Уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХсанмюаисниРЕСПУБЛИК 801093906 цц С, 01 Р 23/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1) 299752 2) 23. 10.6) 23.05, 2) В.с,су А.Львович 3) 681. 12 9/18-108084, Бюлздаль, Юи А.В.Р8,6(088орское,М.Епифанов,адкевич8)видетельство СССР23/24, 1975 ержащий ресхемой управ, ходовойдиненныморда, о т -что сти измеренияуправленияго модулятораодом преобраругой ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) УРОВНЕМЕР, содверсивный двигатель соления, согласующий блоквинт с кронштейном, соесо щупом и движком реохличающийся тес целью повышения точноуровня расплава, схемавыполнена в виде фазовосоединенного с одним вхэователя фазового сдвиг вход которого соединен с генераторомсинусоидального сигнала, а выходпреобразователя фазового сдвига соединен с одним входом коммутатора,другой вход которого соединен с блоком синхронизации, один выход коммутатора связан с реверсивным счетчиком, последовательно соединенным содним входом первой схемы сравнения,другой вход которой соединен с первым эадатчиком, а другой выход коммутатора связан со счетчиком импульсов, соединенным с одним входом второй схемы сравнения, другой вход которой связан с вторым задатчиком,при этом выходы схем сравнения подключены через последовательно соединенные триггер управления и согласующий блок к реверсивному двигате 1 10939Изобретение относится к измерителям уровня расплава и может найти применение в химической промьшленности при выращивании монокристаллов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является изме.ритель уровня расплава, содержащий реверсивный двигатель с согласующим блоком, состоящим из реле и схемы его управления, и механические 1 О элементы, т.е. ходовой винт с кронштейном, на котором укреплен проволочный щуп и движок измерительного реохорда, поперечину с гайкой, регулирующие величину мениска расплава на конце щупа 71 3. Недостатками известного устройства являются большая величина переменной составляющей выходного сигнала20 измерителя, т.е. малая точность слежения за уровнем расплава, что обусловлено наличием мениска на конце щупа в момент отрыва, влияние окружающих условий и технологических режимов на вязкость расплава, а значит, и на величину мениска расплава на конце щупа, что дает дополнительную погрешность измерения уровня расплава, возможность нарушения режима30 слежения устройства за уровнем расплава из-за большой плотности паров над расплавом при высоких температурах, что снижает точность измерения уровня.Целью изобретения является увеличение точности измерения уровня расплава.Поставленная цель достигается тем. что в уровнемере,содержащем реверсивный двигатель со схемой управления, согласующий блок, ходовой винт с кронштейном, соединенный со щупом и движком реохорда, схема управления выполнена в виде фазового модулятора, соединенного с одним входом преобразования Фазового сдвига, другой вход которого соединен с генератором сину соидального сигнала, а выход преобразователя фазового сдвига соединен с одним входом коммутатора, другой 50 вход которого соединен с блоком синхронизации, один выход коммутатора связан с реверсивным счетчиком, последовательно соединенным с одним входом первой схемы сравнения, дру гой вход которой соединен с первым задатчиком, а другой выход коммутатора связан со счетчиком импульсов,06соединенным с одним входом второй схемы сравнения, другой вход которой связан с вторым задатчиком, при этом выходы схем сравнения подключены через последовательно соединенные триггер управления и согласующий блок к реверсивному двигателю.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого уровнемера.Измеритель уровня содержит реверсивный двигатель 1 с ходовым винтом 2, соединенным через кронштейн со щупом 3 и с движком измерительного реохорда 4, щуп 3 подключен также ко входу Фазового модулятора 5, выходной сигнал которого является информационным сигналом устройства. Опорным сигналом служит выходной сигнал генератора 6 синусоидального сигнала.