Датчик параметров жидкости

СО 1 ОЗ СО%ТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН НИ Б ТОРСКОЫУ С А ос знов, в и Е Яран-стро СССР ельств О, 198 ИК ПАРАМЕТРОВ ЖИДУ 1052933, о т л тем, что, с цел 54)(57) 1. ДАОСТИ по авт, а ю щ и й с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОВ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬ 9(71) Ивановский июкенернтельный институт(прототип) 8011242 0 А Зф 11 С 01 Ы 11/ОО; С 01 Г 23/00 С 01 К 9/00 расширения функциональных воэмовнтей путем обеспечения контроля уровня пенообраэования, в него введеныблок сравнения, электрод и формирователь импульсов, причем первый входблока сравнения связан с эондопроводником, второй вход соединен сэлектродом, погруаенным в видкость,вход синхронизации блока сравненияподключен к второму выходу ., блокауправления, .а выход блока сравне-ния " к входу формирователя импульсов, выход которого используется вкачестве дополнительного выхода датчика параметров зидкости.12. Датчик по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что блок сравнения содержит триггер Шмидта, эмиттерный повторитель, и первый и второй резисторы, причем первый вход блока сравнения через эмиттерный повторитель связан с первым входом тригге 124200ра Шмидта, а череэ первый и второй резисторы - со вторым входомблока сравнения и входом синхронизации соответственно, второй вход триггера Шмидта подключен к входу синхронизации блока сравнения, а выход - к выходу блока сравнения, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкос" ти, а также плотности, вязкости и уровня пенынад ее поверхностью, По основному авт.св. В 1052933 известно устройство, обеспечивающее одновременное измерение уровня, вязкости и плотности контролируемой жидкости, которое содержит электродвигатель, вал которого кинематически связан с входом электромагнитной муфты, . зонд с зондопроводником, сигналиэатор меток зондопроводника и блок управления, подключенный первым выходом к электродвигателю и электромагнитной муфте, а вторым вы.ходом - к выходу сигналиэатора меток эондопроводника. Кроме того, устройство содержит барабан для намотки зондопроводника, кинематическисвязанный с выходом электромагнитноймуфты, и регулятор натяжения зондопроводника, включающий измерительмомента вращения и дополнительныйэлектродвигатель, кинематически связанные с барабаном для намотки зондопроводника, и блок регулирования,вход которого подключен к измерителюмомента вращения, а вь 1 ход - к дополнительному электродвигателю, причемзонд выполнен из материала, средняяплотность которого меньще плотностиконтролируемой жидкости, 1.Недостатком известного устройства является ограниченность функциональных воэможностей, поскольку сего помощью не возможно измерить уровень пены над поверхностью жидкости.Цель изобретения - расщирениефункциональных воэможностей путем обеспечения контроля уровня пенообразования.50 Для достижения поставленной цели в устройство введены блок сравнения, электрод и формирователь импульсов, причем первый вход блока сравнения связан с зондопроводником, второй вход соединен с электродом, погруженным в жидкость, вход синхронизации блока сравнения подключен к второму выходу блока управления, а выход блока сравнения - к входу формирователя импульсов, выход которого используется в качестве дополнительного выхода датчика параметров жидкости.Кроме того, блок сравнения содерритель, а также первый и второй резисторы, причем первый вход блока сравнения через эмиттерный повторитель связан с первым входом триггера Шмидта, а через первый и второй резисторы - с вторым входом блока сравнения и входом синхронизации соответственно, второй вход триггера Шмидта подключен к входу синхронизации блока сравнения, а выход - к выходу блока сравнения.На фиг.1 представлена структурная схема датчика; на фиг.2 - структурная схема блока сравнения.