Сигнализатор уровня электропроводной среды

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(64) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ СРЕДЫ(57) Сущность изобретения: устройство содержитдва электрода, источник переменного напряжения п 9) КЮ пп 2002212 С 1чИзобретение относится к приборам контроля уровня электропроводных материалов, например руды, породы, химических растворов, силоса, воды и т.ди предназначено, в основном, для контроля уровня в 5 различных технологических процессах горнодобывающей, химической, нефтяной про-. мышленности и сельского хозяйства.Известен сигнализатор уровня электро-проводных материалов. Сигналиэатор уров- "0 ня содержит электроды, источник переменного напряжения, усилитель с электромагнитным реле, обмотка которого шунтирована диодом, измерительный блок, выполненный на транзисторах, детектор, 15 дополнительный детектор, включенный встречно-паралпельно первому, и два диода, включенные между собой встречно-последовательно, Один диод включен между охранным. и другим измерительным элект родами, а другой - параллельно входу уси-, лителя.Известен также сигнализатор уровня эпектропроводных материалов, состоящий иэ источника питания, реле с шунтирующим 25 диодом, включенным параллельно обмотке реле, транзисторного автогенератора с электромагнитным датчиком в цепи положительной обратной связи.В данном устройстве общими признака Э 0 ми с заявляемым устройством являюгся; источник питания, реле с шунтирующим диодом, включенным параллельно обмотке реле.35Наиболее близким по технической сущности предлагаемому устройству является сигнализатор уровня электропроводных материалов. Устройство содержит два измерительных и охранный электроды, источник 40, переменного напряжения, первый источник постоянного напряжения, транзисторный усилитель, вход которого зашунтирован диодом, исполнительное реле, компенсирующий диод, второй источник постоянного 45 напряжения, транзисторный коммутатор.Эмиттер-коллекторный переход коммутатора через разделительный конденсатор подключен к исполнительному реле. К общей точке разделительного конденсатора и ис полнительного реле через резистор присоединен коллектор транзисторного усилителя, к которому подключен база-эмиттерный переход коммутатора, зашунтированный диодом. База транзисторного усилителя через 55 резистор соединена с положительным полюсом первого источника постоянного напряжения, а через цепочку последовательно включенных диода и третьего резистора - с источником переменного напряжения. В данном устройстве общими признаками с заявляемым устройством являются; электроды, источник переменного напряжения, транзисторный усилитель, исполнительное реле с шунтирующим диодом и два источника постоянного напряжения.В сигнализаторе уровня отсутствует регулировка гистерезиса включения и выключения исполнительного элемента сигнализатора уровня, гистерезис в устройстве обеспечивается характеристикой исполнительного реле. Отсутствие регулировки гистерезиса включения и выключения исполнительного элемента сигнализатора .уровня приведет к ненадежной работе сигнализатора уровня, а это, в свою очередь, может привести к самовозбуждению системы управления при некоторых скоростях протекания технологического процесса,Предлагаемое техническое рещение за счет введения регулируемого гистерезиса срабатывания исполнительного реле позволит расширить область применения сигнализатора, обеспечив надежную его работу в широком диапазоне сопротивлений контролируемой среды при различных скоростях протекания технологических процессов,Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник переменного напряжения, соединенный с первым диодом, первый и второй, заземленный, измерительные электроды, первый и второй источники постоянного напряжения, транзисторный усилитель и параллельно включенные второй диод и исполнительное реле, второй источник постоянного напряжения выполнен в виде стабилитрона, катод которого подключен к общей шине, а в устройство дополнительно введены первый и второй резистивные делители напряжения, первый и второй резисторы нагрузки, первый и второй ограничительные резисторы, токозадающий резистор, потенциометр, параллельно включенный с вторым диодом и дополнительным реле, подключенным к эмитеру транзисторного усилителя, транзисторный детектор, фильтрующий конденсатор, дифференциальный усилитель, выполненный в виде первого и второго транзисторов, и генератор тока, выполненный в виде транзистора, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно через токозадающий резистор к общей шине и эмиттерам первого и второго транзисторов дифференциального усилителя, базы которых