Двухпозиционный регулятор уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ ХРЕСПУБЛИК 19) (И) 8)5 ВТО ии ко ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института металлофизики АН УССР (72) В.С,Ступак, Н,Е,Синицк В,М.Проскурко и И,В,Проскур (53) 62-50(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР У 1471178, кл. С 05 0 9/12, 1987. (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования, может быть использовано в устройствах для поддержания уровня криогенных жидкостеи в экспериментальнои физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии и дилатометрии, Цель изобретения - повышение точности регулирования путем уменьшения мощности, рассеиваемой датчиками уровней, Двухпозиционный регулятор уровня содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2, 3, датчик 4 верхнего уровня и конденсатор 5, образующие дифференцирующую цепь 6, датчик 7нижнего уровня и конденсатор 8, образующие дифференцирующую цепь 9, исполнительный блок 10 и формирователь 11 импульсов, который содержит элемент 12 задержкистабилитроны 13, 14, по- а роговые элементы 15, 16 и триггер 17, 2 ил,Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования, можетбыть использовано в устройствах,дляподдержания уровня криогенных жидкостей в диапазоне между заданными эначеииями в экспериментальной физикежидких температур, криоэлектронике,нивкотемпературной калориметрии идияатометрии и является дополнительный к авт,св, В 1471178,Цель изобретения - повышение точности регулирования путем уменьшения мощности, рассеиваемой датчиками уровней,На фиг, 1 изображена структурнаясхема регулятора; на фиг.2 - эпюрынапряжений.Лвухпозиционный регулятор уровнясодержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3, датчик 4 верхнегоуровня и конденсатор 5, образующиепервую дифференцирующую цепь 6, датчик 7 нижнего уровня и конденсатор 8,образующие вторую дифференцирующуюцепь 9, исполнительный блок 10 и Формирователь 11 импульсов, содержащийэлемент 12 задержки, стабилитроны13 и 14, пороговые элементы 15 и 6и триггер 17,Принцип работы регулятора основанна измененииамплитуды и формы импульсов, проходящих через дифферен"цйрующие цепи в зависимости от значения постоянных времениВ = КцСугде Кз - сопротивление датчика верхнего уровня;С 6 - емкость конденсатора,н КюСн (2)где К - сопротивление датчика нижнего уровня;Ся " емкость конденсатора, 1Изменение сопротивления датчиков в зависимости от среды, в которой они находятся, приводит к изменению постоянных времени дифференцирующих цепей и значения их выходного напряжениясПвью11 е е в (3)где Б - амплитуда скачка входного. напряжения,Поскольку, например, при регулировании уровня криогенной жидкости постоянные времени дифференцирующихцепей выбраны так, чтоллС сЬн И (4)5ггде с,- постоянные времени дифФеренцирующих цепей принахождении датчиков уровня в криогенной жидкости,г / лдпостоянные времени дифЦфере нци рующих цепей п ринахождении датчиков внекриогенной жидкости,то при нахождении датчиков уровня вкриогенной жидкости с выхода дифферен 15цирующих цепей поступают импульсы навходы формирователя, а при нахождениидатчиков вне криогенной жидкости навыходе дифференцирующих цепей импульсыотсутствуют, так как в реальных условиях на величину выходного напряжения дифференцирующей цепи дополнительно влияют параэитные элементы КС-цепи,в частности сопротивление источни 25 ка К входного сигнала, а максимальное значение выходного напряжениязависит от соотношения между сопротивлениями К и К согласно формулейП К - -р-,Пвых = -- е СГ- + К) (5) и при значительном уменьшении величины сопротивления К максимальноезначение выходного напряжения такжеуменьшается,35Кроме того, вследствие конечнойдлительности Фронта входного напряжения иэ-за влияния паразитной выходной емкости генератора и параэитнойемкости дифференцирующей цепи длительность переднего фронта выходныхимпульсов увеличивается, что такжеприводит к уменьшению их амплитуды,В зависимости от среды, в которой45 находятся датчики уровня, по выходным сигналам дифференцирукнцих цепейформирователь импульсов формирует управляющие сигналы для исполнительного блока,Двухпоэиционный регулятор уровняжидкости работает следующим образом.