Преобразователь уровня жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01F23/22 

(5t) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

I

Изобретение относится к технике измерения и контроля уровня жидкости или межфазного уровня с помощью тепловых чувствительных элементов, разогреваемых электрическим током, и может быть применено в контрольно-измерительных системах различных отраслей народного хозяйства для сбора и преобразования информации о параметрах технологического процесса, пре- . имущественно в наиболее трудных климатических и производственных условиях.

Известны устройства с двумя термоэлементами в виде терморезисторов, расположенных на заданном уровне.

Устройство содержит разогреваемый током рабочий термоэлемент и неразогреваемый компенсационный, которые включены в дифференциальную мостовую схему с усилителем, пороговым элементом и индикатором на выходе til.

Недостатком таких схем является то, что при измерении в широком интервале температур контролируемых сред не обеспечивается необходимая точность измерений.

Наиболее близким по технической, сущности к предлагаемому является устройство, содержащее догруженные в контролируемую среду рабочий с нагревателем и компенсационный тйёрмоэлементы, включенные в дифференциальную мостовую схему, два других . плеча которой составляют постоянные резисторы, усилитель, пороговый элемент , ключевой элемент в цепи нагревателя, управляющий вход которого соединен с выходом порогового элемента 121.

Недостатком устройства являются погрешности преобразования мостовой схемы, обусловленные нестабильностью источ-ника питания моста, изменение коэффициента передачи мостовой схемы в широком диапазоне температур контролируемых сред, неидентичностью статических характеристик рабочего и компенсационного терморезисторов, а также временной и температурной нестабильностью стабилизатора напряжения. Перечисленные факторы ухудшают результирующую точность преобразования. Цель изобретения - повышение точности преобразования уровня а выходной сигнал. Эта цель достигается тем, что в преобразователе дополнительный выход плечевого резистора и измерительная диагональ мостовой схемы подсоединены к входу усилителя через разные входы дополнительного переключателя, управляющий вход которого подсоедине к выходу порогового элемента. На фиг.1 изображена конструктивная схема рабочего и компенсационног термоэлементов для аналоговых устройств контроля; на фиг.2 - конструктивная схема для позиционных устройств контроля; на фиг.З - принципиальная электрическая схема время импульсного преобразователя уровня жидкости; на фиг. - форма сигналов преобразователя в ра.зных точках. Устройство содержит рабочий 1 и компенсационный 2 терморезистор1ы, погруженные в контролируемую среду. Рабочий 1 с нагревателем J и компенсационный 2 терморезисторы с идентичными температурными характеристиками соединены с постоянными . плечевыми резисторами i. и 5. образуя дифференциальную мостовую схему. В плечо компенсационного терморезистор 2 включен дополнительный плечевой ре зистор 6, величина которого пропорциональна температурному перегреву рабочего терморезистора 1 - «г , при котором отключается нагреватель 3. Часть плечевого резистора 6, которая образует дополнительный выход мостовой схемы, пропорциональна г- . Измерит.ельная диагональ и дополнител ный выход плечевого резистора 6 моетовой схемы через переключатель 7 соединены со входам усилителя 8, выход которого подсоединен к пороговому элементу 9. Последовательно в цепь нагревателя 3 включен ключевой элемент 10. Управляющие входы переключателя 7 и ключевого элемента 10 подключены к выходу порогового элемента 9. Устройство работает следующим образом. При первоначальном включении устройства в работу рабочий термоэлемент 1 не разогрет, в измерительной диагонали моста напряжение (фигЗ) и на дополнительном выходе плечевого резистора 6 напряжение 1) имеют отрицательное значение. Напряжение через переключатель 7 поступает на вход усилителя 8 и, усиленное по мощности с помощью порогового элемента 9, подключает нагреватель 3 к ис- точнику питания и. Это устойчивое состояние сохраняется в течение всего времени разогрева рабочего терморезистора 1 до температуры -d-j,. При температуре-Si напряжение UJL( О, а напряжение на дополнительном выходе (с части плечевого резистора 6 Uuj . () дд с нагревом рабочего терморезистора при переходе через нуль напряжение происходит отключение нагревателя 3 от источника питания Ui и . одновременно происходит подключение напряжения Uu., рав „ { i усилителя 8 с помощбю 1ереключателя усилителя 7. Процесс переключения носит регенеративный характер и устойчив, так как на входе усилителя В напряжение мгновенно возрастает от О до + UjUjo . Теперь в процессе охлаждения рабочего терморезистора 1 от напряжение с части резистора 6 уменьшается от + Uu. до О /в измерительной диагонали отП) до Ошл) - При перехо.. гмоу де UjUj через О ключевой элемент 10 и переключатель 7 возвращается в исходное состояние. Процесс переключения также носит регенеративный характер, так-как на входе усилителя g мгновенно возрастает т О до -1)и,л. Рабочий терморезистор начинает разогреваться и далее про повторяются. Выходным ,-„формативным параметром преобразо является время охлаждения Т,,. «оторое нечувствительно к небтабильности источника пи.тания нагреватепя 3. Таким образом в предлагаемой схеме переключение при температурах -Йи происходит в момент равновесия мостовой измерительной схемы. Следовательно, на точность преобразования теперь не оказывает влияния нестабильность ирточника питания 0 мостовой схемы. Изменение коэффициента передачи мостовой схемы с изменением

Хемпер 1туры контролируемой среды также не оказывает влияния на точность преобразования, так как - пропорциональна части плечевого резистора 6, а не напряжению на выходе моста, как в прототипе. При этом плечевой резистор 6 может быть выполнен из высокостабильной проволоки.

Формула изобретения

Преобразователь уровня жидкости, содержащий погруженные в контролируемую среду рабочий с нагревателем и компенсационный термоэлементы, включенные в дифференциальную мостовую схему, два других плеча которой составляют постоянные резисторы, последовательно соединенные усилитель и

пороговый злемент,подкл1бценный к управляющему входу ключевого элемента в цепи нагревателя, о т л и

чающийся тем, что, с целью ловышения точности преобразования уровня в . выходной сигнал, дополнительный выход плечевого резистора и измерительная диагональ мостовой схемы подсоединены к входу усилителя через разные входы дополнительного переключателя, управляющий вхо

которого подсоединен к выходу порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).

г /

аг.2