Следящий уровнемер электропроводных жидкостей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111 50 4 б 01 Е 23 24 ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕЧ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ И К АВЧОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института Цветметавтоматика(54) СЛЕДЯЩИЙ УРОВНЕМЕР ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ(57) Изобретение предназначено для измерения уровня электропроводных сред с колеблющейся поверхностью, склонных к ин 326896 А 1 крустации и пенообразованию. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения уровня за счет исключения зоны нечувствительности и повышение надежности работы за счет упрощения схемы и исключения влияния зарастания на работоспособность. Введение новых элементов и образование новых связей позволяет достичь того, что погрешность измерения уровня не пре высит 0,500. Так как погрешность измерений в случайные моменты времени будет разно- знаковой, то происходит отслеживание среднего уровня по отношению к колебаниям поверхности жидкости. Скорость слежения определяется скоростью движения и минимально допустимым временем между реверсами исполнительного механизма 7, на который поступают управляющие сигналы с бло- Я ка 6 управления. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к измерительной техпикс и может быть использовано для измерения уровня электропроводных сред с колеблк)щейся поверхностью, склонных к инкрустации .11 ценообразованию (например, для измерения уровня щелочных пульп в коррекционкых бассейнах ", мешалках глиноземпоо производства).Цель изобретения уменьшение погреш. ности измерения уровня за счет исключения зоны нечувствительности и надежности работь 1,ров емера за счет упрощения схемы и пск.ю ц пия влияния зарастания на работоспособность.На 1 риг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого следящего уровнемера на фиг. 2 - осциллограммы напряжения В узловых точках электрической схемы слегяцего уровнемеря; фиг. 3 иллюстрирует отслеживание среднего уровня следящим Х)ОВНЕМЕРОМ.Сгедяций уровнемер состоит из первич. кого преобразователя 1 с электроконтакт. ным зондом, фазового дискриминатора 2, дифферепциа.ьной цепочки 3, блока 4 разрепения задержки, формирователя 5 задержки, блок 6 управления и испо)Инте,ьнох) мехпи)м 7, механически соединенного с электроконтактным зондом.Первичный преобразовательпредставляет ссн)ой мостову 10 .хему, в одно из плеч которой включен чувствителыый элемегг (зонд), и соединенный с ней пОс,ндовятелько усилитль ,) 1, предназначенный для усиле- НИЯ СИГНаЛа С МОСГ 1.Мост а)сОит пз сопротивлений Й 1, Й; и Я, и сопротивления жидкости между зондом и корпусом, причем сопротивление х 1 больпи сопротивления жидкости, но меньш. сопротивления среды няд поверхностьк) жидкости (воздушпопаровая смесь, пена). Питание моста осуцествляется от сети переменгого тока частотой 50 Рц через понижак- щий трИс 11рматор.Фазовый дискриминатор 2, соединенный с выходо 1 первичного преобразователя представ)151 ет сОООЙ фязОчувстяителы 1 ьй элемент 8 и соединенный с ним после)ов 1- телыо через диод 9 усилитель О, нд инвертиру)опи й вх 1)д которого подано по 0 кительное смещение, определяющее начальное состояние схемы. На втовой вход фазовоо дискриминатора 2 посгупает переменный сигнал от того же источника питания (попиКс 1 ОПЕГО РДПС 1)ОРМД 10 РД) . КОТОР 11 Й ПИТДЕТ мост первичного преобразователя. Сигналь на входх дискриминатора могут либо совпадать по фазе, либо иметь фазы, против)- положные по знаку. Других ситуаций нет.Дифференциальная цепочка 3, соединенная с выходом фазового дискриминатора 2, с,уж 1 гг для формировани 51 импульсов, неооходимых для перевода электрической схемы следяпего х ровнемера в состояние задержкиБлок 4 разрепения задержки представляет собой управляемый оптронный кл 1 оч,состоящий из двух диодных оптроков 11 и 12, у которых излучатели соединены параллельно, а фотоприемники - . встречно, и усилителя 13, служащего для усиления выходного сигнала антропов, Одним входом блок 4 разрешения задержки соединен с выходом дифференциальной цепочки 3, вторым (управляющим) входом - с выходом формирователя 5 задержки. Выход блока 4 соединен с входом формирователя 5 задержки.10Б.ок 4 разрешения задержки дает разрешение на перевод схемы в состояние задержки и осу 1 цествляет защиту этого состояния от импульсов, приходяцих на вход схемы и могх щих изменить длительность задержки.Формирователь 5 задержки содержитусилитель 14, к входам которого подсоединены конденсаторы СЗ и С 4, определяющие своим временем разряда длительность задержки. На входе формирователя 5 задерж.кп с.