Двухпозиционный регулятор уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)4 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ элем ки 4 ровней, исполнителирователь 11 импуэлемент И 13, инв16 и триггер 17.Ла ьный бло ьсвв со ртор 14,нижнего10 и фордержащийдиоды 15Ф-лы, 2 технике ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Опытное конструкторско-технолгическое бюро с опытным производсвом Института металлофиэики АН УСС(54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОНЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится кавтоматического регулирования и мо ЯО 147.117 жет быть использовано в устройствах поддержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектрснике, низкотемпературной калориметрии и дилатометрии . Цель изобретения - повышение надежности и точности регулирования верхнего уровня путем упрощения устройства и исключения нагрева датчика нижнего уровня во время налива хладагеита, Для этого в двухпоэиционном регуляторе уровня жидкости имеются генератор 1 импульсов,ент И 2, конденсаторы 5,8, датчи,7 соответственно верхнего и/Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах поддержания уровня криогенных жид,5 костей в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной Физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии и далтометрии. ОЦель изобретения - повышение надежности и точности регулирования верхнего уровня.На фиг,1 показана структурная схема регулятора; на Фиг. 2 - эпю ры напряжений.Двухпозиционный регулятор уровня жидкости содержит генератор 1 импульсов, первый элемент И 2, второй элемент И 3, датчик 4 верхнего уровня 20 и первый конденсатор 5, образующие первую дифференцирующую цепь б, датчик 7 нижнего уровня и второй конденсатор 8, образующие вторую дифференцирующую цепь 9, исполнительный 25 блок 1 0 и формирователь 11 импульсов, к первому выходу которого подключен исполнительный блок 10 и первый вход первого элемента И 2, между выходом ,которого и первым входом формирователя 11 включена первая дифференцирующая цепь б, а к второму входу первого элемента И 2 подключен выход генератора 1, второй вход Формирователя 11 и первый вход второго элемента И 3., между выходом которого и третьим входом формирователя, 11 включена вторая дифференцирующая цепь 9, а второй вход второго элемента И 3 соединен с вторым выходом формирователя 11, который содержит элемент 12 задержки, элемент И 13, инвертор 14, диоды 15 и 16 и триггер 17, информационный выход которого подключен к выходу инвертора 14, тактовый вход - к выходу элемента, 12 задержки и первому входу элемента И 13, выход которого соединен с входом сброса триггера 17, прямой выход которого является первым выходом Формирователя 11, инверсный - его вторым выходом, второй вход элемента И 13 является первым входом формирователя 11, вход элемента 12 задержки является вторым входом формирователя 11, а вход инвертора 14 - его третьим вхо дом, кроме того, к первому и третьему входам Формирователя 11,подключены катодами соответственно диоды 15 и 1 б, аноды которых соединены с общей шиной,Принцип работы регулятора основан на изменении амплитуды и формы импульсов, проходящих через дифференцирующие цепи в зависимости от значения постоянных времениНСэ (1) где Б - сопротивление датчика верхнего уровня;С - емкость первого конденсатора1 нС нвгде В в .сопротивление датчика нижнего уровня;С я - емкость второго конденсатора.Очевидно, что изменение сопротивления датчиков в зависимости от среды, в которой они находятся, приводит к изменению постоянных времени дифференцирующих цепей и значения их выходного напряжения1 вых= Ч,.е " , (3) где Ч - амплитуда скачка входного напряжения.Поскольку, например, при регулировании уровня криогенной жидкости постоянные времени дифференцирующих цепей выбраны таким образом, чтол лгдеи- постоянйые временидифференцирующих цепейпри нахождении датчиков уровня в криогенной жидкости;лф Ц6 и 6 постоянные времени дифФеренцирующих цепей, при нахождении датчиков уровня вне криогенной жидкости, то при нахождении датчиков в криогенной жидкости с выхода дифференцирующих цепей поступают импульсы на входы Формирователей, которые последние преобразуют в высокие уровни напряжения (в дальнейшем - уровни логической единицы), а при нахождении датчиков вне криогенной жидкости на выходе дифференцирующих цепей импульсы отсутствуют и. на выходах формирователей Формируются уровни низкого напряжения (в дальнейшем - уровни логического нуля), так как в реальных услови 1471178ях на величину выходного напряжения дифференцирующей цепи дополнительно влияют параэитные элементы НС-цепи, в частности сопротивление источника Ввходного сигнала, а максимальное значение выходного напряжения зависит от соотношения между сопротивлениями В и Б ,согласно Формулеи, (1): ф- е ц+Г 5)ои при значительном уменьшении величины сопротивления В максимальноезначение выходного напряжения такжеуменьшается,Кроме того, вследствие конечнойдеятельности Фронта входного налряжения из-за влияния паразитной выходной емкости генератора и паразитной емкости дифференцирующей цепидлительность переднего фронта выходных импульсов увеличивается, чтотакже приводит к уменьшению их амплитуды.