ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫЙ УРОВНЕМЕРВ П Т Б.л»1;!я п1т.?*г:отпйЧ-^'У1=-и-л; ^-i^uli SUO Советский патент 1974 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к устройствам автоматического контроля уровня неэлектропроводных сред.

Известен электроемкостный уровнемер неэлектропроводных жидкостей с компенсацией влияния изменения диэлектрической проницаемости измеряемой среды, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, измерительный мост, генератор высокой частоты, а также усилитель переменного тока, фазовый детектор и преобразователь, включенные в цепь обратной связи.

Недостатком известного уровнемера является невысокая точность и надежность измерений при работе с жидкостями, у которых в широких пределах меняются диэлектрическая проницаемость и удельная электропроводность.

Цель изобретения - повышение точности и надежности уровнемера.

Это достигается тем, что в предлагаемом электроемкостном уровнемере преобразователь выполнен в виде трех цепей, причем в одну цепь включен измерительный датчик, соединенный через сопротивление со стабилизированным источником постоянного напряжения, во вторую цепь включен компенсационный датчик, связанный через сопротивление с первым выходом усилителя постоянного тока, и в третью цепь включена постоянная емкость, соединенная через сопротивление с вторым выходом усилителя, при этом параллельно датчикам и постоянной емкости подключены электронные ключи, входы которых

связаны с выходом генератора тактовых импульсов.

На чертеже изображен предлагаемый электроемкостный зфовнемер. Он содержит измерительный 1 и компенсационный Г емкостные датчики, преобразователь 2 емкости постоянного тока, усилитель 3 постоянного тока в цепи обратной связи и генератор 4 тактовых импульсов. Нреобразователь 2 состоит из трех цепей,

причем в одну цепь включен измерительный датчик, во вторую цепь - компенсационный датчик, а в третью - постоянная емкость, которая выбирается равной емкости пустого измерительного датчика. Измерительный датчик

через сопротивление Ri подключен к стабилизированному источнику постоянного напряжения, а компенсационный датчик и постоянная емкость Ci соответственно через сопротивление 2 и RZ включены к выходам усилителя 3.

Параллельно измерительному и компенсационному датчикам, а также емкости Ci включены электронные ключи К, Kz, Кз, которые управляются от генератора 4 тактовых импульсов.

Им-пульсы генератора 4 размыкают ключи, и через емкость Cj, а также через измерительный и компенсационный датчики протекают зарядные токи, которые суммируются на сОг противление 4 и емкости Сг. При отсутствии импульса с выхода генератора ключи открыты, и через них протекают токи разряда датчиком и емкости С. Таким образом, благодаря разделению цепей заряда и разряда емкостей датчиков и емкости Сь на выходе преобразователя 2 (сопротивление и емкости Сг) появляется сигнал в виде напряжения постоянного тока, который является входным сигналом для усилителя 3.

Усилитель 3 представляет собой усилитель постоянного тока и имеет два выхода. На одном выходе напряжение возрастает пропорционально росту входного напряжения, а на другом выходе - падает. Усилитель выполнен на базе стандартного операционного усилителя с добавлением усилительного каскада с коллекторной и эмиттерной нагрузкой и охвачен отрицательной обратной связью. При подаче напряжения на вход усилителя на эмиттере транзистора Т напряжение будет линейно расти, на коллекторе - падать.

Уровне.мер работает следующим образом.

В исходном состоянии, т. е. при нулевом значении уровня, емкость измерительного датчика равна емкости d. При этом выходное напряжение усилителя, питающее цепь компенсационного датчика, равно по величине напряжению стабилизированного источника, но противоположно ему по знаку. Сопротивления , , Лз выбираются равными. Тогда токи ааряда емкости Ci и измерительного датчика равны по величине и противоположны по, знаку, и падение напряжения на сопротивлении 4 и емкости Сз равно нулю.

При появлении жидкости в измерительном датчике, т. е. при росте уровня, емкость измерительного датчика растет линейно в зависимости от роста уровня. Рост емкости -измерительного датчи ка влечет за собой рост зарядного тока, на сопротивлении 4 появляется падение напряжения, которое приводит к увеличению напряжения на первом выходе и у.меньшению напряжения на втором. Погрешности от изменения физических

свойств жидкостей устраняются за счет применения компенсационного датчика, емкость которого зависит только от свойств жидкости, и включения его в цепь, которая питается выходным напряжением усилителя, возрастающим при увеличении входного сигнала, а также за счет питания цепи постоянной емкости С выходным напряжением усилителя, падающим при увеличении входного сигнала. При этом выходное напряжение усилителя,

возрастающее при увеличении входного сигнала, является одновременно и выходным сигналом уровнемера.

Предмет изобретения

Электроемкостпый уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный емкостные датчики, операционный усилитель постоянного тока в цепи обратной связи с двумя линейно-повыщающим и линейно-понижающим выходами, преобразователь емкости в напряжение постоянного тока, генератор тактовых импзльсов и стабилизированный источник постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и надежности уровнемера, преобразователь выполнен в виде трех цепей, причем в одну цепь включен измерительный датчик, соединенный

через сопротивление со стабилизированным источником постоянного напряжения, во вторую цепь включен компенсационный датчик, связанный через сопротивление с первым выходом усилителя постоянного тока, и в третью

цепь включена постоянная емкость, соединенная через сопротивление со вторым выходом усилителя, при этом параллельно датчикам и постоянной емкости подключены электронные ключи, входы которых связаны с выходом

генератора тактовых импульсов.