Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 119) 111 23987 1)4 С 05 0 9/12 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Т 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(46) 15.09.88, Бюл. В 34 (71) Опытное конструкторско-технол гическое бюро с опытным производст вом Института металлофизики АН УСС (72) В.С.Ступак, Н,Е.Синицкий и В,М.Проскурко(56) Авторское свидетельство СССР 9 903817, кл, С 05 0 9/12, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1265719, кл. С 05 Р 9/12, 1985Старостин А.Н, Импульсная техника. М.: Высшая школа, 1973,с. 32-33.Функциональные устройства на микросхемах./Под ред. ВЗ.Найдерова.М.: Радио и связь, .1985, с. 125,(54) ДВУХПОЗИЦИОННЫИ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД(57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано длядвухпозиционного регулирования уровня жидкости и других величин, измеремых с помощью емкостных, индуктивн А ВТОРСНОМУ СВИ или резистивных датчиков, Цель изобретения - повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределамирегулирования при их перестройке,Поставленная цель достигается тем,что в двухпозиционном регулятореуровня раздела сред, содержащем генератор 1 линейно меняющегося напряжения, датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из эле.ментов которой является чувствительным элементом, компараторы 3,4 и 5, блок 6 сравнения, симметричный триггер 7, релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, первый вход сим" метричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход - к выходу компаратора 5, а выходы компараторов 3 и 4 соответственно - кпервому и второму входам блока 6 С, сравнения, который содержит П-триггер 10 и подключенный к его 0-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, р С-вход Р-триггера 10 - его вторымвходом, а выход Э-триггера 10 - выходом блока 6 сравнения. 3 ил.ВИзобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержаниямежду двумя заданными значениямиуровня диэлектрической, в том числекриогенной, а также электропроводнойжидкости с возможностью независимойдистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределовво всем диапазоне изменения уровняконтролируемой жидкости в сосуде.Кроме того, изобретение может бытьиспользовано для двухпозиционного ре"гулирования и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков.Целью изобретения является повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределами регулирования при их перестройке.На Фиг. 1 приведена блок-схемадвухпозиционного регулятора уровняраздела сред на фиг. 2 - эпюры наЭпряжений, поясняющие работу регулятора с датчиками, у которых значениепараметра, зависимого от уровня раздела сред, уменьшается по мере егоповышения; на фиг. 3 - эгиюры напряжений, поясняющие работу регуляторас датчиками, у которых значение параметра, зависимого от уровня разделасред, увеличивается по мере повышенияуровня,Двухпозиционный регулятор уровня, раздела сред содержит генератор 1линейно меняющегося напряжения, подключенныи через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи,один из элементов которой являетсячувствительным. элементом, к входупервого компаратора 3, второй и третий компараторы ч и 5, входы которыхсоответственно подсоединены к выходам генератора 1 линейно меняющегосясигнала и датчика 2 уровня, блок 6сравнения а также посдедовательносоединенные симметричный триггеррелейный элемент 8 и исполнительныймеханизм 9, причем первый вход симметричного триггера 7 подключен квыходу блока 6 сравнения, второйвход - к выходу компаратора 5, а выхо.ды компараторов 3 и 1 соответственно -но - к первому и второму входам блока 6 сравнения, который содержит Этриггер 10, подключенный к его П-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, С-вход В-триггера 10 - его вторымвходом, а выход 0-триггера 10 - выходом блока 6 сравнения.Генератор 1 линейно меняющегосянапряжения и одновибратор 11 блока 6сравнения можно практически реализовать на основе интегрального таймераК 71006 ВИ 1,Датчик 2 уровня можно выполнитьна основе интегрирующей КС- или К 1 -цепи в зависимости от типа чувствительного элемента (резистивного, емкостного или индуктивного),Симметричный триггер 7 представля",ет собой асинхронный КБ-триггер, причем Б-вход является первым входомотриггера 7, а К-вход - вторым длядатчиков, например резистивных, у которых значение параметра, зависимогоот уровня раздела сред, например кри.огенной жидкости и пара, уменьшаетсяпо мере его повышения, и наоборот,К-вход является первым входом, а Бвход - вторым для датчиков, напримеремкостных, у которых значение параметра, зависимого от уровня разделасред, увеличивается по мере повышенияуровня,В качестве релейного элемента 8можно применить любое электромагнитное реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющеекоммутационные группы с перекиднымиконтактами,Выбор исполнительного механизма 9определяется функциональным назначением регулятора, Например, в случаерегулирования уровня криогенных жидкостей им может быть электронагреватель, помещенный в дьюар с хладагентом, и электромагнитный клапан,служащий для сброса давления паровхладагента в атмосферу.Двухпоэиционный регулятор уровняраздела сред, например, при регулировании уровня криогенной жидкости иприменении в качестве чувствительного элемента датчика уровня термометра сопротивления в виде стержня,на который намотана проволока с высоким ТКС, работает следующим образом.При подаче питания на регуляторна выходе блока 6 сравнения 6 устанавливается высокий уровень напряжения 1", а на выходе симметричноготриггера 7 - низкий уровень напряже"ния 0, Устройство, формирующее напряжение начальной установки тригге-.