Емкостный компенсационный уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 95139 23 26 1)5 8 Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТС)РСКОЬУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 798491, кл, 6 01 Р 23/26, 1976.Авторское свидетельство СССР М 1108334, кл. 6 01 Р 2326, 1983.Р 4) ЕМКОСТНЫй КОЧПЕНСАЦИОННЫй УРОВНЕМЕР(57) Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения уровня различных жидкостей. Цель изобретения - повышение надежности работы устройст- брр 2ва, На неинвертирующие входы операционных усилителей преобразователей 2 и 3 емкости в напряжение от генератора 6 через регуляторы 7 и 8 масштаба и делители 9 и 10 напряжения поступает напряжение, а на инвертирующие входы сигнал поступает с чувствительного элемента, тогда на выходе преобразователей 2 и 3 появится напряжение, амплитуда которого определяется линейной функцией измеряемой емкости, В схемах вычитания сигналы с преобразователей емкости в напряжение и генератора импульсов вычитаются и поступают в преобразователи напряжение - частота. где они преобразу.отся в частотные сигналы. которые поступают на входы арифметического делителя частот и далее на индикатор. 2 ил,Изобретение относится к приборостроению и предназнаЧено для измерения уровня различных жидкостей,Цель изобретения - повышение надежности устройства путем упрощения его измерительной схемы.На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы емкостного компенсационного уровнемера.Уровнемер фиг,1) содержит измерительный датчик 1 а, соответствующий по длине диапазону измерения, и компенсационный датчик 1 б, находящийся в погруженном состоянии в исследуемой среде ниже диапазона измерения, два преобразователя 2 и 3 емкости в напряжение с опорными конденсаторами 4 и 5, генератор 6 импульсов, два регулятора 7 и 8 масштаба, два потенциометрических делителя 9 и 10 напряжения, две схемы 11 и 12 вычитания, два преобразователя 13 и 14 напряжение-частота, делитель 15 частот и индикатор. 16,Измерительный 1 а и компенсационный 1 б датчики подключены к инверсным входам соответствующих преобразователей 2 и 3 емкости в напряжение, кнеинверсным входам которых подсоединены через регуляторы 7 и 8 масштаба й потенциометрические делители 9 и 10 напряжения, выход генератора 6 импульсов, а выходы преобразователей 2 и 3 подключенц к одним из входов схем 11 и 12 вычитания, к другим входам которых через регуляторы масштаба 7 и 8 присоединен выход генератора б импульсов, а выходы схем 11 и 12 вычитания подключены к входам преобразователей напряжение-частота 13 и 14, присоединенных выходами к двум входам делителя 15 частот, к третьему входу которого подключен выход генератора 6 импульсов, а выходы присоединены к входам индикатора 16,Измерительный 1 а и компенсационный 1 б датчики подключены к инвертирующим входам соответствующих преобразователей емкости в напряжение 2 и 3, выполненных на операционных усилителях в видеделителя напряжения, вторыми плечами которых являются соответствующие им опорные конденсаторы Сох (4) и Сок (5). Делитель образует цепь отрицательной обратной связи операционных усилителей. Благодаря этому при подаче импульсов от генератора б через соответсвтующие регуляторы масштаба 7 и 8 и потенциометрические делители 9 и 10 напряжения на неинвертирующий вход операционного усилителя амплитуда выходного напряжения последней оказывается линейной функцией преобразуемой емкости. Емкость измерительного датчика Сопределяется выражениемСх =Сх 11+(г) - 3,11где Сх- начальная емкость измерительногодатчика чувствительного элемента на рабочей длине;10 1- текущий уровень;е - диэлектрическая проницаемостьсреды,Емкость компенсационного датчика Скопределяется выражением15Ск= ЕС 1 к,где С 1 к - начальная емкость компенсационного датчика.20 Устройство работает следующим образом,На неинвертирующие входы операционных усилителей преобразователей 