Датчик уровня жидкости

С 0101 СОП 1 ТГ КИХ СО 11 ИЛ 11 ИГ ТИ 1 ГГКИХ РТ СТУБЛИК 3857 1511 6 01 Р 23/2 ОСУДЛРСТББ 11 НЫИ КОМО ИЭОБРГТЕТ 1 И 51 М И ОРИ ГКНТ СССР 1 ГТЫ ТИ 51 М ИСАН РС КОМУ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) Авторское свидетельство СССРМ 836529, кл, 6 01 Г 23/22, 1983 ЖИДКОСТИсится к автомобилестиспользовано в хими. и др. отраслях ль изобретения - поыстродействия датчиДля этого в датчике измерительный 1 и с з юг, 1(54) ДАТЧИК УРОВНЯ (57) Изобретение отно роению и может быть ческой, пищевой промышленности. Це вышение точности и б ка уровня жидкости, жидкости, имеющем компенсационный 2 резисторы, включенные в мостовую схему, эти резисторы выполнены линейно протяженными и из фольги. Измерительный резистор выполнен таким образом, что его проводимость изменяется в зависимости от длины так же, как объем бака в зависимости от его уровня, что позволяет измерять уровень жидкости в баках сложной формы. Оба резистора размещены в трубке 5, которая в свою очередь помещается в бак, На нижнем конце трубки имеется жиклер 6, а верхний конец сообщается с полостью бака, что делает датчик нечувствительным к кренам, вибрациям, ускорениям и позволяет использовать его для измерения уровня топлива в баках наземных транс. портных средств. 4 илИзобретение относится к автомобилестроению, в частчости к датчикам информационных систем, и может бытьиспользовано в других отраслях, напримерв химической, пищевой, нефтеперерабатывающей и т.д,Цель изобретения - повышение точности и быстродействия датчи; а уровня жидкости за счет уменьшения температурнойпогрешности, колебаний уровня топлива ипр,На фиг.1 представлена конструкциядатчика уровня; на фиг.2 - электрическаясхема; на фиг,3 - графики, поясняющиепринцип получения линейного выходногосигнала для баков сложной геометрическойформы; на фиг.4 - различные варианты топологии резистора, обеспечивающие получение заданного закона распределениясопротивления по длине,Датчик уровня устроен следующим образом.Линейно-протяженные фольговые резисторы 1 и 2 и обладающие малой инерционностью, выполнены на гибкой подложке 3и закреплены на рамке 4, Рамка размещенавнутри трубки 5 с возможно меньшим внутренним диаметром, На прокатке уменьшение диаметра меньше 5 мм не приводит кэффективному гашению колебаний жидкости, но сопровождается трудностями конструктивного характера. Нижний конецтрубки 5 заглушен жиклером 6 с диаметромпроходного сечения не более 0,5 мм, Трубкас жиклером, опущенная в жидкость, играетроль гидравлического демпфера, которыйсглаживает колебания топлива в баке автомобиля, Проходное сечение жиклера подбирается таким, чтобы колебания уровнятоплива в баке не передавались внутрьтрубки, в то же время, чтобы быстродействие датчика оставалось достаточно высокимс постоянной времени 60 с,Верхний конец трубки 5 снабжен крышкой 7 и сообщается с полостью бака. Вкрышке 7 имеется камера, в которой размещается электронный блок 8, подключенныйк электрическому разъему 9, смонтированному на крышке и обеспечивающему коммуникацию с внешними системами, и ктерморезисторам, Сама трубка вертикальноустанОвлена в полости 1 бака, а крышкакрепится на верхней стенке бака с наружной его стороны.Измерительный Ви - 1 и гермокомпенсационный В, - 2 резисторы (фиг,2) включены в плечи измерительного моста, в другиеплечи которого включены образцовый В 0 иподстроечный Вл резисторы, На одну иэ диагоналей моста подается стабилизированное напряжение питания, с другой снимает.ся сигнал разбаланса. Измерительныйрезистор, номинал которого не более 50 Ом,5 имеет малую площадь теплоотдачи, номинал термокомпенсационного резистора неменее 1 кОм, его площадь как минимум напорядок выше,Разогрев погруженной части резистора10 будет гораздо меньше, чем непогруженной,и соответственно ее сопротивление будеттакже меньше. Изменение сопротивленияприводит к разбалансу моста, Величинаразбаланса является выходным сигналом15 датчика,В общем случае при разной температуре жидкости и газа сопротивление резисторов определяется по следующим формулам:20ВО = Во 1 + тт--- ( т 2 + Л т 2 ) ++(тж + Лтж )1 - Ь йВк = Вк т 1 (. а( с 2л 12 )25где Ви 0 и Вк - номиналы измерительного икомпенсационного резисторов а - ТКС материала фольги;и Ь - длина резистора и глубина его30 погружения;т и т 2 - температура жидкости и газасоответственно;Лт и Л 12 - разогрев резисторов вжидкости и газе,35 Устройство работает следующим образом.При нулевом уровне жидкости подстроечным резистором Вп мост балансируется вноль. На мост подается питание, резисторы40 нагреваются, При возрастании уровня жидкости темпераТура погруженной части резистора падает, активное сопротивлениерезистора В также падает согласно формуле, пропорционально глубине его погруже 45 ния. Изменение сопротивленияизмерительного резистора приводит к разбалансу моста, Сигнал разбаланса определяется по формуле:+ Вн Во50Вп + Вк Во + ВыДля усиления сигнала разбаланса вэлектрическую схему введен операционныйусилитель ОУ (фиг,2), Выходной сигнал датчика равен:55 Чвых = КоЛЧ 1где К - коэффициент усиления усилителязадается при настройке,Изменение температуры жидкости илигаза приводит к изменению сопротивления1673857 Л как измерительного гак и термокомпенсационного резисторов пропорционально ихпогруженной и непогружен ной частиВследствие этого баланс мостэ не нарушается, что делает устройство нечувствительным к изменению температур окружактщихсред. Выходной сигнал в виде напряженияпостоянного тока однозначно определяетуровень жидкости,При измерениях уровня топлива в баках 10сложной формы в датчике в качестве измерительного резистора применяют фольговый резистор специальной топологии спеременной проводностью по его длине,Например, на фиг.Э а представлена эависимость Ч от 1) для какого-то бака произвольной формы. Тогда, выполнивиэмерительныи резистор с измерениемпроводимости по длине по закону зеркально отражающему зависимость обьема сп высоты наполнения бака (см. фиг Зб), получимлинейный выходной сигнал датчика количества топлива (фиг.Зв). Реализация требуемого закона распределения проводимости подлине возможна следующими способами 25- профилированный меандр г, раг, омерным шагом;- меандр постоянной высоты с переменным шагом- дорожка переменной ширины или тол- ЗОщины; меандр с равномерным шагом и покрытием теплоизолятором переменной толщины.Различные варианты представлены на фиг,4, Рациональное сочетание указанных конструктивных особенностей в предложенном устройстве позволяет повысить точность измерений, быстродействие датчика, его надежность,Формула изобретения Датчик уровня жидкости. содержащий мостовую схему с включенным в ее плечи измерительным и компенсационным термореэисторами, подключенные к одной диагонали моста источник стабилизированного напряжения, а к другой - регистрирующее устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, измерительный и термокомпенсационный термореэисторы выполнены линейнопротяженными, причем измерительный термореэистор выполнен в соответствии с заоном распределения сопротивления по длине, идентичным зависимости обьема бака от уровня наполнения, а оба термореэистора установлены в трубке, закрепленной в баке, при этом в ее нижней части размещен жиклер, а верхняя часть сообщается с полостью бака.