Преобразователь 7 фазового сдвига служит для преобразования сдвига Фазы между опорным и информационным сигналами в число импульсов, а блок 8 синхронизации и коммутатор 9 управляют работой контура управления и контура ограничения. В основной контур управления входят реверсивный счетчик 10 и схема 11 сравнения цифровой информации с задатчиком 12.1(онтур ограничения собран на базе счетчика 13 импульсов, схемы 14 сравнения цифровой информации и задатчика 15,Выходной сигнал Я 5 -триггера 16 является управляющим для согласующего блока 17, соединенного с реверсивным двигателем 1.Уровнемер работает следующим образом.Реверсивный двигатель 1 при помощи ходового винта 2 с кронштейном поднимает или опускает щуп 3 в тигель, где находится расплав. Сопротивление системы щуп - расплав включается в одно из плеч фазового модулятора 5, который запитывается от генератора 6 синусоидальным напряжением с частотой, некратной 50 Гц, для устранения влияния наводок силовых цепей. Для повышения помехоустойчивости схемы вход и выход фазового модулятора 5 выполнен трансформаторным с заземленной вторичной обмоткой.При движении щупа 3 над расплавом и в расплаве фазовый модулятор 5 преобразует сопротивление системы щуп расплав в сдвиг Фазы дЧ информационного сигнала Ос относительно опор93906 4 8, (1 (1пап - и С 1) где й - результирующая информация 5 О счетчика 10 по результатам измерения в моменты времени , и 1+,.Неравенство (1) учитывает ограничения по величине результирующей информации и при движении щупа в другой однородной среде-расплазе. Текущая результирующач информация 11 п счетчика 10 в каждый цикл работы бло" 3 10ного сигнала,О 0 п генератора 6. Сдвигфазы преобразуется в число импульсовпреобразователем 7 фазового сдвигаи через коммутатор 9, управляемыйблоком 8 синхронизации, поступаетна реверсивный счетчик 10. При этомреверсивный счетчик 10 вначале сбрасывается импульсом блока 8 синхронизации, а затем, в момент времени.Ф.,определяемый импульсом напряженияс выхода блока 8 синхронизации, всчетчик 10 вводится информация о величине фазового сдвига аЧ по входу"+" и в момент времени , такжеопределяемый импульсом напряженияс выхода блока 8 синхронизации, информация в счетчик 10 вводится повходуТаким образом 1 результйрующейинформацией /Ч в счетчике 10 является информация о разности фазовыхсдвигов Й (.) Я(2) Где В (ф"фазовый сдвиг напряжения О относительно Ов момент времени 1;ДЧ(Ф ) - фазовый сдвиг напряжениягОси Ов момент времениПромежуток времени Д Ь= Ь - 12 между двумя измерениями Д 1 определяется блоком 8 синхронизации и устанавливается заранее в зависимости от динамических свойств объекта управления,Предположим, что щуп уровнемеранаходится, например, над расплавоми двигается вниз. Результирующаяинформация реверсивного счетчика 10полученная по результатам измеренияа 9 в моменты времени 11, и 1,.где п - цикл работы блока 8 синхронизации, пусть равна М Гезультирующая информация счетчика 10 в и +1цикл работы блока синхронизации равна 11и т, д. Ввиду того, что щупдвигается в однородной среде (парынад расплавом) результирующая информация И счетчика 10 изменяется помере опускания шупа, но эти измене"ния ограниЧены, т.е. 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 Ю 45 ка 8 синхронизации сравнивается с помощью схемы 11 сравнения и задатчика 12 с й. При движении щупа уровнемера над расплавом й(й, , поэтовсях ф му на выходе схемы 11 сравнения " логический нуль.Наступает момент прим -м цикле работы блока 8 синхронизации, когда в некоторый первоначальный момент времени измерения 1щуп находится над расплавом, а затем, за время задержки лЬ работы .блока 8 синхренйзации двигатель перемещает щуп в расплав и здесь происходит следующее измерениеа в момент времени 1 Щуп переходит из одной среды (пары над расплавом) в другую (расплав), поэтому результирующая информация счетчика 10 за данный цикл измерения намного больше й щ, т.