2 и 3емкости в напряжение от генератора 6 че 25 рез регулятор 7,8 масштаба и потенциометрические делители 9 и 10 напряжения,например, с коэффициентом деления равным 2 поступают напряжения 09 и 010, определяемые выражением3009 2 к 7 Ос1010 2 кб06,135где К 7, Еб - коэффициенты передачи регуляторов 7 и 8 масштаба соответственно;06 - напряжение импульсов генератора40 6,Тогда на выходе преобразвоателей 2 и3 появятСя напряжения 02 и Оз, амплитудакоторых определяется линейной функциейизмеряемой емкости:45Сх к 702 = кх09 = ( к - + 1 ) -р- Обох50Оэ = кк010 = ( - + 1 ) - ,р- ОбСк к 8Сокгде 02, Оз - выходное напряжение соответственно измерительного и компенсационного преобразователя емкость-напряже ние;Ь, Ь -коэффициенты передачи соответственно измерительного и компенсационного преобразователя емкость-напряжение.1695139 О-триггера 01,2 по тракту вход С 2 - выход О 2, больше чем время выдержки по 02 входу следует, что О-триггер 01.2 будет переключаться каждый раэ по фронту импульсов т 14, 5 инвертируя свое собственное состояние,Следовательно, триггер 01.2 формируетна выходах С 2 и С 2 прямоугольные симметричные импульсы вдвое меньшей частоты импульсов т 14, поступающих нэ ВхОд С 2, 10 Триггер 01.1, имеющий инвертирующую связь на вход 01 с выхода 02 триггера 01.2, повторяет логическое состояние выхода триггера 01,2 с задержкой на длительность прямоугольных симметри)ных 15 импульсов Т 14 с частотой следования 114,03 = - (я+1) Об.сэ2 1 Т 14 =у -20 Тогда через каждый один импульс входного частотного сигнала 14, когда на выходах 01 триггера 01.1 и С 2 триггера 01.2 присутствует уровень лог. "1" с длительностью Т 14, логический элемент 02,1 при на личии положительного импульса синхронизации 1 б генератора 6, входные импульсы частотного сигнала 113 инвертирует в последовательность импульсов со сложным алгоритмом, представляющим собой не не прерывную последовательность, а последовательность "пачек" импульсов с частотой 013, следующих с длительностью Т 14 и.с периодом 2 Т 14 олко В еени высокого логического уровня сигнала синхронизации 1 б 35 с периодичностью Тб2 Т 14.- =1 - (в - 1) Г Огв С 7С 11т 14 = С 14012 = 4 О где 113, б 4 - выходные частоты преобразователей напряжение-частота соответсвтен но 13 и 14;с 13, с 14- соответствующие коэффициенты пропоруциональности преобразователей 13 и 14 напряжение-частота,Частотные сигналы 11 з и 114, а также 5 О синхронизирующие импульсы 1 б от генератора 6 поступают на входы делителя частот 15 (фиг,2).В арифметическом делителе 15 частот логический элемент И-НЕ 02.1 вместе с 55 двумя триггерами 01.1 и 01.2 и инвертором 02.3 образуют селектор импульсов.Триггер 01.2 имеет инвертирующую обратную связь с выхода С 2 на вход 02, поэтому при условии, что время задержки( в 13т 14 ),Если обеспечить равенство емкости эталонного конденсатора Со:, Сок и начальной емкости соответственно измерительного и компенсационного датчика С 1 Х и С 1 к, получим: 02 = - ( 2 + ( Е - 1 ) 1-Об С 7Подавая на одни входы схем 11 и 12 вычитания, имеющих коэффициенты передачи соответственно с 11 и с 12,соответствующие входные напряжения 02 и 03, а на другие входы - напряжение Об через соответсвтующие регуляторы 7 и 8 масштаба, получим 011 = с 11 ( 02 - С 7Об ) = 012 = с 12 ( 03сВОб ) =-- в - (в - 1) Ов На выходах преобразователей 13 и 14напряжение-частота можно получить (Л 4) где Тб- период импульсов синхронизации с чаСтотой тб,Следовательно, данное устройство измеряет сколько периодов Т 13 укладывается в период Т 14 в течении Высокого логического уровня периода Тб импульса синхронизации где п 15 - число, показы вающее сколько импульсов частотного сигнала 113 укладывается в интервал времени Т 14:1695139 Составитель Л.ВасилькТехред М.Моргентал Долин ак ректор М.Максимишине роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 4155 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5