Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред

(7 1) Опытное гическое бюро вом Института (72) В.С. Сту (53) 62,50 (О (56) Функцион микросхемах. Бюл. У 35онструкторско-техноло с опытным проиэводстметаллофизики АН УССР ак и О.М, Барабаш 8.8)альные устройства наПод ред. В.З, Найдео и связь, 1985, с.13 М.,н ч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Р.И, Применение прецизионных аналоговых микросхем. 2-е изд. М.: Радио и связь, 1985, с. 150-163.Авторское свидетельство СССР И 903817, кл. С 05 Э 9/12, 1979.Авторское свидетельство СССР В 1265719, кл. С 05 Р 9/12, 1985. (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в устройствах дпя поддержания между двумя заданными значеиями уровня диэлектрической, в том исле криогенной, и электропроводящей жидкости с возможностью независимой дистанционнои плавнои или дискретнойперестройки каждого из пределов вовсем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости, а также другихвеличин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивньм или резистивньм дат"чиков. Цель изобретения - повышениенадежности регулятора путем его уп"рощения. Для этого в двухпоэиционномрегуляторе уровня раздела сред задатчики 2, 3 соответственно верхнего и нижнего уровней выполнены в виде дифференцирующих цепей с постоянным временем дифференцирования, адатчик 4 уровня выполнен в виде дифференцирующей цепи, один иэ элементовкоторой является чувствительным элементом. Генератор 1 линейно изменяющегося напряжения подключен вьмодомк входам задатчиков 2, 3 и датчика 4соединенного выходом с одними входами компараторов 5, 6, другие входыкоторых соединены с выходами соответственно задатчиков 2, 3, а выходыкомпараторов 5, 6 соединены с соот"ветствующими входами симметричноготриггера 7, последовательно включенного с релейным элементом 8 и исполнительным механизмом 9. 2Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, и электропроводящей жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во О врем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости, а также других вличин, измеряемых с помощью емкостнЫх, индуктивных или резистивных датчиков. 15Цель изобретения - повышение надежности регулятора путем его упрощения.На фиг. 1 показана структурная схема регулятора; на фиг. 2 - диаг-20 рммы, поясняющие принцип работы.Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, к выходу которого подключены задатчики 2 и 3 соответственно верхнего и нижнего уровней, выполненные в виде дифференцирующих цепей с постоянным временем дифференцирования, и датчик 4 уровня, выполненный в виде диффе ренцирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компараторы 5 и 6, к первым входам которых подключен выход датчика 4 уровня, а к вторым входам - выходы задатчиков 2 и 3 соответственно верхнего и нижнего уровней, последов 4 тельно соединенные симметричный триггер 7, репейный элемент 8 и испслнительный механизм 9, причем вы ход компаратора 5 подключен к первому входу симметричного триггера 7, а выход компаратора 6 - к его второму входу.Генератор 1.может быть реализован 45 на,. основе интегрального. таймера.Задатчики 2 и 3 верхнего и нижнего уровня можно выполнить на основе днфференцирующих КС-цепей, а датчик 4 уровня в зависимости от типа датчика - на основе дифференцирующей ВХ 50 цепи или КС-цепи.В качестве компараторов 5 и 6 можно применить компараторы с гистерезисом с защитой их входов от отрицательных выбросов напряжения при помощи диодов.Симметричный триггер 7 представляет собой асинхронный КБ-триггер.Цеь ь х (Ф.1 на выходе цепи напряжение равно С Ц г У ю ( 1 1) выв с) 7 игде Ц - максимальная амплитуда импульса;- постоянная времени дифференцирующей цепи;- длительность импупьса,Очевидно, что при с, 1 сс 1 это выражение принимает вид 1.111 ьых ц(2) т,е, амплитуда напряжения на выходе определяется значением постоянной временидифференцирующей цепи (на фиг, 2 показано без отрицательных выбросов, поскольку последние убираются защитными диодами на входах компараторов 5 и 6).Таким образом, в данном случае применение параметров датчиков, зависящих от регулируемого параметра, например, уровня жидкости (изменение сопротивления, емкости или индуктивности), позволяет получить амплитуду В качестве релейного элемента 8можно применить любое реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющее коммутационную группус замыкающими контактами,Выбор исполнительного механизма 9определяется функциональным назначением регулятора. Например, в случаерегулирования уровня криогенных жидкостей .им может быть электронагреватель, помещенный в сосуд Дьюара схладагентом, и электромагнитный клапан, служащий для сброса давления паров хладагента в атмосферу.Выполнение датчика 4 уровня в виде дифференцирующей цепи позволяет,как и в известном регуляторе, применять как емкостной и индуктивный,так и резистивный датчики, параметрыкоторых, зависящие от регулируемогопараметра, могут изменяться в широких пределах, изменяя постоянную времени дифференцирующей цепи, и, крометого, значительно проще сформироватьсигналы управления. При прохождениичерез дифференцирующую цепь импульсалинейно нарастающего напряжения(3) а компаратора 6 - формирование выход- Вного уровня "Лог.О" при уровне жидкости, находящейся ниже нижнего предела регулирования, т,е. в данномслучае при(4) Пв11 щг Поскольку в момент времениприпустом сосуде условие (4) выполняетвыходного напряжения, прямо зависящую от величины регулируемого уровня.