При подаче напряжения питания вмомент времени с (Фиг,2) на регулятор на выходе формирователя 11 импульсОв устанавливается уровень логического О (устройство, формирующеенапряжение начальной установки триггера 17, не показано), а в некоторыймомент временигенератор 1 начина55433 ет формировать прямоугольный импульс, поступающий через элемент И 3 на дифференцирующую цепь 9, Поскольку в пустом резервуаре сопротивление датчика 7 мало (для резистора типа СТ 8-1 А 5 составляет не более 0,5 Ом), то согласно формулам (3) и (5) выходное напряжение дифференцирующей цепи 9 тоже мало, По переднему фронту тактового импульса с задержкой, определяемой элементом 12 задержки, на первом выходе формирователя 11 устанавливается уровень логической 1, включающий электроцагреватель и электромагнитный кла пан исполнительного блока 10, и резуль. тате чего криогенная жидкость начинает поступать в резервуар (фиг.2, Пе, С+дС), В некоторый момент времени жидкость затапливает датчик 7 нижне го уровня, однако состояние триггера 17 не меняется, поскольку выходные импульсы генератора 1 на дифференцирующую цепь 9 не поступают, на выходе порогового элемента 16 присутствует 25 логическая 1, так как опорное напряжение элемента 16 11, ) 1 с (фиг,2, 11,С) и жидкость продолжает поступать в резервуар до затопления датчика 4 верхнего уровня, При этом его сопротивление резко увеличивается (для резистора СТ 8-1 А с 0,5 Ом до значения не менее 1 кОм) более чем в 210 раз, что приводит к скачкообразному увеличению постоянной времени дифференцирующей цепи 6, котораял/становится равной, и в некоторый момент времени 1 на первый вход Формирователя 11 поступает знакопеременный импульс (фиг2 е Бс 1 ) уро 40 вень положительной полуволны которого ограничен напряжением стабилизации . Бс стабилитрона 13, а отрицательная полуволна определяется падением напряжения на открытом стабилитроне 13. 45 Форма импульса на выходе цепи 6 при подаче на нее импульса, длительность С и отсутствие стабилитрона 13 показана на фиг,2 пунктиром и определяется соотношением 50л. /К = -- =0 1-:0 3. (6)9 Поскольку в данном случае опорное напряжение порогового элемента У,/( Пс 1 55 то на выходе порогового элемента 15 в момент времени 1 +41 появляется короткий импульс отрицательной полярности, меняющий состояние триггера 88 6"17 (Фиг 2, Ьс11 сс, 11, Т +), При этом дальнейшая подача крйогенной жидкости в резервуар прекращается, импульсы с выхода генератора 1 начинают поступать на дифференцирующую цепь 8 (Фиг.2, 11, +де) и поскольку со-. противление датчика 7 нижнего уровня, находящегося в хладагенте, велико (более 1 кОм), то триггер 17 сохраняет свое новое состояние, не меняющееся при выходе из криогенной жидкости датчика 4 верхнего уровня в результате ее испарения, При выходе из хладагента датчиканижнего уровня его сопротивление резко уменьшается и импульс, поступивший с выхода генератора 1 в момент времени С -+41, устанавливает на выходе Формирователя 11 уровень логической 1 (фиг.2, 11, А, 1 +/1 С), в результате чего начинают повторяться процессы, описанные для периода времени С, т,е, исполнительный блок 10 начинает подачу хлад- агента 6 в резервуар.Таким образом, использование предлагаемого регулятора, а именно новая конструкция Формирователя импульсов, позволяющая дополнительно ограничить амплитуду напряжения на датчиках и сформировать импульсы управления для исполнительного блока, позволяет уменьшить мощность рассеивания дат= чиков, что, в свою очередь, снижает дополнительное испарение криогенной жидкости и ее расход, а также повышаает точность установки уровней благодаря уменьшению интенсивности периодического вскипания жидкости. Формула и з обретения Двухпозиционный регулятор уровня жидкости по авт.св. Р 1471178, о т - л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования путем уменьшения мощности, рассеиваемой датчиками уровней, формирователь импульсов содержит элемент задержки, два стабилитрона, два пороговых элемента и триггер, вход сброса которого соединен с выходом первого порогового элемента, информационный вход - с выходом второго порогового элемента, а тактовый вход - с выходом эле-, мента задержки и стробирующим входом первого порогового элемента, при этом прямой и инверсный выходы триггера являются соответственно первым и вто1543388 Составитель В.Прямицына Техред М,Ходанич Корр ек тор Т, Малец ктор Е Тираж 6 а%аз 40 Н сударственног 113035митета п сква, ЖПроизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 10 рым выходами формирователя импульсов, вход первого порогового элемента является первым входом формирователя импульсов и соединен с катодом первого5 стабилитрона, подключенного анодом к общей шине, вход элемента эадержки является вторым входом формирователя импульсов, а вход второго поро"гового элемента является третьим вхо"дом формирователя импульсов и соединенс катодом второго стабилитрона, подключенного анодом к общей шине. Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5