е. ИН, В результате схема 11 сравнения изменяет свое состояние и перебрасывает триггер 16, т.е, двигатель 1 реверси" руется и начинает перемещать щуп вверх (из расплава).Циклы измерения сопротивления системы щуп - расплав по ьЧ начинают пов торчться. Щуп выходит из расплава и наконец, нри .некотором 1(-м цикле работы блока 8 синхронизации, когда мениск расплава на кончике щупа до" статочно сильно вытягивается, резуль- тирующая информация Мк счетчика 10 станет опять больше Йх. Двигатель изменяет направление вращения (за счет переброса по входу С триггера 16 з новое состояние импульсом напряжения схемы 11 сравнения при Ч 1,)м,) и затем уже при измерении з первбм после реверса цикле получаем й, )ь 1к+1 шц так как щуп опускается и мениск расплава опять несколько уменьшается. Двигатель 1 опять реверсируется. Этот процесс постоянно повторяется при небольших геремещениях щупа в пределах мениска. Таким образом, основной контур управления настраивается так, что измеритель уровня при слежении реагирует на величину скачка сопротивления в системе щуп - расплав, который задается для данного расплава и технологического процесса задатчиком 12. Необходимый по величине скачок сопротивления системы щу - расплав образуется при переходе щупа из одной средь." в другую или при работе н мениске расплава.10 20 Следовательно, рассматриваемый измеритель уровня расплава обладает малой величиной переменной составляющей выходного сигнала измерительного расхода 4, определяемой эадатчиком 12. Выбором величины М , с по мощью задатчика 12 для данного технологического процесса можно добиться слежения устройства за уровнем расплава практически без "рыскания" щупа.Кроме того, величина мениска расплава на щупе, пары над расплавом и их зависимость от текущих параметров технологического процесса не вли яют на погрешность слежения, так как уровнемер реагирует только на определенную величину скачка сопротивления в системе щуп - расплав, а требуемая величина скачка за один цикл измерений может быть только ,при переходе щупа из одной среды в другую или при перемещениях щупа в пределах мениска расплава.Текущая цифровая информация счет чика 13 контура ограничения (управление происходит через блок 8 синхронизации и коммутатор 9) о величине сопротивления системы щуп - расплав в каждый момент времени сравнивается З 0 на схеме 14 сравнения с цифровой информацией задатчика 15 ограничения. Если абсолютная величина сопротивления системы щуп - расплав выходит за верхний или нижний пределы, установленные задатчиком 15, то на соответствующем выходе схемы 14 сравнения появляется логическая единица и пере брасывает триггер 16, изменив тем самым направление вращения двигателя. Следовательно, щуп не может выйти эа пределы, установленные задатчнком 15,Принастройке контура ограничения. т.е, установке верхнего и нижнего пределов перемещения щупа, задатчиком 15 устанавливается область. сопротивления системы щуп - расплав, в которой находится данная система при нормальной работе основного контура управления. Эта область индицируется схемой индикации счетчика 13,В течение технологического процесса уровень расплава может значительно измениться. В этом случае область ограничения периодически, по мере приближения системы щуп - расплав к границе, установленной задатчиком 15, корректируется по показанию схемы индикации счетчика 13. Таким образом, предлагаемый измеритель уровня обеспечивает точное слежение за уровнем расплава, учитывающее изменение его свойств и текущих значений параметров технологического процесса. Высокая надежность устройства обеспечивается при этом за счет ограничения области перемещения щупа, внутри которой расположена граница раздела двух сред..кто 3410/32 Тираж 610ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушска П митета СССР и открытийнаб., д. 4/ Заказ пис илиал ППП "Патент, г.ужгород, ул. Проектн Составитель Т.Иноземцеваерниченко Техред М.Кузьма Корректор Л.ПилипенкоЬ