Устройство для измерения уровня

(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТО ОМУ СВИ ЕЛЬСТ(2), 1 интегратор (3), 1 функобразователь (4), 1 преобрапряжение (5), 1 катушку инблок регистрации (7), 1 понит(9), 1 диамагнитную нап2 - 1 - 3 - 5-6. 3-4 - 7. 1 ил,ИЗМЕРЕН ьскии инстиавления МГТарорусприбор"аркелов, С.Б.СоС.В.Соколов тут ин- У им. ство СС 22, 198 видете601 Р 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) АвторскоеВ 1075087, кл. юл. %43 ледовател истем упр Завод "С в, В.В,М шников,: устройство со источник тока циональный презователь ток-надуктивности (6), 1 плавок (8), 1 магравля ющую (1 О),Изобретение относится к устройствам, предназначенным для измерения уровня жидкости.Известны различные устройства для измерения уровня жидкости отличные по принципу действия, так же как ультразвуковые, вибрационные, емкостные, индуктивно-емкостные, гидростатические, пьеэометрические. Каждое из них имеет ограниченную область применения, сравнительно узкий диапазон измерений, низкую точность и достоверность результатов измерений, сложно при практической реализации, не позволяет фиксировать текущее значение уровня жидкости, Известен также цифровой оптический уровнемер, для которого характерны указанные недостатки.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер, содержащий диамагнитную направляющую, заполненную диэлектрической ферромагнитной жидкостью, внутри которой коаксиально расположена упругая диэлектрическая трубка, В диэлектрической трубке расположены по всей длине высокоомные проводники и ртутный контакт. Ртутный контакт удерживается магнитным полем ферромагнитной жидкости, создаваемым магнитом, расположенным на внешней стороне направляющей и соединенный с поплавком. Высоомные проводники включены в измерительную цепь с помощью ртутного контакта. При изменении уровня жидкости магнит вместе с поплавком совершает перемещение вдоль направляющей, что влечет за собой перемещение. ртутного контакта, которое приводит к изменению длины высокоомных проводников, включенных в измерительную цепь, и изменению выходного сигнала, что соответствует изменению уровня жидкости. Однако конструкция. уровнемера очень сложна при практической реализации и обладает невысокой надежностью иэ-эа наличия ртутного контакта. Кроме того, уровнемер будет давать значительные погрешности и невысокую достоверность, обусловленную различными условиями контактирования ртутного контакта и высокоомных проводников,Целью изобретения является повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения уровня, содержащ 8 м источник тока, постоянный магнит, закрепленный на поплавке, выполненный с возможностью перемещения вдоль диамагнитной направляющей, преобразователь и блок регистрации, преобразователь выполнен в виде датчика Холла с катушкой индуктивности, в устройство введены функциональный преобразователь, соединенный сблоком регистрации, и последовательно соединенные интегратор и преобразователь.5 "ток-напряжение", при этом датчик Холлавключен последовательно между источником тока и интегратором, выход которогосоединен также со входом функционального преобразователя, а катушка индуктивно 10 сти подключена также к преобразователю"ток-напряжение",Принцип действия изобретения основанна эффекте Холла, Конструкция изобретенияобеспечивает однозначное соответствие иэ 15 меряемого уровня жидкости напряженностимагнитного поля в точке расположения датчика Холла, входящего в состав изобретения,На чертеже изображена структурная схе 20 ма устройства для контроля уровня,Оносодержит корпус, датчик Холла 1,источник тока 2, генератор 3, функциональный преобразователь 4, преобразовательнапряжение - ток 5, катушку индуктивности25 6, блок регистрации 7, буек 8, магнит 9,направляющую 10.При этом источник тока 2 подключен квыходу датчика Холла 1, выход которого через генератор 3 электрически связан с вхо 30 дом функционального преобразователя 4 ивходом преобразователя напряжение - ток5. Выход функционального преобразователя 4 подключен к блоку регистрации 7, авыход преобразователя напряжение-ток 535 электрически соединен с катушкой индуктивности 6, Причем магнит 9 закреплен набуйке 8; датчик Холла 1, магнитная ось магнита 9 и катушки индуктивности 6 лежат наодной вертикальной прямой; направляю 40 щая 10, жестко связанная с корпусом, ориентирована параллельно этой прямой, абуек О механически связан с напраоляющей10 с возможностью перемещения вдоль нее.Приэтом датчик Холла 1 и катушка индук 45 тивности 6 жестко закреплены в корпус сфиксированным зазором между ними, Корпус выполнен из немагнитного материала,Изобретение работает следующим образом,50 До подачи напряжения питания наблоки, входящие в состав изобретения, на выходе датчика Холла 1, генератора 3 и преобразователя напряжение - ток 5 присутствуют нулевые сигналы. При этом ток через 55 катушку индуктивности 6 не протекает.