гоят диоды 15 и 16, служащие для рас О пс)знавдния полярности сигналов для подачипх па соответствуюцие входы усилителя 14.Ня прямой вн)д усилителя 4, кроме того, подано малое положительное смещение, определяющее выходной сигнал формировагеля 5 задержки пос,е окончания задержки.К выходу формирователя 5 задержкипо,ключеп управляющий вход блока 4 разрепения задержки и один из входов блока 6 у)рдвления. Второй вх 1)д блока 6 управления полклк)чен и выходу фазового дискриминаОря 2.Блок 6 управления можно условно разделить на три канала. Первый и второй капаль подключены вхо,)ах;и к вь)ходу фазового дискрими на г 1)ря 2 и определяют соответстнук)щие пправления движения зонда (вверх или вниз). Третий канал, входом соединен:1 ьй с выходом формирователя 5 задержки, с,хкит для управления вклк)ченпем одного из первых двух каналов после выходя схемы из состояния задержки. Первый и третий каналы содержат в,одпые диоды 17 и 18, иропускакнцие управляк)пий сигнал поло..кительной полярности, эмиттерные повторители на транзисторах 19 и 20, включенные последовательно с диодами, служащие для усиления тока. поступающего на управляюцие электродь симис.оров 21 и 22, коммутирующих обмотки двигателя исполнительного механизма 7. ВО втором канале входной диод 23 включен в обратном направлении, я дл я И).учения сиИл а положительной погярн 1)с)и, поступа ощего на управляющий э)ц ктрод симистора 24, между диодом 23 и эмиттерным повторителем на транзисторс 25 вк,почек инвертируюций каскад на транзисторе 25. Исполнительный механизм 7 представляет собой стандаргный реверсивный двигатель, на который поступают управляющие сигналы с блока 6 управления. Он осуществляет перемещение механически связанного с пим зонда (вверх и вниз).Следящий уровнемер работает следующим образом.Предположим, что зонд находится в разрыве с поверхностью среды и исполнительный механизм 7 отрабатывает движение вниз (фиг. 2). При этом фазы переменных сигналов на входах фазового дискриминатора 2 отличаются на 180, а на выходе фазового дискриминатора 2 будет постоянный сигнал отрицательной полярности. Этот сигнал поступает на вход второго канала блока 6 управления и после инверсии транзистором 26 и усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 25 проходит на управляющий электрод тиристора 24.На выходе дифференциальной цепочки 3 и блока 4 разрешения задержки сигнал равен нулю, а на выходе формирователя задержки будет положительный сигнал из-за опорного напряжения, поданного на прямой вход усилителя 14. Выходной сигнал формирователя 5 задержки поступает на управляющие электроды оптронов 11 и 12 блока 4 разрешения задержки, поддерживая их в открытом состоянии, и на вход третьего канала блока 6 управления, где после усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 20, подается на управляющий электрод симистора 21, открывая его. Так как симисторы 21 и 24 открыты, то исполнительный мехачизм 7 продолжает отрабатывать движение вниз до касания зондом поверхности контролируемой жидкости.В момент касания зонда поверхности жидкости происходит разбаланс моста первичного преобразователя 1 в противоположную сторону и выходной сигнал первичного преобразователя меняет свою фазу на 180. При этом на обоих входах фазового дискриминатора 2 будут сигналы одной фазы, а на эмиттере транзистора 8 появляется положительный полупериод сигнала, который через диод 9 поступает на прямой вход усил и тел я 10. Выходной сигнал фазового дискриминатора 2 становится положительным и поступает на вход первого канала блока 6 управления, где после усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 19 поступает на управляющий электрод симистора 22, открывая его. В момент смены полярности выходного сигнала фазового дискриминатора 2 на выходе дифференцируюшей цепочки 3 возникает положительный импульс который, пройдя через открытые оптроны 11 и 12 и усилитель 13 блока 4 разрешения задержки, поступает на инверсный вход усилителя 14, одновременно заряжая конденсатор СЗ формирователя 5 задержки. Выходной сигнал формирователя 5 задержки изменяет полярность на отрицательную и будет отрицательным, пока конденсатор СЗ будет разряжаться через входное сопротивление усилителя 14. При этом оптроны 11 и 12 блока 4 разрешения задержки закрываются, и импульсы, возникающие на выходе дифференциальной цепочки, из-за ряби на поверхности жидкости не проходят на вход формирователя 5 задержки. Это и есть состояние задержки. В состоянии задержки симистор 21 заперт, так как на его управ ляющем электроде нулевой потенциал, цисполнительный механизм 7 не перемещает зонд. Состояние задержки длится до тех пор, пока емкость СЗ це разрядится через цходцое сопротивление усилителя 14 формирователя 5 задержки. После