соединены соответственно с движком потенциометра и через второй делитель напряжения с анодом стабилитрона, подключенным также к базе транзистора гене 20022125 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ратора тока и через первый ограничительный резистор - к первому источнику постоянного напряжения. соединенному также через второй ограничительный резистор с коллектором транзисторного усилителя и через первый диод - с источником переменного напряжения. подключенным также через первый делитель напряжения к первому измерительному электроду, соединенному с базой транзисторного детектора, коллектор которого подключен к фильтрующел 1 у конденсатору, базе транзисторного усилителя и коллектору первого транзистора дифференциального усилителя, при этом коллекторы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя через соответствующие резисторы нагрузки соединены с первым источником постоянного напряжения.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства,Предлагаемое устройство содержит измерительные электроды 1, 2 (электродом 2 служит заземленный корпус резервуара, в котором контролируется уровень заполнения), источник 3 переменнога напряжения, первый источник постоянного напряжения, выполненный на конденсаторе 4, который через диод 5 подключен к источнику 3 переменного напряжения, второй источник постоянного напряжения, выполненный на стабилитроне б и подключенный через первый ограничительный резистор 7 к.первому источнику 4 постоянного напряжения, транзисторный усилитель 8, в эмиттернусо цепь которого включены исполнительное реле 9 и шунтирующий его второй диод 10, а коллектор через второй ограничительный резистор 11 подключен к первому источнику 4, электроды 1, 2 для обеспечения взрывозащиты подключены к источнику перел 1 еннога напряжения через первый делитель 12, 13 напряжения (подача на электроды переменного напряжения в отличия от прототипа предотвращает разрушение стенок резервуара и электрода 1 от процесса электролиза, возникающего при наличии постоянного напряжения между ними в электраправодных средах), пиковый транзисторный детектор 14, в коллектарную цель которого включен первый нагрузочный резистор 15 и конденсатор 16 фильтра, выход пикового детектора 14 соединен с входом транзисторного усилителя 8, транзисторный дифференциальный усилитель, выполненный. в виде транзисторов 17, 18 с каллекторными нагрузачными резисторами первым 15 и вторым 19, подклаченныл 1 н к первому источнику 4 постоянного напряжения (причем сопротивление 15 является общим с пиковым детектором), и генератором 20 тока в эмиттернай цепи с такозадающим резисторам 21, один вход дифференциального усилителя 17, 18 подключен через второй делитель 22, 23 напряжения к второму источнику б постоянного напряжения, а второй вход подключен к среднему выводу потенциометра 24, соединенного с эмиттерам усилителя 8,Устройство работает следующим образом.При отсутствии контролируемой среды между электродами 1, 2 на базе транзистора 14 присутствует переменное напряжение, величина которого определяется делителем12, 13, При наличии переменного напряжения на входе пикового детектора 14 он переходит в открытое состояние и на его коллекторе устанавливается постоянное напряжение, близкое к нулевому значению,при этом ток через транзистор 17 дифференциального усилителя будет минимальным, а через транзистор 18 - максимальным и равным току генератора 20 тока, при этом изменение напряжения на выходе потенциометра 24 не в состоянии изменить режим работы дифференциального усилителя 17, 18, Нулевое значение на входе усилителя 8 обеспечивает исполнительное реле 9,По мере заполнения емкости контролируемой средой и погружения в нее электрода 1 сопротивление между электродами 1 и 2 начинает уменьшаться. При уменьшении сопротивления между электродами 1, 2 переменное напряжение на входе пикового детектора 14 начинает уменьшаться и ток через. транзистор 14 тоже начинает уменьшаться, При уменьшении тока через транзистор 14 начинает увеличиваться ток на транзисторе 17 дифференциального усилителя, а то через транзистор 18 уменьшается за счет свойства дифференциального усилителя 17, 18 поддерживать суммарный эмиттерный ток, протекающий через генератор 20 тока, равный сумме токов, протекающих в плечах 1,7 и 18, При некотором значении сопротивления между электродами 1, 2 шунтирующее влияние тока через транзистор 14 на работу дифференциального усилителя 17, 18 становится незначительныл 1 и дифференциальное напряжение на выходе стремится принять значение, равное разнице напряжений; установленных на ега входах.