Емкостный уровнемер

: (11.). ВЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ Донолннтельное к авт, санд-ву/26 с нрнсоеанненнем завкнет (23) Прнорнтет 9 куав СФВР ве авлан нзейратнннй н еткрытнвОуелковано 28.02,82 Бнмлетень,1 8 Дата ояублнкованн оянсання 28. 02 . 82 УЛ,К 681.128 63(088.8) 72) Авторы нзобретенн Солганик и В.А.Игоши м флГосударственный научно-исследовательский институт.теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" 1) Заявнтел ЕИКОСТНЫЙ УРОВНЕИЕР. о Изобретение относится к приборо. строению и может быть использовано для измерения уровня различных жидкостей.Известен емкостный уровнемер, содержащий измерительный и компенсаци-. онный емкостнйе датчики, операционный усилитель, преобразователь емкости в напряжение и генератор тактовых импульсов 1 1.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому емкостный уровнемер, содержащий генератор, измерительный и компенсационный емкостные датчики, подсоединенные каждйй к своему каналу преобразования, состоящему из последовательно соединен ных преобразователя емкость-время, схемы НЕ-И и детектора среднего значения, и устройство задержки, вклю 20 ченйое между управляющим входом преобразователяемкость-время и схемой НЕ-И измерительного канала 1 21. Недостатком известного устройства является сильная зависимость точности измерения от линейности характеристики преобразователя емкость.напУ ряжение-время, включенного в контур обратной связи измерительной схемы, так как обеспечить требуемую характеристику в преобразователе, в котором электрод чувствительного элемента должен быть связан с корпусом, прималых значениях уровня, а следовательно, при малых значениях выходного напряжения крайне затруднительно. Кроме того, он не может использоваться для систем телеиэмерения, так как имеет аналоговый выходной сигнал.Цель изобретения - повышение точности измерений малых уровней и с здание возможности телеизмерений.Поставленная цель достигается тем что в устройство введены два управля емых аналоговых ключа, дифференциаль ный интегратор, компаратор, две схемы И,.два Д-триггера, два инвертора, счетчик, универсальный регистр и блок управления, причем вторые входы схем НЕ-И измерительного и компенсационного каналов соединены между собой, выход измерительного детектора среднего значения через первый управляемый аналоговый ключ подключен к одному входу дифференциального интегратора, а выход компвнсационно . го детектора среднего значения подключен через второй управляемый аналоговый ключ к второму входу диффе-, ренциального интегратора, выход которого через компаратор подклочен к входам Д и С первого Д-триггера, выход которого связан с входом Д второго Д-триггера, связанного выходом с входом установки нуля первого Д- триггера и одним входом первой схемы И, другой вход которой связан со входом С второго Д-триггера, выходом генератора и входом второй схемы И, выход первой схемы И связан с входом разрешения записи универсального ре гистра и через первый инвертор с вторым входом второй схемы И, выход которой связан с входом счетчика, а выход старшего разряда счетчика подключен к управляющим входам преобразователей емкость-время, устройства задержки, измерительного аналогОвого ключа и через инвертор к управляющему входу компенсационного. аналогового ключа, выходы остальных разрядов счетчика подключенны к разрядным . входам универсального регистра. На чертеже представлена функциональная схема емкостного уровнемера.. Устройство включает в себя изме 40рительную 1 а и компенсационную 1 бчасти чувствительного элемента, включенные соответственно в преобразова-.тели емкость-время 2 и 3, устройство 4 задержки, две схемы НЕ-И 5 и 6,45два детектора 7 и 8 среднего значения, два управляемых аналоговых ключа 9 и 10, генератор 11, дифференциальный интегратор 12, компаратор 13,два Д-триггера 14 и 15, две схемы И 5 в16 и 17, два инвертора 18 и 19, счетчик,20, универсальный регистр 21 иблок 22 управления,Устройство работает следующимобразом. 55При полном заполнении счетчика 20счетными импульсами генератора 11появляется высокий потенциал в старшем разряде счетчика, от которогозапускаются преобразователи емкостьвремя 2 и 3, а также устройство 4постоянной задержки. Этим же сигналомосуществляется замыкание ключа 9и размыкание ключа 10, При отсутствиисреды в измерительной части 1 а чувствительного элемента длительностиимпульсов устройств 2 и 4 равны между собой. Когда уровень повышается,длительность импульса преобразователя емкость-время 2 становится больше длительности импульса с устройством 4. Длительность импульса с преобразователя емкость-время 3 всегдабольше длительности импульса с устройства 4, так как компенсационнаячасть чувствительного элемента постоянно полностью погружена в измеряемую жидкость. В схеме НЕ-И 5 осуществляется вычитание длительности импульса устройства 4 из длительности импульса преобразователя 2. С помощьюдетектора 7 осуществляется преобразование