этого выходной сигнал формирователя 5 задержки становится положительным и поступает на вход третьего канала блока 6 управления ц после усиления тока в эмиттерном повторителе ца транзисторе 20 поступает ца управляющий электрод 5 симистора 21, открывая сго. Так как сцмцсторы 21 и 22 открыты, то исполнительный механизм 7 начинает отрабатывать движение зонда вверх. Одновременно с этим выходной сигнал формирователя 5 задержки поступает на управляющие выводы оптронов 11 и 12 блока 4 разрешения задержки, открывая их, в результате чего следящий уровнемер снова переходит в следующее состояние задержки, которое наступает в момент выхода зонда цз жидкости. Прц раз рыве контакта зонд - жидкость происходитразбаланс моста в противоположную сторону и на выходе первичного преобразователя 1 фаза сигнала меняется на 80. Фазы сигналов на обоих входах фазового дискриминатора отличаются на 80-" и транзистор 30 будет закрыт. Прц этом на выходе фазовогодискриминатора 2 сигнал приобретает отрицательную полярность цз-за опорного напряжения, подаваемого ца инверсный вход усилителя 1 О. Этот сигнал поступает на вход второго канала блока 6 управления ц от крывает симистор 24. Одновременно симистор 22 закрывается, так как закрывается транзистор9, и ца управляющем электроде симистора 22 нулевой потенциал. Симистор 21 при этом также запирается, так как возникающий ца выходе дифференциальной цепочки 3 отрицательный импульс, пройдя через блок 4 разрешения задержки, поступает на прямой вход усилителя 4 формирователя 5 задержки, заряжает емкость С 4, в результате чего выходной сигнал формирователя задержки становится отрицательным. Транзистор 20 блока 6 управления закрывается, а значит закрывается и симистор 21. Исполнительный механизм 7 прекращает отрабатывать движение зонда вверх.Оптроны 11 и 12 блока 4 разрешения задерж ки также закрываются, и наступает новоесостояние задержки, которое длится до тех пор, пока емкость С 4 не разрядц 1 ся через входное сопротивление усилителя Д 4 формирователя 5 задержки. После этого выходной сигнал формирователя 5 задержки црцобре тает положительную полярность, оптроны 11и 12 открываются, открывается сцмцстор 21, и двигатель начинает отрабатывать движение зонда вниз до касания с поверхностью жидкости. Затем цикл работы следящегоуровнемера повторяется. 1 осниллограммы напряжений в узловых точках электрической схемы следящего уровнемера изображены на фиг. 2).Приведенная погрешность измерения уровня не превышает 0,5 О. Так как погрешность измерений в случайные моменты времени будет разнознаковой, то можно говорить об отслеживании среднего уровня по отношению к колебаниям поверхности жидкости (фи г. 3) . Скорость слежен и я оп ределяется скоростью движения и минимально допустимым временем между реверсами стандартного исполнительного механизма.Формула изобретения1. Следящий уровнемер электропроводцых жидкостей, содержащий первичный преобразователь с электроконтактным зондом, подключенный к источнику переменного напряжения, формирователь задержки и исполнительный механизм, соединенные с блоком управления, отличаящ,яйся тем, что, с нельк уменьшения погрешности измерения и повышения надежности устройства, в цеп введены фазовый дискриминатор, дифферецнирующая цепочка и блок разрешения задержки, при этом первичный преобразо. ватель выполнен в виде мостовой схемы, выход которой соединен последовательно с фазовым дискриминатором, дифференнируюшей цепочкой, блоком разрешения задержки и формирова:елем задержки, выход фазового дискриминатора соединен с блоком уц ра плен и я, а выход формирователя задержки соединен с управляющим входом блока разрешения задержки, при этом блок управления исполнительным механизмом содержит первый и второй каналы команд Вверх и Вниз, соединенньц. с фазовым дискриминатором, и третий общий канал, соединенный с формирователем задержки, первый и второй каналы имент на входе прямо и обратно включенные диоды, а третий имеет прямо включенный диод, выходы каждого канала подключены к управляющим электродам соответствуюгдих симисторов, из которых первый и второй имеют подключенный к вьходу третьего сцмистора объединенный 20 вход, а их выходы соединены с исцолцительцым механизмом. 2. Уровцемер цо и. 1, отличающийся тем, что блок разрешения задержки выполнен ца двух оцтронах, у которьх фотоприемники включены встречно, а излучателипарал,ельцо.1326896 совКорректор А. ИльинПодписноеизобретений и открытийб., д. 4,5жгород, ул. Проектная, 4 Редактор А. РевинЗаказ 3270/35ВНИИПИ Государственно13035, МоПроизводственно-полигр Составитель А. НекрТехред И. ВересТираж 693го комитета СССР по деламква, Ж - 35, Ра шская нфицеское предприятие, г. У оРюь срдВюРРфхюс/77 д