Емкостный измеритель уровня жидкостей

ЮВСеез Совет икСоциалистическихУвслублик НИЕ ЕНИЯ ЕЛЬС к авт. сеид-ау М Кз(2 9829/18-1 1 Г 23/26 вки йо осударстаенный коинте СССР по краи нзобретеннй н открытийпубликовано 2 30181 Бюллетень Й 9 ата опубликования описания 2 301872) Авторы изобретен Аксенов, Н.М, Курносов, Г,З. Солг В.ф. Серов и А,И. Троегубов сударственный научно-исследовательский инсти теплоэнергетического приборостроения 71) Заявите ИДКОСТЕ 54) ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРО те Изобретение относится к приборостроению и может быть использованодля измерения уровня различных жидкостей.Известны емкостные уровнемеры,содержащие измерительный и компенсационный датчик, включенные в измерительный мост, питающийся отвысокочастотного генератора 1.Однако эти устройства не обладают высокой точностью измеренияи стабильностью в широком диапазоне изменения свойств контролируемой среды,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является емкостной уровнемер, содержащий измерительный икомпенсационный датчики, тактовыйгенератор, выполненный в видесимметричного мультивибратора,усилитель постоянного тока и преобразователь емкости в напряжение,включающий в. себя коммутирующиеэлементы, источник стабилизированного постоянного напряжения и эталонные конденсатори 21 .Однако известный уровнемерхарактеризуется недостаточной надежностью и помехоустойчивостью,ель изобретения - повьюени жности и помехоустойчивост Поставленная цель достйгаетсям, что емкостной измеритель уровня жидкостей дополнительно снабженкоммутирующим элементом, синхронным детектором и вторым эталоннымконденсатором, причем измерительный 1 ф датчик и первый эталонный конденсатор соединены последовательно ивключены между двумя коммутирукщимиэлементами, подключенными к источнику стабилизированного постоянного 15 напряжения, компенсационный датчики второй эталонный конденсатор такжесоединены последовательно и включенымежду двумя другими коммутирующимиэлементами, подключенными к выходу 20 усилителя постоянного тока, управляющие входы коммутирующих элементов попарно соединены между собой и подключены к разным выходам тактовогогенератора, а синхронный. детектор 25 включен между преобразователем емкости в напряжение и входом усилителя,при этом измерительный вход синхронного детектора через весовые резисторы подключен к эталонным конден 30 саторам, 798491На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства;на фиг. 2 - эпюры напряжения в различных точках измерительной схемы.Устройство содержит датчик 1,включающий измерительный датчик 1 ; 5компенсационный датчик 1, преобразователь 2 емкости в напряжение,тактовый генератор 3, выполненный ввиде симметричного мультивибратора,синхронный детектор 4 и усилительпостоянного тока 5.Преобразователь 2 содержит чЕтырекоммутирующих элемента 6-9, представ"ляющих собой электронные ключи,причем управляющие входы элемечтов 6-9,а также 7 и 8 соединены между собойи подключены к разным выходам генератора 3.Измерительный датчик и эталонныйконденсатор 10, емкость которого равна начальной емкости измерительного 20датчика, включены между коммутирующими элементами 6 и 7, а их общаяточка через весовой резистор 11 подключена ко входу синхронного детектора 4, к которому через весовой резистор 12 подключена средняя точкадругого емкостного делителя, включенного между элементами 8 и 9 и составленного компенсационным датчиком иэталонным конденсатором 13, емкостькоторого равна начальной емкости компенсационного датчика.Синхронный детектор 4 выполненна одном транзисторе, коллекторнаяцепь котоРого подключена к выходумультивибратора, а эмиттерная цепь -ко входу усилителя постоянного тока 5.Устройство работает следующимобразом.