Электронный сигнализатор уровня жидкости

(51)5 6 01 Р 23/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 СО (Я Ы) 0(56) Авторское свидетельство СССР М 485319, кл. 6 01 Е 23/26, 1973.Цикерман Л,Я., Ефремов Е.А. Измерение уровней жидкостей и сыпучих материалов в коммунальном хозяйстве, М.; Издательство литературы по строительству, 1964, с. 154.(54) ЭЛ Е КТРОН Н Ы Й СИГНАЛ ИЗАТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Изобретение относится к приборостроению, а именно к сигнальным устройствам для измерения уровня жидкости, и может быть использовано для контроля количества жидких веществ, например, в химическом баке летательного аппарата.Известен авиационный топливомер. содержащий указатель с одной шкалой отсчета, самоуравновешенный мост переменного тока, реле, через контакты которого в плечи моста включены емкостные датчики, находящиеся в разных баках, элементы регулировки нуля и максимума и сигнализатор предельной выработки, через выходные контакты которого к источнику питания подключено реле,Недостатком известной конструкции является ее сложность и размещение внутри бака, что неприемлемо для работы в жидких средах с различной диэлектрической проницаемостью и электропроводностью.Известен двухпредельный электронный сигнализатор уровня ЭСУ, состоящий из двух емкостных датчиков, представляющих собой электроды, которые непосредственно Ы 1778539 А 1(57) Применение: изобретение относится к авиации, в частности к конструкциям устройств для определения наличия жидких веществ в химическом баке летательного аппарата. Устройство выполнено в виде бесконтактных пороговых устройств, расположенных на внешней поверхности бака с возможностью их перемещения и электрически соединенных с оборудованием пилотской кабины летательного аппарата. Такое конструктивное выполнение является новым для устройств аналогичного назначения. 3 ил. погружаются в измеряемую среду, и электронного блока из двух идентичных узлов, включающего высокочастотный генератор и коммутационное реле.Недостатком известного сигнализатора является необходимость крепления датчиков нижнего и верхнего предела непосредственно в стенке резервуара с измеряемой средой и, в зависимости от свойств рабочей среды и условий монтажа, выбора соответственно конструкции и размеров датчиков. Кроме того, стационарная установка датчиков внутри емкости ограничивает диапазон контроля за жидким уровнем и требует герметизации резервуара в месте размещения датчиков и защиты самих датчиков в случае их размещения в агрессивной среде. Помимо этого, ограниченный температурный диапазон (от +10 до +35 С) и необходимость установки электронного блока на амортизаторах из-за повышенной чувствительности к толчкам и вибрациям сужает область применения данного устройства.Целью изобретения является расширение технологических и эксплуатационныхвозможностей конструкции за счет устранения влияния свойств жидкой среды.Цель достигается тем, что в электронном сигнализаторе уровня емкостный датчик как верхнего, так и нижнего предела 5 выполнен в виде металлизированной площадки, свободной от монтажа, являющейся частью панели электронного блока и электрически с ним соединенной, а электронный блок содержит высокочастотный генератор, 10 схему обработки сигналов, состоящую из делителя переменного напряжения, выпрямителя переменного напряжения, снимаемого с делителя, устройства сравнения выпрямленного напряжения с опорным, и 15 электронный коммутатор для питания световой или звуковой сигнализации, причем выход высокочастотного генератора соединен с входом делителя переменного напрякения, с выхода которого преобразованное 20 напряжение поступает на вход выпрямителя, а с его выхода выпрямленное напряжение поступает на вход устройства сравнения, которое подключено к индикации через электронный коммутатор, Панели 25 с емкостными датчиками и электронными блоками размещаются в чехлах-карманах на внешней поверхности емкости из диэлектрического материала, например стеклопластика, с возможностью изменения их ЗО положения перестановкой в другие карманы.На фиг. 1 показан общий вид расположения электронного сигнализатора уровня на внешней поверхности бака летательного 35 аппарата; на фиг. 2 и 3 - принципиальные электрические схемы сигнализаторов наполнения бака и минимального остатка химикатов.Предлагаемый сигнализатор уровня 40 предназначен для емкостей, изготовленных из диэлектрического материала. например стеклопластика. На внешней поверхности бака 1 установлены два бесконтактных устройства, содержащие идентичные емкост ные датчики вместе с электронными блоками: для определения момента наполнения бака заранее заданным количеством химиката 3 с выходом на штатный самолетный звуковой сигнал десанта 2 и определе ния наличия в баке остатка химикатов 4 с выходом на световую индикацию в кабине самолета 5. Соединение электронных устройств с самолетным электрооборудованием осуществляется при помощи 55 электрического кабеля и разъемов,Электронное устройство наполнения бака на фиг, 2 содержит генератор прямоугольных импульсов, делитель переменного напряжения, устройство сравнения, электронный коммутатор. Генератор прямоугольных импульсов реализован на микросхеме Д 1. Частота генерации определяется цепочкой В 1 С 1. С выхода элемента Д 1 4 микросхемы Д 1 переменное напряжение подается на делитель переменного напряжения, образованный емкостями конденсатора С 2 и емкостного датчика СХ, Действующее значение напряжения в общей точке С 2 и СХ определяется соотношением их емкостей, Поскольку С 2 - постоянна, то до тех пор, пока жидкость в баке не дойдет до уровня установки емкостного датчика (СХ - пренебрежимо мала), на выходе этого делителя напряжение практически равно напряжению на выходе генератора.