Датчик параметров жидкости содержит блок 1 управления, определяющий ритм выдачи информации и управляющий работой элементов,электродвигатель 2, обеспечивающий требуемый запас энергии в начале измерения, электромагнитную муфту 3, отсоединяющую электродвигатель 2 на время измерения, барабан 4 для намотки зондопроводника, . выбирающий слабину гибких элементов в процессе измерения, сигнализатор 5 меток эондопроводника, считывающий коды проходящих мимо его чувствительного элемента меток, зонд . 6, воспринимающий тормозящее воздействие жид 20 25 30 Э 5 40 5 ,жит триггер Шмидта, эмнттерный повто35 Блок 1 управления срабатывает через заданные промежутки времени, определяемые требуемой периодичностью измерения параметров контро 45 лируемой жидкости. В первой позиции этого блока с его первого выхода подается напряжение на электродвигатель 2 и электромагнитную муфту 3. При срабатывании электромагнит ной муфты 3 ее входная ось, механически связанная с валом электродвигателя 2, подключается к выходной оси, в свою очередь соединенной с валом барабана 4 для намотки зондо" проводника, который начинает -вращаться под воздействием электродвигателя 2. Эондопроводник 7 наматы 3 1242 кости, эондопроводник 7, на котором висит зонд. 6, измеритель 8 момента вращения, изме-, ряющий натяжение зондопроводника 7, блок 9 регулирования, формирующий управляющий сигнал для поддержания заданного натяжения зондопроводника 7, дополнительный электродвигатель 1 О, который, воздействуя на вал барабана 4 для намотки зондопронод- О ника, обеспечивает постоянстно натяжения зондопроводника 7, блок 11 сравнения, выдающий сигнал в момент касания зондом 6 понерхности пены, формирователь 12 импульсов, атакже формирующий выходной сигнал датчика по сигналу блока сравнения электрод 13, обеспечивающий постоянный контакт блока 11 сравнения с токопроводящей жидкостью,. На направляющих роликах 14 осуществляется поворот эондопроводника 7 с целью удобного расположения элементов датчика, а в ванне 15 находится исследуемая жидкость25Блок 11 сравнения (фиг.2) содержит первый резистор 1 б, являющийся верхним сопротивлением делителя напряжения, второй резистор 17, являющийся нижним сопротивлением делите 30 ля напряжения, управляющего работой эмиттерного повторителя 18, эмиттерный повторитель 18, формирующий управляющий сигнал, а также триггер Шмидта 19, выдающий на выход два уровня потенциала в зависимости от того, касается ли зонд б поверхности токопроводящей жидкости и пены над ее поверхностью или нет.Датчик параметров, жидкости рабо 40 тает следующим образом. 00 4вается на барабан, чем достигаетсяподъем зонда 6 над поверхностьюконтролируемой жидкости н началеочередного цикла измерения.После этого блок 1 чпоавления переходит во вторую позицию. При этомисчезает напряжение на его перномвыходе, а со второго выхода подает- .ся напряжение на сигналиэатор 5 меток эондопроводника и выход синхронизации блока 11 сравнения, Обесточенная электромагнитная муфта 3разъединяет свои входную и выходнуюоси, вал электродвигателя 2 останавливается. Начинается свободное падение зонда 6, Сигнализатор 5 метокзондопроводника, включаясь в работу,подготовлен к считыванию кбдов проходящих меток эондопроводника 7.Блок11 сравнения, анализируя проводимость между первым вторым входами,фиксирует их разомкнутое состояние,поскольку зонд 6 заведомо поднятнад поверхностью жидкости и имеющийся над ней пены.В процессе падения зонда 6 сигнализатор меток зондопронодника 5 выдаетна первый выход код метки каждый раз, когда мимо его чувствительного элемента проходит очереднаяметка,В какой-то момент времени, двигаясь равноускоренно зонд 6 достигает поверхности пены. Прн з-.ом резко увеличивается проводимость междупервым вторым входами блока 11 сравнения, Это фиксируется блоком и наего выходе появляется управляющийпотенциал, под воздействием которогосрабатывает формирователь импульсов 12, выдающий одиночный импульсна второй выход датчика, Этот импульс позволяет выделить код метки,предшествующей моменту касания зонда б поверхности пены, а следовательнои определить ее уровень,При дальнейшем падении зонд 6 дос"тигает поверхности контролируемойжидкости и начинает погружаться внее. Это происходит, несмотря на точто средняя плотность материала зондаменьше плотности контролируемой жидкости, поскольку зонд б к этому моменту имеет запас кинетической энер"гии, Однако при входе его в жидкостьскорость движения резко снижается,а промежуток времени между фиксациейсигнализатором меток зондопроводника 5 двух последовательных меток резПодачей напряжения на вход синхронизации блока он включается в работу. При этом, если цепь зонда 6 разомкнута, входное напряжение питания делится на делителе, состоящем иэ первого резистора 6 и второо резистора 7. Они имеют большое сопротивление, исчисляемое .