Управляющие сигналы с генераторапоступают одновременно на два коммутирующих элемента, поэтому в одинполупериод закрыты элементы б и 9и соответственно измерительный датчик подключается через зарядное сопротивление к источнику постоянного 4напряжения Ос, эталонный конденсатор 13 - к выходу усилителя, а элементы 7 и 8 открыты. Компенсационный датчик и эталонный конденсатор10 подключены к общей шине измерительной схемы, которая, в частномслучае, может быть заземлена и напряжение, образующееся при этом накомпенсационном датчике и конденсаторе 10,подается на вход синхронногодетектора,В следующий полупериод закрытыкоммутирующие элементы 7 и 8,а 6и 9 открыты, и сигнал на входе детектора снимается с измерительногодатчика и конденсатора 13. бОТакой режим работы преобразователяприводит к появлению импульсного сигнала в средних точках 14 и 15 емкостных делителей, которые подаютсяна вход синхронного детектора. 65 В исходном состоянии, при отсутствии уровня в измерительном датчике, его емкость Ся равна емкости Сюнапряжения в точке 14, существующие в разные моменты времени, также равны между собой (за исключением моментов переключений), и на входе детектора сигнал равен нулю, выходное напряжение усилителя постоянного тока также равно нулю.При появлении жидкости в объектеконтроля емкость измерительного датчика растет, т.е. С -С А 0, в точке14 появляется импульсный сигнал разбаланса, причем амплитуда импульсовопределяется величиной Оо и соотношением Сн и С 0, Этот сигнал вызывает появление на выходе синхронного детектора постоянного напряжения, которое усиливается усилителем. Выходное напряжение усилителя, питаякоммутирующие элементы 8 и 9, вызывает появление импульсного сигналав точке 15, величина которого определяется выходным напряжением усилителя и соотношением емкости компенсационного датчика и эталонного конденсатора 13, но который существует в другой полупериод. Это напряжение, поступая также на вход детектора,складывается с учетом весовых сопротивлений с сигналом, поступает с первого делителя и вызывает уравновешивание всей измерительной схемы.Изменение диэлектрической проницаемости контролируемой среды вызывает увеличение амплитуды импульсного сигнала и в точке 14, и в точке 15, поэтому результирующий сигнал на входе детектора практически не меняется, и выходное напряжение усилителя также не меняется, зависит только от величины уровня и может служить выходным сигналом всего измерительного устройства,Синхронный детектор отрабатывает только тот сигнал, который синфазен с синхронизирующими напряжением.Если сигнал на выходе не совпадает во времени с синхронизирующим сигналом, напряжение на выходе детектора равно нулю.Такой режим работы детектора иего включение между преобразователем емкости в напряжение и усилителем уменьшает "возбудимость" измерительной схемы и увеличивает ее помехоустойчивость.Формула изобретенияЕмкостной измеритель уровня жидкостей, содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, выполненный в виде симметричного мультивибратора, усилитель постоянного тока и преобразователь емкости в напряжение, включающий в себя три коммутирующих элемента, источник стабилизирующегОпостоянного напряжения и эталонныйконденсатор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости, он дополнительно снабжен одним коммутирукщимэлементом, синхронным детектором ивторым эталонным конденсатором, причемизмерительный датчик и первый эталонный конденсатор соединены последовательно и включены между двумякоммутирующими элементами, подключенными к источнику стабилизированногопостоянного напряжения, компенсационный датчик и второй эталонный конденсатор также соединены последовательно и включены между двумя другимикоммутирующими элементами, подключенными к выходу усилителя постоянноготока, управлякщие входы коммутирующих элементов попарно соединенымежду собой и подключены к разнымвыходам тактового генератора, а синхронный детектор включен между преобразователем емкости в напряжениеи входом усилителя, при этом измерительный вход синхронного детекторачерез весовые резисторы подключен кэталонным конденсаторам. Источники ииермацаи,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свьщетелъство СССРУ 200799, кл. С 01 Г 23/26, 1965,2. Авторское свидетельство СССРВ 435459, кл. 6 01 Г 23/26, 1972798491 Оси Юющуар 7 Усг ивлое Р тоища" таюфсэС ЛЫЮЮвае юпгеоорг 1 Ъ 8 щиг.Р Составитель Т, Иноземцеваатрушева Техред И.Асталош Корректор Г. Решетник Редакт илиал ППП "Па г, Ужгород ктная,4 ираж 713осударственногоам изобретенийва, Ж 35, Рауш Заказ 10005/48 ВНИИПИ по де 113035, Мосмит откр ая н Подписнета СССРытийаб., д. 4