При эгом происходит увеличение напряжения на входе усилителя 8 и почвление напряжения на испални 1 ельнам реле 9 и потенциометре 24, При верхнем положениидвижка потенциаметра 24 на выходе дифференциального усилителя устанавливается равное максимальнол 1 у значение напряже 2002212ний. Дальнейшее уменьшение сопротивления не влияет на установившееся дифференциальное напряжение, и на исполнительном реле 9 поддерживается стабильное напряжение.При уменьшении уровня контролируемой среды сопротивление между электродами 1 и 2 начинает увеличиваться, вызывая увеличение напряжения на входе пикового детектора 14, При увеличении входного переменного напряжения транзистор 14 начинает приоткрываться, однако напряжение на его коллекторе и соответственно на входе усилителя 8 остается постоянным до тех пор, пока ток через транзистор 17 превышает ток через транзистор 14 и напряжение на входе усилителя 8 определяется дифференциальным напряжением усилителя 17, 18. При некотором значении сопротивления между электродами 1 и 2 ток через транзистор 14 увеличивается до значения, когда через резистор 15, общий для пикового детектора 14 и плеча 17 дифференциального усилителя, начинает протекать в основном ток транзистора 14 и дифференциальное напряжение усилителя 17, 18 устанавливается близким к нулю, закрывая транзистор усилителя 8 и отключая реле 9, Таким образом происходит срабатывание устройства при изменении уровня контролируемой среды.- Изменением движка потенциометра 24 можно изменить напряжение на входе дифФормула изобретенияСИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЭЛЕКТРО- ПРОВОДНОЙ СРЕДЫ, содержащий источник переменного напряжения, соединенный с первым диОдом, первый и второй заземленный измерительные электроды, первый и второй источники постоянного, напряжения, транзисторный усилитель и параллельно включенные второй диод и исполнительное реле, отличающийся тем что второй источник постоянного напряжения выполнен в виде стабилитрона, катодкоторого подключен к общей шине, а в устройство дополнительно введены первый и второй резистивные делители напряжения, первый и второй резисторы нагрузки, первый и второй ограничительные резисторы, токозадающий резистор, потенциометр, параллельно включенный с вторым диодом и исполнительным реле и подключенный к эмиттеру транзисторного усилителя, транзисторный детектор, фильтрующий конденсатор, дифференциальный усилитель, выполненный в виде первого и второго транзисторов, и генератор тока, выполнен-, ный в виде транзистора, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно10 15 20 ференциального усилителя 17, 18, тем самым изменить дифференциальное напряжение на его выходе, а, следовательно, на входе усилителя 8 и исполнительном реле 9. Срабатывание устройства происходит при одном сопротивлении между электродами 1 и 2, а отключение исполнительного реле 9 - при разных значениях сопротивления в зависимости от положения движка потенциометра 24, Это объясняется тем, что в соответствии с проходной характеристикой транзистора при большем значении напряжения на коллекторе транзистора 14; его "открывание" происходит при большем значении входного напряжения. Поэтому для того, чтобы ток через транзистор 14 сорвал работу дифференциального усилителя 17, 18, при менее высоком дифференциальном напряжении требуется в 4 раза меньшее изменение значения сопротивления между электродами 1, 2. Применение пикового детектора 14 йозволяет получить дополнительный эффект.25 Засчет изменения емкости конденсатора 16фильтра можно менять время задержки срабатывания устройства, что необходимо в автоматизированных системах управления технологических процессов,30(56) Авторское свидетельство СССРВ 1170282, кл. 6 01 Р 23/24, 1985.через токозадающий резистор к общей ши не и эмиттерам первого и второго транзисторов дифференциального усилителя, базы которых соединены соответственно с движком потенциометра и через второй делитель напряжения с анодом стабилит рона, подключенным также к базе транзистора генератора тока и через первый ограничительный резистор к первому источнику постоянного напряжения, соединенному также через второй 45 ограничительный резистор с коллекторомтранзисторного усилителя и через первый диод с источником переменного напряжения, подключенным также через первый делитель напряжения к первому измери тельному электроду, соединенному с базойтранзисторного детектора, коллектор которого подключен к фильтрующему конденсатору, базе транзисторного усилителя и коллектору первого транзистора диффе ренциэльного усилителя, при этом коллекторы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя через соответствующие резисторы нагрузки соединены с первым источником постоянного напряжения.