Регулятор уровня, например, криогенной жидкости и пара с резистивным чувствительным элементом в качестве. датчика уровня, выполненного в виде намотанной на стержень проволоки с высоким ТКС, работает следующим образом. 10При подаче питания на регулятор на выходе триггера 7 устанавливается низкий уровень напряжения - "Лог,О" (устройство, формирующее напряжение начальной установки триггера, не по Ь каэано). В момент времени , генератор 1 начинает генерировать импульс линейно нарастающего напряжения длительностью С, который через дифференцирующие цепи задатчиков 2 и 3 20 и датчика 4 поступает на входы компараторов 5 и 6 с амплитудой, определяемой постоянной времени этих цепей. Поскольку при пустом сосуде сопротивление проволоки чувствительного эле мента максимально, постоянная времени дифференцирующей цепи датчика 4 максимальна и согласно формуле (2) значение амплитуды Увыходного импульса датчика 4 уровня максимально 30 (фиг, 2, 13, - С. ). Постоянные времени дифференцирующих цепей задатчиков 2 и 3 выбраны таким образом, что значение напряжения на выходе дифференцирующей цепи задатчика 2 У соответствует достижению уровня криогенной жидкости верхнего предела регулирования, значение напряжения на выходе дифференцирующей цепи задатчика 3 соответствует достижению уровня криогенной жидкости нижнего предела регулирования. Назначение компаратора 5 - формирование выходного уровня "Лог.О" при превышении уровня жидкости верхнего предела регулирования 4 В т.е, в данном случае при 54ся, то поступивший с выхода компаратора 6 уровень "Лог.О" на вход триггера 7 опрокидывает последний и ус" танавливает на его выходе высокий урсвень напряжения - "Лог," (фиг.2, Е Е, с ), в результате чего срабатывает релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9 начинает подачу жидкости в сосуд (в случае применения в качестве последней хладагента релейный элемент замыкает цепь электро- механического клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сосуде Дьюара повьшиется и она начинает поступать в сосуд). По мере повышения уровня жидкости сопротивление датчика падает, уменьшая тем самым постоянную временидифференцирующей цепи датчика 4 и значение его выходного напряжения У . В интервале времени С- С когда уровень жидкости находится между пределами регулирования, условия (3) и (4) не выполняются, на выходах компараторов 5 и 6 сформированы уровни "Лог.1", не изменяющие состояния триггера 7, и жидкость продолжает поступать в сосуд. Превышение уровня жидкости в момент времени верхнего уровня регулирования приводит к такому уменьшению постоянной времени Г, что в момент времени С выходной уровень "Лог.О" компаратора 6 опрокидывает триггер 7 в нулевое состояние, в результате чего релейный элемент 8 отключает исполнительный механизм 9 и подача жидкости прекращается (фиг,2, Е, Е, 1- Тт).По мере испарения хладагента и снижения его уровня постоянная времени дифференцирующей цепи датчика 4 возрастает, увеличивая тем самым значение Б,ь, в результате чего условия (3) и (4) не нарушаются и состояние триггера 7 не меняется до момента снижения уровня жидкости до нижнего предела регулирования, при котором выполняется условие (4) и начинают повторяться описанные операции, приводящие к подаче жидкости в сосуд.В случае применения датчиков, параметры которых увеличиваются по мере повышения уровня, например, емкостных для диэлектрических жидкостей, необходимо лишь настроить компараторы 5 и 6 таким образом, чтобы их выходные уровни "Лог.О" появлялись в случае выполнения условий 11И14256 20изобретения Формула Составитель В. ПрямицьТехред А.Кравчук Муск Тупи оррект едакт Заказ ч 767 4 ТиражНИИПИ Государс по делам изоб 35, Москва, Жодписно венного комитета етений и открыти 5, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул для компаратора 5 и Ос У для ком" паратора 6, поскольку в данном случае У ъ У . В остальном работа реЗЛ 1 бгулятора не отличается от описанной для резистивного датчика.Таким образом, как и в известном устройстве регулятор позволяет регуФлировать уровень между двумя заданными предельными значениями - верхним 10 и нижним, определяемыми соответственно постоянными времени дифференцирующих цепей 2 и 3, которые легко перестраивать изменением номиналов элемен 1 ов цепей, плавно или дискретно во всем диапазоне возможного изменения Уровня жидкости в сосуде, при испольвовании емкостных резистивных и индуктивных датчиков. Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред, содержащий датчик уров 15 бня и задатчики верхнего и нижнегоуровней, подключенные входами к выходу генератора линейно изменяющегосянапряжения, последовательно соединен-.ные симметричный триггер, репейныйэлемент и исполнительный механизм, атакже два компаратора, подключенныевыходами к соответствующим входам .симметричного триггера, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора путемего упрощения, задатчики верхнего инижнего уровней выполнены в видедифференцируюших цепей с постояннымвременем дифференцирования, а датчикуровня выполнен в виде дифференцирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, и подключен выходом к первымвходам первого и второго компараторов,вторые входы которых соединены с выходами задатчиков соответственно верхнего и нижнего уровней.