При подаче напряжения питания через вход датчика Холла 1 будет протекать стабилизированный ток, величина которого определяется параметрами источника 2. При этом на выходе датчика Холла 1 будет сфор 17770025 10 15 20 25 30 35 40 50 55 мирован электрический сигнал. величина которого будет пропорциональна плотности тока, протекающего через датчик Холла 1 и напряженности магнитного полл в области расположения датчика Холла 1, создаваемого магнитом 9. Этот сигнал, поступал на вход генератора 3, вызывает возникновение напряжения на выходе генератора 3 и его увеличение с течением времени. Потенциальный сигнал с выхода генератора 3 поступает на вход преобразователл напряжение - ток 5, который обеспечивает его преобразование в пропорциональный ток, протекающий через катушку индуктивности 6. Протекающий через катушку индуктивности 6 ток обуславливает возникновение магнитного полл, направление которого противополокно направлению магнитного поля магнита 9. Напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности 6, пропорциональна величине протекающего через нее тока, В результате суперпозиции двух магнитных полей в области расположения датчика Хслла 1 уменьшается напряженность магнитного поля. Соответственно уменьшается амплитуда электрического сигнала, поступающего с выхода датчика 1 на вход интегратора 3, вследствие чего уменьшаетсл скорость нарастания выходного сигнала интегратора 3. Этот процесс будет продолжать до тех пор, пока напряженность магнитного полл, создаваемого катушкой индуктивности 6 в области расположения датчика Холла 1, не сравняется с нэпрякенностью магнитного поля магнита 9. При этом выходной сигнал датчика Холла 1 уменьшиться до нулевого значения, а сигнал на выходе интегратора 3 застабилизируется,Таким образом, в результате переходного процесса, происходящего непосредственно после подачи напряжения питания, на выходе генератора 3 формируется электрический сигнал, величина которого зависит от напряженнасги магнитного поля магнита 9 в области расположения датчика Холла 1, А напряженность магнитного полл магнита 9 в свою очередь однозначно определяется расстоянием между датчиком 1 и магнитом 9, Сигнал с выхода интегратора 3 через функциональный преобразователь 4 поступает нэ вход блока регистрации 7, где фиксируется значение уровня жидкости /значение расстояния от магнита 9 до датчика Холла 1/,Функциональный преобразователь 4 при этом обеспечивает линейное соответствие между величиной сигнала на выходе интегратора 3 и измеряемым уровнем жидкости. При этом датчик Холла 1 выполняет роль источника сигнала рассогласования, пропорционального разности напряженности магнитного поля, создаваемого катушкой 6, и напряженности магнитного поля магнита 9 в области датчика Холла. При изменении измеряемого уровня жидкостгг происходит вертикальное перемещение плавающего в ней буйка 8 с закрепленным на нем магнитом 9. В результате происходит изменение расстояния между магнитом 9 идатчиком Холла 1 с соответствующим изменением напряженности результирующего магнитного паля в области расположения датчика 1, При этом на выходе датчика 1 возникает электрический сигнал рассогласования, знак которого соответствует направлению перемещенил буйка 8. Выходной сигнал датчика 1, преобразованный в интеграторе 3 и преобразователе напряжение - ток 5, вызывает изменение тока,протекающего через катушку индуктивности 6 и соответственно изменение напряженности создаваемого ею магнитного поля. В результате уменьшится напряженность результирующего магнитного поля вместе расположения датчика 1 и, как следствие, уменьшится величина сигнала на его выходе, Уменьшение величины сигнала на выходе датчика 1, явллющегося входным сигналом интегратора 3, приводит к уменьшению амплитуды сигнала на выходе последующего и к уменьшению тока, протекающего через катушку индуктивности 6, Далее процесс повтаряетсгг до тех пор, пока напряженность результирующего мэгнитного поля в области расположения датчика Холла 1 не уменьшаетсл до нуля. При этом на выходе интегратора 3 установится сигнал постоянного напрякения, величина которого однозначно определяет расстолние между магнитом 9 и датчиком 1 и, соответственно, уровня жидкости, в которойплавает буек 8,Использование в составе изобретениякатушки индуктивнасти 6 обеспечивает работу датчика Холла 1 в качестве нуль-индикатора напряженности магнитного поля, что позволяет исключить влияние на точность измерения уровня жидкости неидеальностипереходной характеристики датчика 1,Изобретение выполняетсл следующим образом, Интегратор 3 может быть реализован на базе прецизионных аналоговых интегральных схем, В качестве преобразователя "напряжение - ток" 5 может быть использован усилитель с большим выходным сопротивлением. В роли функционального преобразователя 4 можно применить усилитель с нелинейной передаточной характеристикой, например. логарифмический, Блок1777002 регистрации 7 может быть выполнен на базеаналогово-цифрового преобразователя, дешифратора цифровых семисегментных световодных индикаторах,Составитель А, ЕланцевРедактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль Заказ 4116 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 формула изобретения Устройство для измерения уровня, сОдержащее источник тока, постоянный магнит, закрепленный на поплавке, выполненном с возможностью перемещения вдоль диамагнитной направляющей, преобразователь и блок регистрации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, преобразователь выполнен в виде датчика Холла с катушкой индуктивности, в устройство введены функциональный преобразователь, соединенный с блоком 5 регистрации, и последовательно соединенные интегратор и преобразователь ток-напряжение, при этом датчик Холла включен последовательно между источником тока и интегратором, выход которого 10 соединен также с входом функциональногопреобразователя; а катушка индуктивности подключена также к преобразователю токнапряжение.