Регулятор работает следующим образом.При подаче питания в момент времени 1, (фиг.2) на выходе Формирователя 11 импульсов устанавливаетсяуровень логического нуля. (устройство, Формирующее напряжение начальнойустановки триггера 17 на фиг. непоказано), а в некоторык момент времени 1 генератор 1 начинает формировать прямоугольный импульс, поступающий через элемент И 3 на вторуюдифференцирующую цепь 9. Посколькув пустом резервуаре сопротивлениедатчика 7 мало (для резистора типаСТЭА составляет не более 0,5 м),то согласно Формулам (3 и (5 выходное напряжение дифференцирующей цепи 9 также мало и не превышает верхнего значения логического нуля, Лопереднему Фронту тактового импульса с задержкой Ь 1, определяемой элементом 1 2 задержки, на первом выходе Формирователя 11 устанавливаетсяуровень логической единицы, включающий электронагреватель и электромагнитный клапан исполнительного блока10, в результате чего криогеннаяжидкость начинает поступать в резервуар (Фиг.2, Ч , 1,-1 ),В некоторый, момент времени 1 зжидкость затапливает датчик 7 нижнегоуровня, однако состояние триггера 17не меняется, поскольку выходные им пульсы генератора 1 на дифференцирующую цепь 9 не поступают, на выходе инвертора 1 4 постоянно присутствует уровень логической единицы(фиг2, Ч 8, Че, Ффу) и жидкость продолжает поступать в резервуар до затопления датчика 4 верхнего уровня.При этом его сопротивление скачком 1 О увеличивается (для резистора СТОА -с 0,5 Ом до значения не менее 1 кОм)эболее, чем в 2 х 10 раз, что приводитк значительному увеличению постоянной времени дифференцирующей цепи 6,лкоторая становится равной се, нв некоторый момент времени 1 на первый вход Формирователя 11 поступаетимпульс (Фиг.2, Чс, 1, ), длительность и форма которого определяется соотношением л0,1 - 0,3,25 ЗО 35 40 45 50 в результате чего на В-вход триггера 17 поступает импульс отрицательной полярности с задержкой Ь 1, меняющий состояние триггера 17 (Фиг.2, Ч, Че,+ )Дальнейшая подача криогенной жидкости в резервуар прекращается, импульсы с выхода генератораначинают поступать на дифференцирующую цепь 9 (фиг.2, Ча, т 4 ) и поскольку сопротивление датчика 7 нижнего уровня, находящегося в хладагенте, велико (более 1 кОм), триггер 17 сохраняет свое новое состояние, не меняющееся при выходе из криогенной жидкости датчика верхнего уровня в результате ее испарения, При выходе из хладагента датчика 7 нижнего уровня его сопротивление резко уменьшается и импульс, поступивший с выхода генератора 1, в момент времени устанавливает на выходе Формирователя 11 уровень логической единицы (Фиг.2, Чз, Ч , 1 ), в результате чего начинают повторяться описанные процессы для периода времени2 т.е. исполнительный блок 1 О начнет подачу хладагента в резервуар. Формула изобретения 1. Двухпозиционный регулятор уровня жидкости, содержащий датчики верхнего и нижнего уровней, два конденсатора, образующие с датчиками уровней соответственно первую и вторую диффе1178 Составитель В.ПрямицынРедактор А.Шандор Техред Л.Сердюкова рректор Л.Пилипе аказ 1606/49 Тираж 788 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия1303 5, Москва, Ж, Раушская наб д . 4/5 ГКНТ СССР оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 5 147ренцирующие цепи, генератор импульсов, первый элемент И, формировательимпульсов и исполнительный блок,причем первая дифференцирующая цепь ьвключена между выходом первого элемента И и первым входом формирователя импульсов, первый выход которогосоединен с входом исполнительногоблока и первым входом первого. элемента И, подключенного вторым входомк выходу генератора импульсов и второму входу формирователя импульсов,отличающийся тем, что,с целью повышения надежности и точности регулирования верхнего уровня,в него введен второй элемент И, подключенный первым входом к выходу генератора импульсов, вторым входом -к второму выходу формирователя им-,.пульсов, а выходом через вторую дифференцирующую цепь - к третьему входу формирователя импульсов,2. Регулятор по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что формирователь импульсов содержит элемент задержки, элемент И, инвертор, два диода и триггер, информационный входкоторого соединен с выходом инверто -ра, тактовый вход - с выходом элемента задержки и первым входом элементаИ, а вход сброса - с выходом элемента И, при этом прямой и инверсныйвыходы триггера являются соответственно первым и вторым выходами формирователя, второй вход элемента И 5 является первым входом формирователяи соединен с катодом первого диода,подключенного анодом к общей шине,вход элемента задержки является вторым входом формирователя, а вход ин О вертора является третьим входом формирователя и соединен с катодом второго диода, подключенного анодом кобщей шине.