разностного сигнала в пропорциональное значение напряжения постоянного тока. В схеме НЕ-И 6 формируется,импульс, длительность которого определяется разностью длительнос-тей импульсов преобразователя 3 иустройства 4. Детектором 8 этот импульс преобразуется в напряжение постоянного тока. Так как в момент появления высокого потенциала в старшемразряде счетчика 20 ключ 9 замкнут,а ключ 10 разомкнут, сигнал подаетсялишь на инверсный вход интегратора 12,который осуществляет интегрированиесигнала с детектора 7 в течение времени поддержания высокого потенциалав старшем разряде счетчика 20. Опорное напряжение на компараторе 13 выставляется таким, чтобы с началоминтегрирования происходило срабатывание компаратора. После того, как счетчик заполняется и напряжение в егостаршем разряде станет равным нулю,происходит размыкание ключа 9 и замыкание ключа 10. В интеграторе начинается интегрирование с противоположным знаком напряжения с детекто.ра 8. Этот процесс продолжается дотех пор, пока напряжение на выходеинтегратора не сравнится с опорнымнапряжением компаратора. На выходекомпаратора появляется высокий потенциал. Сигнал компаратора подаетсяна входы Д и С триггера 14. При этомна выходе триггера появляется высо90958 формула изобретения 5кий потенциал. При поступлении навход С триггера 15 импульса с генератора 11 триггер приобретает на выходе высокий потенциал, который пос" тупает на вход й триггера 14 и пере- -водит его в нулевое состояние. Следующий счетный импульс переводит триггер 15 в нулевое состояние. Таким образом, на выходе схемы И 16 возникает одиночный положительный импульс, 10 по времени совпадающий с перебрасыванием компаратора 13 от.низкого потенциала к высокому. Этот импульс инвертируется и подается на второй вход схемы И 17, запирая ее на время дли" 5 тельности импульса. Таким образом, очередной импульс от счетного генератора 11 не попадает на вход запуска счетчика 20. Этот же импульс от схе ,мы И 16 поступает на вход разрешения 2 о записи регистра 2 1. При этом состояние каждого разряда счетчика 20 в этот момент времени переписывается в регистр. По окончании импульса со схемы И 16 вход разрешения записи и регистра снова закрывается, в регистре сохраняется записанное значение, а счетчик продолжает подсчет импульсов до перехода напряжения в старшем разряде счетчика от низкого М высокому. Затем цикл работы уровнемера повторяется.Записанное в регистре число линейно зависит от величины уровня и не зависит от электрических характерис" . тик среды, При необходимости передать выходной сигнал на значительное расстояние по сигналу запроса от блока 22 управления поступают сигналы счетного генератора, число которых соответствует количеству разрядов регистра. Этими импульсами осуществляется сдвиг регистра и записанное в нем значение уровня в параллельном коде поступает на линию передачи в виде последовательного кода. Емкостный уровнемер, содержащий генератор, измерительный и компенсационный емкостные датчики, подсоединенные каждый к своему каналу преобразования, состоящему из последовательно соединенных преобразовате 0 6ля емкость- время, схемы НЕ-И и детектора среднего значения, и устрой"ство задержки, включенное между управляющим входом преобразователяемкость-время и схемой НЕ-И измерительного канала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерений малых уровней исоздания возможности телеиэмерений,в устройство введены два управляе/мых аналоговых ключа, дифференциальный интегратор, компаратор, две схе"мы И, два О-триггера, два инвертора, счетчик, универсальный регистри блок управления, причем вторыевходы схем НЕ-И измерительного и ком.пенсационного каналов соединены между собой, выход измерительного детектора среднего значения через первый,управляемый аналоговый ключ подклю"чен к одному входу дифференциальногоинтегратора, а выход компенсационного детектора. среднего значения подключен через второй управляемый аналоговый ключ к второму входу дифференциального интегратора, выход которого через компаратор подключен квходам О и С первого О-триггера, выход которого связан с входом О второго О-триггера, связанного выходом свходом установки нуля первого О-триггера и одним входом первой схемы И,другой вход которой связан с входомС второго О-триггера, выходом генератора и входом второй схемы И, выходпервой схемы И связан с входом разрешения записи универсального регистра и через первый инвертор с вторым.входом второй схемы И, выход которойсвязан с входом счетчика, а выходстаршего разряда счетчика подключенк управляющим входам преобразователей емкость-время, устройства задержки, измерительного аналогового ключа и через инвертор к управляющему,входу компенсационного аналоговогоключа, выходы остальных разрядовсчетчика подключены к разрядным вхо-дам универсального регистра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 435459, кп. 6 01 Г 23/26, 19722. Авторское свидетельство СССРй 662815, кл. С 01 Г 23/26, 1977