Переменное напряжение с выхода делителя поступает на однополупериодный выпрямитель, состоящий из диодов Ч 1 и Ч 2, Нагрузкой выпрямителя является входное сопротивление микросхемы Д 2, Пульсации этого напряжения сглаживаются конденсатором СЗ,Усилитель Д 2 включен компаратором. Опорное напряжение компаратора образуется делителем В 2 ВЗЯ 5 и подается на инверсный вход Д 2, На резисторе В 2 напряжение стабилизировано стабилитроном ЧЗ и равно 5 В, Соотношение сопротивлений резисторов ВЗ и В 5 таково, что опорное напряжение, снимаемое с их общей точки, близко к 5 В и скачкообразно изменяется в зависимости от состояния компаратора Д 2 с целью обеспечения гистерезисной характеристики чувствительности устройства в целом. Таким образом, резисторы ВЗ и Я 5 обеспечивают положительную обратную связь микросхемы Д 2, превращая ее практически в триггер Шмитта, Гистерезисность характеристики введена для исключения перехода транзистора Ч 4 из ключевого режима в усилительный даже на короткое время - с целью повышения его надежности. На правый (по схеме) конец резистора Я 5 в зависимости от состояния устройства поступает либо напряжение, близкое к О, либо близкое к 2428 В.На прямой вход микросхемы Д 2 подается напряжение с выхода выпрямителя. Это напряжение определяется суммой: напряжение на движке подстроечного резистора Я 2 и действующее значение выпрямленного напряжения, снятого с делителя. Таким образом, в дежурном режиме(СХ - мало).напряжение на прямом входе усилителя Д 2 выше. чем на инверсном, на выходе Д 2 - высокий уровень напряжения, транзистор Ч 4 - насыщен, диод Ч 5 - заперт, тиристоо Ч 6 - заперт, сигнал отсутствует.Когда уровень химикатов в баке самолета достигает места установки датчика, емкость СХ возрастает, напряжение на выходе делителя С 2 СХ, на выходе выпрямителя и, значит, на прямом входе усилителя Д 2 уменьшится и станет меньше чем на инверсном входе, усилитель Д 2 переключится, транзистор Ч 4 перейдет в режим отсечки, диод Ч 5 откроется, потенциал управляющего электрода тиристора Чб возрастет, триг. гер Ч 6 откроется и питание от бортовой сети поступит на бортовую сирену - сигнал десанта. По звуковому сигналу прекращается наполнение бака химикатами.Питание устройства обеспечивается от бортовой сети при включении расположенного в пилотской кабине выключателя,Для питания микросхемы Д 1 используется напряжение, снимаемое с параметрического стабилизатора Ч 3 Р 4, конденсаторы С 4 и Сб - блокировочные.Схемное решение на фиг, 3 наличия минимального остатка химикатов отличается лишь выходным каскадом на транзисторе Ч 4, рассчитанным для работы на лампу накаливания. Сигнализатор остатка устанавливается на внешней поверхности химбака так, чтобы выключение сигнальной лампы извещало экипаж об отсутствии в баке необходимого для повторного захода на обрабатываемый участок количества химиката. Наличие химиката в баке индицируется горящей лампой на приборной доске.Оба электронных устройства выполняются в пылевлагозащищенном и виброударопрочном вариантеВыполнение электронного сигнализатора уровня в виде двух самостоятельных блоков позволяет повысить надежность конструкции (при выходе из строя одного блока сохраняется возможность пользования устройством частично), обеспечить независимую установку уровня срабатываниясигналов: звукового и светового,Исследования показали, что по сравнению с устройствами аналогичного назначе 5 ния, а также с другими известными втехнике, заявляемое устройство конструктивно значительно проще, технологичнее,надежнее, имеет широкую область применения. Имеет незначительный вес, что осо 10 бенно важно применительно к авиации,удобен в эксплуатации, имеет широкий температурный диапазон применения от отрицательных до высоких положительныхтемператур. Указанные преимущества по 15 зволяют рекомендовать заявляемое устройство для массового производства, а с учетомего дешевизны - в кратчайшие сроки.Формула изобретенияЭлектронный сигнализатор уровня жид 20 кости, содержащий емкостные датчики верхнего и нижнего пределов, электронныйблок и индикатор, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения эксплуатационныхвозможностей; емкостн ые датчики верхнего25 и нижнего пределов выполнены в виде металлизированных площадок, свободных отмонтажа, являющихся частью панели электронного блока и электрически с ним соединенных, а электронный блок выполнен в30 виде генератора, схемы обработки сигналас делителем переменного напряжения, выпрямителем переменного напряжения, устройством сравнения выпрямленногонапряжения с опорным и электронного ком 35 мутатора для питания индикатора, при этомвыход высокочастотного генератора соединен с входом делителя переменного напряжения, выход которого соединен с входомвыпрямителя, соединенного выходом с вхо 40 дом устройства сравнения, подключенногок индикатору через электронный коммутатор.1778539 Составитель Д,СериковТехред М.Моргентал Корректор В.Петраш дактор Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 аказ 4183 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва. ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС