Сигнализатор уровня

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 8720 . 19) (И) а 01 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О льство СССРО, 1976.а ФРГ 979 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54 )(57 ) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ, сод жащий электромагнитную катушку. с подвижным якорем, установленным н упругих элементах, генератор импу сов, выпрямитель, соединенный с п вым входом интегрирующего блока,выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока индикации, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в цепь катушки введены бесконтактный ключ и датчиктока, выход которого соединен с вы"прямителем, выход генератора импульсов соединен с управляющим входомбесконтактного ключа и с вторымивходами интегрирующего блока и блокаиндикации, а интегрирующий блок вы"полнен в виде последовательно соединенных элементов НЕ и усилителя-интегратора с односторонним ограничением, один вход которого соединен с авыпрямителем, второй вход через эле.мент .НЕ - с генератором импульсов,а выход - с входом нуль-органа.Изобретение относится к устройствам для контроля уровня сыпучих материалов и может найти применение впроизводстве строительных материалов,химии, пищевой промышленности и т.д,Известен вибрационный сигнализатор уровня, содержащий щуп, связанный с вибратором, и измерительноеустройство в виде замыкающих электрических контактов (.13.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсявибрационный сигнализатор уровня,содержащий две электромагнитные катушки с подвижным якорем (щупом),установленным на упругих элементах,генератор импульсов, фильтр, выпрямитель, соединенный со входом интег рирующего блока, выход которого через нуль-орган соединен с блоком индикации2 3Недостатком известных сигнализаторов является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная непрерывной во времени деформацией упругих элементов с большой частотой.Целью изобретения является, повышение эксплуатационной надежности сигнализатора уровня.Поставленная цель достигается тем,что в сигнализаторе уровня, содержащем электромагнитную катушку с подвижным якорем, установленным на упругих элементах, генератор импульсов,выпрямитель, соединенный с первымвходом интегрирующего блока, выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока индикации, в цепь катушки введены бесконтактный ключ и датчик тока, выход которого соединен с выпрямителем, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом бесконтактного ключа и с вторыми входами интегрирующего блока и блока индикации, а интегрирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных элементов НЕ и усилителя- интегратора с односторонним ограничением, один вход которого соединенс выпрямителем, второй вход через элемент НЕ - с генератором импульсов, а выход - с входом нуль-органа.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого сигнализатора уровня; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу .Сигнализатор уровня содержит электромагнитную.катушку 1 (фиг. 1) с магнитопроводом 2, которые укреплены на корпусе 3 и совместно с подвижным якорем 4 установлены на упругих элементах 5 с зазором по отношению к электромагнитной катушке 1 в резер-вуаре, уровень среды в котором контролируется. При этом якорь 4 установлен вертикально, что позволяет контролируемой среде под действием,гравитационных сил проходить через зазор между якорем 4 и катушкой 1(,перпендикулярно плоскости чертежа).Катушка 1 через датчик б тока ибесконтактный ключ 7 подключена кисточнику переменного напряжения.5 Бесконтактный ключ 7 коммутируетсягенератором 8 импульсов, выход которого подключен также к второму входу интегрирующего блока 9 и к второму входу блока 10 индикации, первый10 вход которого через нуль-орган 11соединен с выходом интегрирующегоблока 9, первый вход которого черезвыпрямитель 12 соединен с датчикомб токаИнтегрирующий блок 9 включает всебя элемент НЕ 13 и усилитель-интегратор 14 с односторонним ограничением,первый вход которого соединен свыпрямителем 12, второй вход черезэлемент НЕ 13 - с генератором 8 импульсов, а выход - с входом нуль-органа 11.Блок 10 индикации содержит дваформирователя 15 и 16 импульсов,два триггера 17 и 18 с раздельнымивходами, и элемент ЗАПРЕТ 19, первыйвход которого через первый формирователь 15 импульсов соединен с выходом генератора 8 импульсов и входом.второго формирователя 16 импульсов, 30 вход которого соединен с первым входом первого триггера 17, второй входкоторого соединен с выходом нуль-ор-.гана 11 и вторым входсм второготриггера 18, первый вход которого 35 соединен с выходом, элемента ЗАПРЕТ19, второй вход которого соединен свыходом первого триггера 17.На фиг. 2 обозначены напряжениег источника переменного напряжения,1щ напряжение ц на выходе генератора8 импульсов, напряжение Б на выходе бесконтактного ключа 7, напряжение ц 4 на выходе датчика б тока,напряжейие 5 на выходе выпрямителя 12, напряжение 06 на выходе интегрирующего блока 9, опорное напряжение 0.7 в нуль-органе 11, напряжение0 на выходе нуль-органа 11, найряжение О 9 на выходе второго формироВвателя 16 импульсов, напряжение У 1,на выходе первого триггера 17, напряжение Ц на выходе первого формирователя 15 импульсов, напряжениена выходе элемента ЗАПРЕТ 19, напряжение 0 на выходе второго триггера1355 18 (напряжение на выходе блока 10 индикации), напряжение У на выходеэлемента НЕ 13.Сигнализ атор работает следующимобразом.60 Напряжение(фиг. 2,а,б) источника переменного напряжения черезбесконтактный ключ 7 и датчик 6 тока(например, резистор) поступает наэлектромагнитную катушку 1. Бесконтактный ключ 7 коммутируется генератором 8 импульсов, Формирующим напряжение И 2 в виде последовательностиимпульсов прямоугольной Формы, период повторения которых значительнобольше периода переменного напряженияИ . Длительность импульсов И составляет половину периода их повторения,При поступлении на управляющийвход бесконтактного ключа 7 импульсов И он открывается, и на электромагнитную.катушку 1 через датчиктока 6 подается напряжение(фиг. 2,а,б), повторяющее напряжениеИ на интервале действия импульсовИ2Под действием напряжения И черезэлектромагнитную катушку 1 и датчик6 тока протекает переменный ток, вызывающий притягивание подвижного якоря 4 к электромагнитной. катушке 1.На датчике 6 тока образуется напряжение И пропорциональное протекающему через него току и, следовательно, отражающее переходной процесс потоку, протекающему в цепи электромагнитной катушки 1, Длительностьимпульсов И 2 выбрана такой, что переходной процесс по току за время действия импульсов И 2 заканчивается.Напряжение И вьпрямляется выпрямителем 12 (фиг. 2,а,б кривые И ),и подается на первый вход интегриру ющего блока 9.Дальнейшее функционирование эле-.ментов сигнализатора уровня определяется отсутствием или наличием контролируемой среды в зазоре между 35 якорем 4 и электромагнитной катушкой 1.При отсутствии контролируемой среды в зазоре подвижный якорь 4 полностью притягивается к электромагнитной 4 О катушке 1. Индуктивность катушки при этом максимальна, .и в установившемся режиме ток, протекающий через, катушку 1, а следовательно, и напряжениеи И 6 будут минимальными (Фиг. 2,а)Напряжение и приводит к появлению5на выходе интегрирующего блока 9 нарастающего напряжения иЬ, которое поступает на вход нуль-органа 11. В нуль-органе 11 напряжение ИЬ сравнивается с опорным напряжением7, определяющим настройку нуль оргайа 11. Поскольку в рассматриваемом случае установившееся значение напряжения И 5 мало, за время действия напряжениянапряжение "Ь не достигнет уровня 55 опорного напряжения :, Напряжение И на выходе нуль-органа 11 равно нулю., Напряжение8 поступает на .8первый вход блока 10 индикации, т.е. на второй вход первого триггера 17с раздельными входами .(Фиг. 1), напервый вход которого с выхода второгоФормирователя 16 импульсов поступаетнапряжение И фиг. 2,ав виде по-следовательности импульсов прямоугольной формы фиксированной длительности.Импульсы И 9 устанавливают на выходетриггера 17 напряжение И о, равноенулю. Поскольку напряженйе И на ин 8тервалах действия импульсов 02 равнонулю, состояние триггера 17 не изменится. Напряжение на выходе блокаиндикации И равно нулю, что фиксирует отсутствие контролируемой средыв зазоре,Импульсы И 2 поступают одновременно на второй вход интегрирующегоблока 9, т.е. на вход элемента НЕ 13,формируя на его выходе напряжение Икоторое, поступая на второй вход интегрирующего усилителя 14 с односторонним ограничением, вызывает быстрый спад напряжения ИЬ на его выходедо нуля, подготавливая сигнализаторуровня к измерению уровня на следующем периоде напряжения ИПри наличии в зазоре материалапоследний препятствует полному притяжению якоря 4 к электромагнитной катушке 1, т.е. в установившемся режиме величина зазора отлична от нуля.Индуктивность катушки при этом значительно ниже, чем в случае, когдазазор равен нулю,ток, протекающий через катушку 1,и напряжения И 4 и И (Фиг. 2,б) воз -растут. Напряжение И на выходе инЬтегрирующего блока возрастает и достигает уровня срабатывания нуль-органа на интервале действия импульсовИ 2, На выходе нуль-органа формируется напряжение в виде импульсов прямоугольной формы фиксированной длительности, передние фронты которыхопределяются моментами совпадениянапряжений ИЬ и И 7 (Фиг. 2,б), На-.пряжение Из на выходе блока 10 индикации отлично от нуля, что фиксирует наличие среды в зазоре междуякорем и электромагнитной катушкой1. Напряжение с выхода блока индикации может быть подано на какой-либосигнальный элемент или в системуавтоматического контроля или управления уровнем среды в резервуаре. Благодаря значительному снижению частоты деформаций упругих элементов., на которых установлен подвижный якорь, повышается срок службы сигнализатора.1068720 г. дактор Н, Лазаренко Тяск аказ 11447/34 Тираж 61ИИПИ ГосУДаРпо делам изо35, Москва,113 4 5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород Проектная,Ьт и ставитель В. Аксеновхред И.Метелева Коррект 4 ПОдписноественного комитета СССРбретений и открытийЖ, Раушская наб д.