Уровнемер Советский патент 1978 года по МПК G01F23/10 

1

Изобретение относится к индуктивным уровнемерам и может найти применение при измерении и сигнализации предельного уровня нефти и нефтепродуктов в резервуарах.

Известны поплавковые датчики уровня, содержащие поплавок с постоянным магнитом, ветикальную измерительную трубу с размещенными в ней преобразователями, выполненными в виде ферромагнитного сердечника с обмотками, пространственно размещенными в трубе из немагнитного материала, причем обмотки в каждом разряде соединены параллельно, а каждый разряд подключен к соответствующим обмоткам генератора импульсов через резисторы, служащие для съема сигнала 1, 2.

Известен также уровнемер, содержащий поплавок с катущкой, помещенной в ферромагнитный цилиндр и подсоединенной к РС-нагрузке, направляющую с распределенными на ней индуктивными катушками, разбитыми на группы, соответствующие по высоте ферромагнитному цилиндру, и по группам, включенным в колебательный контур автогенератора 3.

Однако известные уровнемеры не позволяют осуществить одновременно с измерением уровня непосредственную сигнализацию предельных уровней жидкости.

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение конструкции уровнемера.

Это достигается тем, что направляющая снабжена установленным на заданном предельном уровне диэлектрическим ограничителем перемещения, в котором размещена обмотка, подсоединенная к емкости, а по всей длине направляющей намотана дополнительная обмотка, отдельно включенная в колебательный контур автогенератора, в цепь обратной связи которого подключена дополнительная емкость в исходном положении опросного устройства.

На фиг. 1 и 2 изображены соответственно

кинематическая и электрическая принципиальные схемы описываемого уровнемера.

