тириcrop V6 - заперт, сигнал отсутствует.

Когда уровень химикатов в баке самолета достигает места установки датчика, емкость СХ возрастает, напряжение на выходе делителя С2СХ, на выходе выпрямителя и, значит, на прямом входе усилителя Д2 уменьшится и станет меньше чем на инверсном входе, усилитель Д2 переключится, транзистор V4 перейдет в режим отсечки, диод V5 откроется, потенциал управляющего электрода тиристора V6 возрастет, триг- rep V6 откроется и питание от бортовой сети поступит на бортовую сирену - сигнал десанта. По звуковому сигналу прекращается наполнение бака химикатами.

Питание устройства обеспечивается от бортовой сети при включении расположенного в пилотской кабине выключателя.

Для питания микросхемы Д1 используется напряжение, снимаемое с параметрического стабилизатора V3R4, конденсаторы С4 и С6 - блокировочные.

Схемное решение на фиг 3 наличия минимального остатка химикатов отличается лишь выходным каскадом на транзисторе V4, рассчитанным для работы на лампу на- каливания. Сигнализатор остатка устанавливается на внешней поверхности химбака так, чтобы выключение сигнальной лампы извещало экипаж об отсутствии в баке необходимого для повторного захода на обра- батываемый участок количества химиката. Наличие химиката в баке индицируется горящей лампой на приборной доске.

Оба электронных устройства выполняются в пылевлагозащищенном и виброуда- ропрочном варианте.

Выполнение электронного сигнализатора уровня в виде двух самостоятельных блоков позволяет повысить надежность конструкции (при выходе из строя одного блока сохраняется возможность пользования устройством частично), обеспечить независимую установку уровня срабатывания сигналов: звукового и светового.

Исследования показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначения, а также с другими известными в технике, заявляемое устройство конструктивно значительно проще, технологичнее, надежнее, имеет широкую область применения. Имеет незначительный вес, что особенно важно применительно к авиации, удобен в эксплуатации, имеет широкий температурный диапазон применения от отрицательных до высоких положительных температур. Указанные преимущества позволяют рекомендовать заявляемое устройство для массового производства, а с учетом его дешевизны - в кратчайшие сроки. Формула изобретения Электронный сигнализатор уровня жидкости, содержащий емкостные датчики верхнего и нижнего пределов, электронный блок и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных возможностей, емкостные датчики верхнего и нижнего пределов выполнены в виде металлизированных площадок, свободных от монтажа, являющихся частью панели электронного блока и электрически с ним соединенных, а электронный блок выполнен в виде генератора, схемы обработки сигнала с делителем переменного напряжения, выпрямителем переменного напряжения, устройством сравнения выпрямленного напряжения с опорным и электронного коммутатора для питания индикатора, при этом выход высокочастотного генератора соединен с входом делителя переменного напряжения, выход которого соединен с входом выпрямителя, соединенного выходом с входом устройства сравнения, подключенного к индикатору через электронный коммутатор.

Применение: изобретение относится к авиации, в частности к конструкциям устройств для определения наличия жидких веществ в химическом баке летательного аппарата. Устройство выполнено в виде бесконтактных пороговых устройств, расположенных на внешней поверхности бака с возможностью их перемещения и электрически соединенных с оборудованием пилотской кабины летательного аппарата. Такое конструктивное выполнение является новым для устройств аналогичного назначения. 3 ил.

м

I