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

I

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам контроля уровня жидкости, и может найти применение в подвижных установках, например, для контроля уровня5 горючего в баках автомобиля.

Известен сигнализатор уровня жидкости, содержащий терморезисторные датчики, преобразователь сопротивления в электрический сигнал и релей- ю ный каскад fl j.

Недостаток известного устройства большая инерционность.

-Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является15

сигнализатор уровня жидкости, содержащий терморезисторный датчик, преобразователь напряжения в сопротивление, включающий в себя регулируе 1й источник постоянного напряжения 20 и резистивный делитель, в который включен терморезистор, дифференцирующее звено, подключенное к выходу преобразователя, и релейный элемент 2.25

Однако устройство обладает низкой помехоустойчивостью.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик, выполненный в виде терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления, преобразователь сопротивления в напряжение.включающий в себя регулируемый источник постоянного напряжения или- тока и резистивный делитель напряжения, в который включен терморезистор, а также диф(1юренцирующее звено, подключенное к выходу преобразователя, релейный элемент, введен интегратор, включенный между диф(1)еренцирую1цим звеном и релейным элементом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема сигнализатора с питанием цепи датчика от регулируемого источника постоянного напряжения в течение определенного заданного заранее интервала времени, на (. 2 схема сигнализатора с гмтанием цепи датчика от источника постоянного напряжения. Сигнализатор (фиг. 1), предназначен для контроля уровня в топливном баке автомобиля при включении з жигания и содержит терморезисторный датчик 1 уровня, установленный в ба ке с горючим в заданной точке и рбразующий с резистором 2 резистивный делитель. Питание делителя осуществляется от регулируемого источника постоянного напряжения, образованного усилителем 3 и транзистором k, база которого подключена к выходу усилителя 3. Усилитель 3 предназначен для регу лирования напряжения в течение определенного отрезка времени после каж дого зa « lкaния выключателя 5- Один конец датчика через диод 6 соединен с земляной шиной, а другой его конец через диод 7 подключен к инверт рующему входу усилителя 3. Коллектор транзистора соединен с потенциальной линией питания, а эмиттер его связан с резистором 2 и через п следовательно соединенные резистор 8 и конденсатор 9, образующие дифференцирую1:4ую цепь с инвертирующим входом усилителя 10, который с резистором 11 и конденсатором 12 обра зует интегратор . К выходу интегратора подключен релейный элемент, образованный транзисторами , в выходную цепь которого включена индикаторная лампа. Инвертирующий вход усилителя 3 подключен к выходу времязадающей це пи, образованно4 резистором 16 и ко денсатором 17. При замыкании выключателя 5 на инвертирующем входе усилителя 3 устанавливается потенциал, превышаюи и потенциал на его инвертирующем входе, который в момент замыкания близок нулю, так как конденсатор 17 разряжен, что смещает усилитель в положительную сторону, и транзистор k открывается. При этом ток через датчик возрастает до тех пор, пока напряжение на инвертирующем входе y лителя 3 не становится равным напряжению на неинвертирующем входе. После этого ток в датчике регулируется автоматически для поддержания этого напряжения, пока конденсатор 17 не заряжается до степени преодоления пороговой величины на диоде 7. После этого выходное напряжение усилителя 3 падает, транзистор запирается, и интервал измерения оканчивается. В течение периода времени, когда на датчике поддерживается постоянное напряжение, сигнал в точке соединения резистора 2 и -транзистора Ц линейно зависит от сопротивления датчика так, что если протекание тока приводит к повышению температуры датчика, напряжение в этой точке падает. Интегратор реагирует только на изменение напряжения в точке соединения резистора 2 и транзистора k, На неинвертирую1чий вход усилителя 10 подается постоянное напряжение, а его инвертируюи4Ий вход соединен через резистор 11 с выходом дифференцирующей цепи и через конденсатор 12 обратной связи с выходом усилителя, который через диод 18 одновременно соединен с выходом дифференцирующей цепи. Фронт положительного напряжения, возникающий при включении выключателя. действует таким образом, что выход усилителя 10 становится более отрицательным, чем инвертирующий вход, так что диод 18 