Преобразователь уровня

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОб ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(46) 15.12.84. Бюл. У 46 (72) В.А. Писарев и А.С. Дойбан (71) Всесоюзный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт автоматизации пищевой промышленности "Пищепромавтоматика" (53) 681.128.5(088.8)(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 290185, кл. С 01 Ь 1/02, 1969.2. Авторское свидетельство СССР В 506222, клС 01 Ь 7/02, 1973 (прототип).(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕПЬ УРОВНЯ, содержащий измерительную камеру, взаимодействующую с контролируемой средой через защитную мембрану, связанную с входной камерой устройства пневмосиловой компенсации посредством рабочей жидкости, элементы уста-. новки нуля и верхнего предела измерения устройства пневмосиловой компенсации, выход которого подключен к пневмоповторителю и источнику .пита 801129497 ния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования путем компенсации нелинейности статической характеристики, он дополнительно снабжен масштабным преобразователем, состоящим из задатчика стабилизированного давления воздуха, двух дроссельных сумматоров, вь выполненных на регулируемых пневмосопротивлениях, и элемента сравнения, собранного по схеме пневмоуси лителя с единичной отрицательной обратной связью, вход элемента сравнения подключен .к выходу пневмоповторителя., а выход - к первому из входов каждого дроссельного сумматора, второй вход одного из сумматоров соединен с атмосферой, а его выход - с положительной управляющей камерой элемента сравнения, выход второго дроссельного сумматора соединен с отрицательной управляющей камерой элемента сравнения, а его второй вход - с задатчиком стабилизированногодавле"ния воздуха.Изобретение относится к пищевойпромьшшенности и может быть использовано в устройствах для автоматического контроля и регулирования техно;логических процессов, например давления, уровня, усилий и т,д.Яэвестен пневматический компенсационный силоизмеритель, содержащийустройство пневмосиловой компенса- .ции, снабженное втулкой и конической 1 Опружиной для настройки на верхнийпредел измерения, а также элементыустановки нуля, выполненные в видерегулировочного винта и пружины,)обеспечивающей заданный первоначальный силовой сдвиг на силовоспринимающем штоке 1 3Недостатками известного силоизмерителя являются отсутствие элемен"тов, корректирующих нелинейность ста тической характеристики, а такжеотсутствие возможности дистанционнойустановки нуля и верхнего пределаизмерения.Наиболее близким по технической 25сущности к предлагаемому являетсяизмерительный преобразователь давления агрессивных сред, .который содержит элементы установки нуля, верхнего предела измерения и устройство ЗОпневмосиловой компенсации снабженное установленным на выходе пневмоповторителем, а на входе " двумясообщающимися герметичными камерами,заполненными несжимаемой жидкостью,в одной из которых установлена контактирующая с контролируемой средойзащитная мембрана, а в другой - чувствительный элемент. Устройство пневмосиловой компенсации выполнено в ни 40де рычажного механизма сравнения, содержащего двуплечий рычаг, установленный на жестком основании, и паз восновании, вдоль которого смещаетсякрепление сильФона обратной связи.Элементы установки нуля преобразователя расположены непосредственно наосновании и через ходовой винт, гайку и пружину взаимодействуют с рычагом 2.Недостатком известного преобразователя также является отсутствиеэлементов, компенсирующих нелинейность статической характеристики.Цель изобретения - повышение точности преобразования,Поставленная цель достигаетсятем, что преобразователь, содержащий измерительную камеру, взаимодействующую с контролируемой средой через защитную мембрану, связанную с входной камерой устройства пневмосиловой компенсации посредством рабочей жидкости, элементы установки нуля и верхнего предела измерения устройства пневмосиловой компенсации, выход которого подключен к пневмоповторителю и источнику питания, дополнительно снабжен масштабным преобразователем, состоящим из эадатчика стабилизированного давления воздуха, двух дроссельных сумматоров, выполненных на регулируемых пнезмосопротивлениях, и элемента сравнения, собранного по схеме пневмоусилителя с единичной отрицательной обратно." связью, вход элемента сравнения подключен к выходу пневмоповторителя, а выход - к первому из входов каждого дроссельного сумматора, второй вход одного из сумматоров соединен с атмосФерой, а его выход - с положительной управляющей камерой элемента сравнения, выход другого дроссельного сумматора соединен с отрицательной управляющей камерой элемента сравнения, а его второй вход - с задатчиком стабилизированного давления воздуха.На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя уровня.Преобразователь уровня содержит защитную мембрану 1, контактирующую с контролируемой средой 2 и ограничивающую полость камеры 3, сообщающейся с камерой 4 чувствительного элемента устройства 5 пневмосиловой компенсации. Обе камеры заполнены несжимаемой жидкостью.Устройство 5 пневмосиловой компенсации выполнено в виде мембранного элемента сравнения, содержащего индикатор 6 рассогласования типа соплозаслонка и шток 7, на котором закреплены мембраны 8-12, образующие камеры 13 и 14 смещения, которые через пневмотумблеры 15 и 1 б подключны к пневмозадатчику 17, и камеры 18 и 19 обратной связи, которые через пневмотумблеры 20 и 21 совместно с камерой 22 подключены к нагрузочному пневмосопротивлению 23 и входу пневмоповторителя 24. Выход пневмоповторителя подключен к входу масштабного преобразователя 25.1129 25 Элемент 26 сравнения благодаря 50 единичной отрицательной обратной связи работает в режиме алгебраического суммирования входного давления Р,с давлениями Рп и Ро в камерах 30 и 34 соответственно. 55Давление Р в камеру 30 положительной обратной связи подводится через регулируемое пневмосопротивле 3Масштабный преобразователь 25 содержит элемент 26 сравнения, собранный по схеме пневмоусилптеля с единичной отрицательной обратной связью, вход которого подключен к выходу пнев 5 моповторителя, а выход - к одному из входов двух дроссельных сумматоров. Дроссельный сумматор 27 выполнен на регулируемых пневмосопротивлениях28 и 29, причем его выход подключен к камере 30 положительной обратной связи элемента сравнения, а второй вход соединен с атмосферой. Другой дроссельный сумматор. 31 выполнен также на регулируемых пневмосопротивлениях 32 и 33, выход сумматора подключен к камере 34 отрицательной обратной связи элемента сравнения, а второй вход - к задатчику 35 стабилизированного давления воздуха.20Преобразователь уровня работает следующим образом.При подаче давления питания, если уровень контролируемой среды 2 находится на нулевом отсчете, на выходе преобразователя устанавливается начальное значение выходного сигнала, точная величина которого регулируется с помощью задатчика 17.При увеличении уровня среды гидростатическое давление столба контролируемой среды через защитную мембрану 1 и несжимаемую жидкость в камере 3 передается в камеру 4 чувствительного элемента устройства 5 пневмосиловой компенсации. При этом З 5 расположенная на штоке 7 заслонка индикатора 6 рассогласования перекрывает сопло и в камере 22 обратной связи устанавливается давление воздуха, пропорциональное уровню,.конт 40ролируемой среды. Это давление развивается на нагрузочном пневмосопротивлении 23, откуда поступает на вхоц пневмоповторителя 24.С выхода пневмоповторителя 24 445 сигнал, усиленный по мощности, поступает на вход элемента 26 сравнения, масштабного преобразователя 25. 4974ние 28 дроссельного сумматора 27 свыхода элемента 26 сравнения. Давле-ние Ро в камеру 34 отрицательной обратной связи подводится через регулируемые пневмосопротивления 32 и 33с выхода элемента 26 сравнения ипневмозадатчика 35 стабилизирован-ного давления соответственно.При одинаковой глубине обратныхсвязей, охватывающих элемент 26 сравнения, т.е. при равных значениях проводимостей пневмосопротивлений 28,29, 32 и 33, изменение давления РВыхна выходе преобразователя определяется в основном значением сигналаР,1, При этом имеется. ряд факторов(например, влияение аэродинамикииндикатора. 6 рассогласования типасопло-заслонка, систематическаясоставляющая погрешности пневмоповторителя 24, наличие утечек воздухав пневмосоединениях и т.д.), которыевызывают нелинейность зависимостиР, от давления Р, равного гидростатическому давлению столба контролируемой среды 2. Для существенногоуменьшения составляющей погрешностислужат дроссельные сумматоры 27 и31.Известно, что расходная характе- .ристика пневмосопротивления нелинейна, следовательно, возможно путемсоответствующей регулировки дроссельного сумматора получить выпуклуюлибо вогнутую его статическую выходную характеристику. Причем кривизнастатической характеристики зависитот того, какая величина проводимости пневмосопротивлений установлена.Это позволяет путем установки пневмосопротивлений, налример, 28 и 29 или32 и 33 с необходимым значением величины проводимостей получить заведомо заданную кривизну статической характеристики масштабного преобразователя 25, которая по величине изнаку компенсирует нелинейность статической характеристики преобразователя уровня в целом.Верхний предел измерения преобразователя уровня устанавливается с помощью пневмотумблеров 20 и 21 путемизменения глубины отрицательной обратной связи устройства 5 пневмосиловой компенсации, точная величинакоторого регулируется с помощью дроссельных сумматоров 27 и 3 1 путемизменения глубины обратных связейэлемента 26 сравнения,1129497 ИП Заказ 9439/3Подписное После точной установки заданного значения верхнего предела измерения, не изменяю глубины обратных связей элемента 26 сравнения, можно компенсировать нелинейность статической 5 характеристики преобразователя уровня, например, одновременным увеличением или уменьшением величин проводимостей пневмосопротивлений 28 и 29 или 32 и 33, т.е. выбрать необходи мый участок расходной характеристики регулируемого пневмосопротивлф. - ния.Таким образом, в предлагаемом преобразователе уровня содержатся элементы, позволяющие компенсировать нелинейность его статической характеристики, т.е. существенным образом уменьшить систематическую составляющую погрешности, что повышает точность преобразователя уровня в целом. Филиал ППП "Патент",г. Уагоррд, уч. Идоектна