ров 7 и 10, на Фиг. 1 не показано,В момент временигенератор 1 линейно меняющегсся напряжения начинает генерировать импульс линейно меняющегося напряжения Б (С) с длительностью Т, и максимальной амплитудойсогласно формулеи-- ЧупС(1)с-9который, проходя через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующейцепи, один из элементов которой является чувствительным, поступает на.входы компараторов 3 и 5 с амплитудойБв, (г.) согласно Формуле (1), зависящей от значения постоянной времени 1интегрирующей цепи датчика 2 уровня(2)игде ч - максимальная амплитуда импульса,".1 - длительность импульса,т.е. от значения параметра чувствительного элемента, входящего в состав датчика 2 уровня, определяемогоположением границы раздела сред. Следовательно, поскольку в пустом регулируемом сосуде, куда помещен термо- .метр сопротивления, входящий в составинтегрирующей цепи 2, его сопротивление максимально, то и постояннаявремени интегрирующей цепи 2 максимальна и равна= максу а максимальное значение амплитуды у , импульсалинейно меняющегося напряжения приэтом согласно Формуле (2) минимально(Фиг. 2; П; ,-е), кроме того,17 ь ЕНЕ 6,1 . (3),где Е - опорное напряжение компаратора 3;Е - опорное напряжение компара 8тора 5,При этом на выходах компараторов 3и 5 присутствуют уровни "1" (фиг. 2;Е 1, Е 3-), на 0-входе триггера10 - уровень "О" (фиг. 2; Е , , - ),и с приодом в момент времени С синхроимпульса длительностью сю, с выхода компаратора 4, сравнивающего выходное напряжение П 8(с) генератора 1с опорным напряжением Е (Фиг. 2;П(1); Е , С, - 1), на выходе блока 6сравнения устанавливается уровень "0""0" на первом входе симметричноготриггера 7 приводит к опрокидываииюпоследнего и установке на его выходе15 20 25 зультате чего одновибратор 11 Формирует импульс положительной полярнос- Р ти с длительностью 1о 1 - макс -а 130 55 35 40 45 уровня "1" (Фиг. 2; Е, с, ), В результате чего срабатывает релейныйэлемент 8 и исполнительный механизм9 начинает подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае примененияВ качестве жидкости хладагента релейный элемент 8 замыкает цепь электромагнитного клапана и Включает нагреватель, в результате чего давление жидкости в дьюаре повышается иона начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд), По мере повышения уровня жидкости В сосуде сопротивление чувствительногО элемента чадает, постоянная времениинтегрирующей цепи 2 уменьшается,максимальное значение уровня выходного напряжения интегрирующей цепи 2увеличивается и при превышении егозначением В некоторый момент времени уровня Е н на выходе комиарятора 3появляется импульс отрицательной полярности (Фиг, 2; Е 1,- г,) в реГДЕ "макс МЯКСИМаЛЬНОЕ ЗНЯЧЕНИЕ ВРЕ- мени интегрирующей цепи 2 при пустом сосуде;- длительность выходногоимпульса компяратораОчередные синхроимпульсы в моменты времени, С 4 поддерживают на вы- ходе блока б сравнения уровень "1", не меняющий состояние триггера 7, и хладагент продолжает поступать в регулируемый сосуд (фиг. 2; Грык Е 1 Е 4, Е , Г,; 1 - ,1), уменьшая при этом постоянную времени 7 интегрирующей цепи 2, в результате чего в некоторый момент временг максимальное ЗНаЧЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ П к УВЕЛИЧИТся настолько, что превысит уровеньопорного напряжения Е а компяратора 5и на выходе появится импульс Отрицательной полярности, поступающий навторой вход симметричного триггера 7и меняющий состояние последнего(фиг. 2; Уцык (Г) 1 Е, Е, 1 - г ) .При этом релейный элемент 6 стключает исполнительный механизм 9, и пода-. ча жидкости прекращается. ПО мереуменьшения уровня постоянная временидатчика 2 уровня возрастает, уровень"1", поступающий на второй В., Д симметричного триггера 7, не меняет сос 5 14тояние последнего. Лишь при переходе уровня жидкости нижнего предела регулирования Е выполняется условие (3) и начинают повторят"ся описанные опе-, рации, приводящие к подаче хладагента в регулируемый сосуд (Фиг, 2;) .В случае применения датчиков, у которых значение параметра, зависящего от уровня раздела сред, увеличивается по мере повышения уровня, например, емкостного датчика, необходимо перестроить пределы регулирования таким образом, чтобы ч,КЕ, уровень Е установить на компараторе 5, а уровень Ео - на компараторе 3У,(на Риг. 1 показаны в скобках), н в дальнейшем работа регулятора не ,отличается от описанной выше для ре" ,зистивного датчика (Риг. 3).Формула изобретенияДвухпозиционный регулятор уровняраздела сред, содержащий последовательно соединенные симметричный триггер, релейный элемент и исполнительный механизм, а также три компарато-. 2398 7 6ра и генератор линейно меняющегосянапряжения, выход которого подключенк входу датчика уровня, выполненногов виде интегрирующей цепи, олин изэлементов которой является чувстви 1тельным, и связанного выходом свходом первого компаратора, выходкоторого соединен с первым входомблока сравнения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора и упрощения контроля за пределами регулирования при их перестройке, вход второго компаратора подключен к выходу генератора линейно меняющегося напряжения, а выход - к второму входу блокасравнения, выход которого соединенс первым входом симметричного триг- )гера, второй вход которого подключенк выходу третьего компаратора, соеди"ненного своим входом с выходомдатчика уровня, а блок сравнениявыполнен в виде 1)-триггера и подключенного выходом к его 0-входуодновибратора, вход которого являет,ся первым входом блока сравнения,С-вход Р-триггера - вторым входомблока сравнения, а выход Б-триггера -выходом блока сравнения.1423987 Составитель Л.Цаллаговаор М.Циткина Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко ак аушская о-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, улПроектна эводст 87/50 Тираж 866 ВНИИПИ Государст по делам изоб 13035, Москва, ЖПод нного комит теиий и отк