сотнями кОм и, ц частности, могут быть равны по величине. Режим эмиттерного повторите- ля 18 выбран таким образом, что его выходное напряаение в рассматриваемом режиме близко к минимальному.Сопротивление цепи зонда 6 при его касании пены или поверхности жидкости составляет десятки или сотни Ом. Оно включено между первым и вторым входами блоке, т.е. параллельно второму резистору 17, шунтируя его,Нап-. ряжение на входе эмиттерного повторителя 18 резко снижается, а на выходе возрастает, приближаясь к максимальному. Триггер Шмидта 19 при любых изменениях режима работы ванны и эмиттерного повторителя 18,четко выделяет два состояния зонда б, выдавая на выход блока напряжения соответствующее калдому состоя-. ния е Таким образом с помощью блока сравнения выделяется метка, соответствующая моменту касания зонда 6 с пеной. Метка, предшествующая первому увеличивающемуся промежутку времени меаду срабатываниями сигнализатора меток 5 зондопроводника, характеризует текущее значение уровня жидкости, Вычитанием иэ первого уровня второго можно определить высоту пены .над поверхностью аидкости, т.е. не только уровень пены но и ее высоту, которая характеризует интенсив" ность пенообразования.Изобретение существенно расширяет функциональные возможности устройства. 5. 1124200ко возрастает. Последняя метка, после которой происходит первое сущест".венное нарастание, промежутка времени между фиксацией двух меток, соответствует моменту входа зонда 6 в 5жидкость, т.е.характеризует уровеньлщцкости.Характер движения зонда 6 в жидкости зависит от вязкости контролируемой жидкости. При большой вязкос- Оти он может двигаться с замедлениемк установившемуся положению на плаву. При малой вязкости жидкостизонд 6 будет совершать затухающиеколебательные движения в вертикальной плоскости, В процессе колебанийизмеритель момента вращения 8,блок 9 регулирования и второй дополнительный электродвигатель 1 О, соответствующим образом воздействуя на 20вал барабана для намотки зондопроводника 4, обеспечивают постоянноеи близкое к нулевому натяжение зондопроводника 7. Поэтому сигнализатор 5 меток зондопроводника, считывая коды проходящих мимо чувстви тельного элемента меток, выдает информацию, которая будучи дополненаинформацией о времени возникновениякаждой метки, позволяет по опреде- З 0ленному алгоритму рассчитать значение вязкости исследуемой жидкости.Уровень погружения зонда 6 в установившемся состоянии на плаву приучете ранее выполненного замера те- З 5кущего уровня жидкости характеризует код последней метки, зафиксированной сигнализатором меток зондопроводника в конце очередного циклаизмерения, При известных средней 40.плотности зонда 6 н его форме этихданных достаточно для определенияплотности жидкости.В. то время, когда зонд 6 находит 45ся в жидкости или касается пены надее поверхностью, цель между первыми вторым входами блока 11 сравненияшунтируется следующей цепью: первыйвход блока 11 сравнения соединен сбарабаном и для намотки зондопроводника (его токопроводящим корпусом),соединенным через токопроводящийслой эондопроводника 7 с токопроводящим слоем зонда 6, который в рассматриваемом режиме через. токонроводящую жидкость подключен к электроду 13 и второму входу, блока 11 сравнения, Когда зонд 6 не касается аидкости или пены над ее поверхностью,указанная цепь разрывается. Это ипозволяет блоку сравнения выделятьдва состояния зонда 6, он не касается аидкости и пены над ее поверхностью, или наоборот, касается покрайней пере пены над поверхностьюжидкостиБлок сравнения работает следующимобразом,1