Сигнализатор уровня криогенных жидкостей

1111 574623 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительн авт, свид-ву 22) Заявлено 11.02.76 (21) 2324925/18-10 6 01 Г 23 22 соединением заявки Ъе Государственный ком нте Совета Министров ССС) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ КРИОГЕННЫХ КОСТЕ Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для сигнализации уровня криогенных жидкостей.Известны устройства для измерения уровня криогенных жидкостей, содержащие термочувствительный датчик, источник питания и индикатор, регистрирующий изменение тока через датчик в зависимости от положения уровня 111. Такие устройства не обеспечивают высокой точности измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения отклонения неэлектрической величины от заданного значения, содержащее генератор периодических импульсов, времязадающую цепь, измеритель контролируемой величины, пороговое устройство, амплитудный детектор и индикатор, причем времязадающий конденсатор зашунтирован ключом, подключенным к выходу генератора периодических импульсов и включенным на вход порогового устройства 21При измерении уровней криогенных жидкостей в качестве измерителя контролируемой величины применяют датчики из металлов с большим удельным сопротивлением. В этих дагчиках для определения уровня используется явление нелинейного изменения сопротивления датчика при переходе границы жидкость - пар. Изменение сопротивления датчика определяется двумя слагаемыми: во-первых, оно зависит от окружающей температуры, различной для жидкой и газообразной фазы, а во-вторь 1 х, - от различной тепловой активно сти сред, определяющей различный разогревдатчика протекающим по нему током в жидкости или паре, При этом действие второго эффекта совпадает по знаку с первым, обеспечивая изменение величины сопротивления датчи ка в жидкости по отношению к ее парам в2,5 - 3,5 раза. Такое различие может быть легко выявлено любым пороговым устройством.Величина сопротивления датчика в низкокипящей жидкости должна быть по возможности 5 мала (2 - 5 ом), чтобы ограничить притокДжоулева тепла в сосуд с контролируемой жидкостью. Практически диаметр нити чувствительного элемента определяется условиями механической прочности, а минимальная дли на - возможностью практического изготовления датчика.Недостатком известного устройства являетсянизкая чувствительность при его использовании с такими низкоомными датчиками, так как 25 при этом нужно значительно увеличить емкость времязадающего конденсатора и включить последовательно с датчиком ограничивающее сопротивление, что приводит к ухудшению чувствительности схемы из-за неполного 30 разряда конденсатора к моменту начала сле50 55 дующего импульса опроса. В этом устройстве не представляется также возможным использовать в полной мере эффект изменения сопротивления датчика от протекающего по нему тока, так как по мсрс заряда конденсатора ток через датчик быстро уменьшается,Цель изобретения - повышение чувствительности сигнализатора уровня,Это достигается тем, что в предлагаемый сиги ализатор введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом - к пороговому устройству, при этом индикатор выполнен в виде триггера с раздельными входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой - к выходу формирователя импульсов,На фиг. 1 показана блок-схема сигнализатора; на фиг. 2, а - ж изображены временные диаграммы, поясняющие его работу.Предлагаемый сигнализатор уровня криогенных жидкостей содержит генератор 1 периодических прямоугольных импульсов, термочувствительный датчик 2, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа 3, который подключен к выходу генератора периодических прямоугольных импульсов, пороговое устройство 4, настроенное на сигнал, возникающий от заднего фронта импульса, дифференцирующий трансформатор 5, связывающий вход порогового устройства 4 с датчиком 2, формирователь 6, подключенный к выходу генератора прямоугольных импульсов и вырабатывающий сигнал по переднему фронту, триггер 7 с раздельными входами, один вход которого подключен к выходу формирователя 6, а второй - к выходу порогового устройства 4.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 импульсов вырабатывает периодическую последовательность импульсов (фиг.2, а), которая, пройдя через транзисторный ключ 3 (фиг. 2, б), поступает на термочувствительный датчик 2 (фиг, 2, в). Длительность импульса определяется минимальным временем, необходимым для достаточного разогрева датчика в низкокипящей жидкости (т= =80 - 100 мс), а период следования импульсов - необходимой точностью определения уровня (1 - 100 С).Так как теплоотвод от датчика, разогреваемого протекающим по нему током, в жидкости больше, чем в газовой фазе, то и его сопротивление и соответственно падение напряжения на нем в жидкости в 2,5 - 3 раза меньше, чем в газе. Наибольшее падение напряжения а 10 15 20 25 30 35 40 45 на датчике при одном и том же токе опроса в зависимости от его положения (жидкость, пар) оказывается к моменту окончания импульса опроса, так как только к этому времени датчик достаточно разогревается протекающим по нему током.Сигнал с термочувствительного датчика 2 поступает на дифференцирующий трансформатор 5. Применение трансформатора позволяет разделить датчик и пороговое устройство, а также получить сигналы, величины которых не зависят от падения напряжения на открытом транзистором ключе, С дифференцирующего трансформатора сигналы поступают на пороговое устройство 4 (фиг. 2,г), которое настроено на сигнал, возникающий от заднего фронта импульса. С формирователя 6 постоянно поступают сигналы, сформированные от переднего фронта импульса (фиг. 2,е), которые опрокидывают триггеры с раздельными входа. ми, а сигналы с порогового устройства (фиг, 2,д), если они имеются (датчик находится в парах низкокипящей жидкости), возвращают его в исходное состояние.Таким образом, на выходе триггера (фиг.2, ж) присутствует либо периодическая последовательность импульсов, если датчик находится в паре, либо нулевой потенциал, если датчик находится в жидкости.Формула изобретенияСигнализатор уровня криогенных жидкостей, содержащий генератор прямоугольных импульсов с последовательно включенным формирователем, термочувствительный датчик, включенный в коллекторную цепь транзисторного ключа, который подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, пороговое устройство и индикатор, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен дифференцирующий трансформатор, подключенный своим входом к термочувствительному датчику, а выходом - к пороговому устройству, при этом индикатор выполнен в виде триггера с раздельными входами, один из которых подключен к выходу порогового устройства, а другой - к выходу формирователя импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Мо 2978691, кл. 340 - 244, 1961,2. Авторское свидетельство СССР Мо 344293, кл. 6 01 К 7/14, 1970.574623 упса Ж/хсзр Уар Составитель В. Аксенов Техрсд Л. Гладкова Корректор Брахни аз 2309/7НП одписное СССР ипография, пр. Сапунова, 2 Редактор Т. Рыбал Изд.8 Государственного по делам 113035, Москва