Уровнемер содержит кодирующую маску 1, выполняющую одновременно роль направляющей с распределенными на ней индуктивиыми катущками 2, дополнительную обмотку 3, намотанную по всей длине направляющей, поплавок 4, внутри которого размещен цилиндр 5 из ферромагнитного материала с встроенной в него катушкой 6, нагруженной на РС-нагрузку 7, ограничитель 8 перемещения с обмоткой 9, подсоединенной к емкости 10, который можно установить на заданном предельном (максимальном или минимальном) уровне. Электрическая схема уровнемера содержит генератор синусоидальных колебаний (автогенератор), собранный на транзисторе 7i, оиросное устройство 11, усилитель 12, формирователь 13 импульсов. Индуктивные катушки 2 нанравляющей разбиты на соответствующие разрядные группы и последовательно по группам подключаются к колебательному контуру автогенератора, собранного на транзисторе Гь посредством транзисторных ключей . Направляющая снабжена дополнительной обмоткой 3, отдельно подключенной к колебательному контуру автогенератора посредством транзисторного ключа 2 и в цепь обратной связи автогенератора включена дополнительная емкость Ci с помощью транзистора То. При этом обмотка 3 и емкость Cj подключаются при нулевом положении опросного устройства 11. Уровнемер работает следующим образом. В исходном состоянии опросное устройство 11 находится в нулевом положении (т. е. па щиие О имеется высокий потенциал, а на остальных шинах - пулевой потенциал), и транзисторный ключ всегда находится в открытом состоянии, а следовательно, и дополнительная обмотка 3 оказывается подключенной к колебательному контуру автогенератора. Параметры колебательного контура, размещенного в ограничителе перемещения, подбираются таким образом, что его собственная частота отличается от частоты автогенератора в исходном состояиии опросного устройства 11, когда к автогенератору подключается дополнительная обмотка 3. Поэтому, когда уровень жидкости будет находиться в заданном диапазоне, то ограничитель 8 практически не оказывает никакого влияния на работу автогенератора и последний паходится в режиме устойчивой генерации. При этом с выхода формирователя 13 в исходном состоянии схемы снимается сигнал 0. Если уровень жидкости достигает заданного предельного значения, поплавок 4 упирается в ограничитель 8 и в результате взаимодействия обмотки 9 ограничителя 8, дополнительной обмотки 3 направляющей и катущки 6, размещенной в поплавке 4, в колебательный контур автогенератора вносятся дополнительные потери (в исходном состоянии опросного устройства), нарушаются условия самовозбуждения автогенератора, в результате чего происходит срыв генерации колебаний. При этом с выхода формирователя 13 снимается сигнал 1. Таким образом осуществляется сигнализация предельного уровня жидкости. Для эффективного воздействия катущки 6, размещенной в ферромагнитном цилиндре 5 поплавка 4, необходимо, чтобы частота колебаний автогенератора с дополнительной обмоткой 3 соответствовала собственной частоте колебательной системы, размещенной в поплавке 4 и ограничителе 8 перемещения (при упирании поплавка к ограничителю). Это осуществляется соответствующим выбором емкости Cz. Однако при этом изменяется коэффициент включения контура (Р) в коллекторную цепь, что приводит к изменению условия самовозбунедения автогенератора, т. е. к изменению чувствительности элемента съема информационного сигнала. Условия самовозбуждения автогенератора определяются выражением Р.(.(„.,.)-()У где Q - добротность колебательного контура; р - волновое сопротивление контура; Р - коэффициент включения контура в коллекторную цепь; Хос - коэффициент обратной связи Аи АИ Ajj - /ijj /Zji /111, /Ji2. hzi, hzz - параметры транзистора. Изменение условия самовозбуждения от изменения Р можно компенсировать регулировкой коэффициента обратиой связи /(ос. С этой целью в электрическую схему уровнемера введена емкость Ci, которая подключается одновременно с обмоткой 3 в исходном состоянии схемы (т. е. в нулевом положении опросного устройства 11 посредством транзистора Го). Величина емкости Ci определяется исходя из условия самовозбуждения автогенератора при подключении к его колебательному контуру разрядных групп катущек 2 с учетом Р. Следует отметить, что описанный способ сигнализации уровня позволяет перемещать ограничитель 8 перемещения по всей длине направляющей и установить его в любой заданной точке, включая и диапазон измерения. При этом влияние колебательного контура ограничителя 8 на индуктивные катущки 2, а следовательно, и на цикл измерения практически отсутствует из-за различных частот их настройки. Таким образом, снабжение направляющей сплошной обмоткой 3, отдельно включенной в колебательный контур автогенератора, ограничителем 8 перемещения с обмоткой 9, подключенной к емкости 10, и установленным на заданном предельном уровне, а также включение в цепь обратной связи дополнительной емкости Ci позволяет, не выполняя цикла изерения, непосредственно определить нахождение уровня в заданном диапазоне измерения и осуществить сигнализацию выхода ее за редельные значения или за щкалу преобраования. При этом последнее дает возможность использовать для контроля уровня жидости в технологических емкостях уровнемеры с укороченной шкалой преобразования, что озволяет значительно повыщать надежность, очность, а также упрощать конструкцию этих ровнемеров. Формула изобретения Уровиемер по авт. св. № 273460, отличащийся тем, что, с целью сигнализации заданного предельного уровня жидкости, повышения надежности и упрощения конструкции, направляющая снабжена установленным на заданном предельном уровне диэлектрическим ограничителем перемещения, в котором размещена обмотка, подсоединенная к емкости, а по всей длине направляющей намотана дополнительная обмотка, отдельно включенная в колебательный контур автогенератора, в цепь обратной связи которого подключена дополнительная емкость в исходном положении опросного устройства.

9 ,10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Агейкин Д. И. Датчики контроля и регулирования, М., «Мащиностроение, 1965, с. 412. 2. Авторское свидетельство СССР №267110, кл. G 01F 23/06, 27.05.68. 3 Авторское свидетельство СССР № 273460, кл. G 01F 23/12, 09.04.69.