проводит до тех пор, пока напряжения на двух входах усилителя 10 не сравниваются. Резистор 8 ограничивает возрастание положительного напряжения и ограничивает, таким образом, амплитуду любого колебательного переходного процесса, который может иметь место на выходе усилителя 10. Если датчик погружен в топливо, напряжение на входе дифференцирующей цепи остается практически постоянным в течение времени измерения. На резисторе 19 напряжение равно сумме напряжений на резисторе 2 с диодом 7 и резисторе 20. /Для поддержания равенства напряжений на входах усилителя 10 напряжение на его выходе должно существенно уменьшаться, диод 18 находится в проводящем состоянии. Если датчик находится в воздухе то в результате прохождения тока он нагревается, его сопротивление растет. Напряжение на входе дифференцирующей цепи падает. В течение первоначального переходного процесса диод 18 осуществляет обратную связь усилителя, но поскольку напряжение начинает падать, через конденсатор 9 и резистор 8 начинает протекать ток. Величина сопротивления резистора 19 такова, что он не может про пускать тока, достаточного для поддержания напряжения на инвертирующем входе усилителя 10, которое стр мится стать более отрицательным, чем напряжение на неинвертирующем входе. Таким образом, выходной си|- нал усилителя 10 становится положительным, запирая диод 18. В этом случае усилитель 10 работает как ин тегратор, а, его передаточная функция определяется резистором 11 и конденсатором 12, постоянная времен которых меньше, чем постоянная времени дифференцирующей цепи, что существенно снижает чувствительность к помехам, которые имеют очень малую длительность и незначительно влияют на выходное напряжение усилителя. Выходной сигнал интегратора упра ляет релейным каскадом, в выходную цепь котороговключена индикаторная лампа. При возрастании выходного сигнала усилителя 10 транзистор начинает открываться, и положительная обратная связь через транзистор 13 1заставляет его полностью открыться. Таким образом, если в любой момент в течение периода измерения выходной сигнал усилителя 10 существенно возрастает,транзисторы 13 и Ц откр ваются и остаются в этом состоянии до раЪ/ 1кания выключателя зажигания Сигнализатор включает в себя так же устройство определения отказа датчика, в которую входят параллель но соединенные диод 20 и резистор 21, транзисторы 22 и 23 и резисторы 2 и 25, образующие делитель, к средней точке которого подклю.чен эм тер транзистора 22. При неисправности датчика, напр мер при разрыве или замыкании на землю, это устройство обеспечивает зажигание индикаторной лампы. На фиг. 2 приведена схема сигнализатора, в которой через датчик 1 протекает постоянный ток, для чего датчик включен между эмиттеро,м тран l, база которого соединена с выходом усилителя 3, и резистором /. Общая точка датчика и резистора 22 подключена через диод 7 к инвертирующему входу усилителя 3 который управляет транзистором . Таким образом, с повышением температуры напряжение на другом конце датчика, которое подключено ко входу дифференцирущей цепи , образованной конденсатором 9 и резистором 8-, повышается. При включении имеет место переходный процесс, который заставляет усилитель (} вырабатывать отрицательный сигнал. При этом обратная связь осуществляется через диод 182Если датчик погружен в топливо, напряжение на входе дифференцирующей схемы остается постоянным, а ток, протекающий через резистор 83, заставляет выходной сигнал усилителя 10 отклоняться в положительную сторону со скоростью, которая определяется резистором 10я и конденсатором 12 . Если датчик находится в воздухе, то сигнал напряжения будет продолжать возрастать и после окончания переходного процесса, заставляя выходной сигнал усилителя Ю оставаться на низком уровне при проводящем диоде 18. В остальном работа данной схемы не отличается от работы предыдущей. Формула изобретения Сигнализатор уровня жидкости, содержащий датчик, выполненный в виде терморезистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления, преобразователь сопротивления в напряжение, включающий в себя регулируемый источник постоянного напряжения или тока и резистивный делитель, в который включен терморезистор, а таюке дифференцирующее звено. подключенное к выходу преобразователя, и релейный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введен интегратор, включенный между дифференцирующим звеном и релейным элементом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N- i 6l308, кл. G 01 F 23/22, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР N 574б23, кл. G 01 F 23/22, 1976 (прототип).