Сигнализатор изменения состава жидкости

ПЛ: . ОПИСА ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,2 с присоединением заявки М 01 К 27/02 Государственный комитет СССР по, делам изобретений и открытий(54 ) СИГНАЛИЗАТОР ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА жидКОСти Изобретение относится к устройствам для контроля составов жидких средпо изменению их физических характе-ристик.Известны применяемые для контроляфизических параметров сред регенеративные сигнализаторы типа электронных реле )11,Недостатком известных приборов является то, что при монотонном измене-нии электрических параметров средыот ее заданного (исходного) значенияэти сигнализаторы регистрируют только одностороннее предельное изменение этого электрического параметра15средЫ; либо меньше, либо больше за-данного значения.Однако в ряде химических произ-,водств в технологическом процессевозникает необходимость контроля не 20одного, а двух предельных значенийэлектрического параметра, одно иэ которых больше, а другое меньше заданного значения. Так,.при эксплуатациидвухмембранных насосов-дозаторов было установлено, что дистанционныйконтроль исправности насосов целесообразно вести, контролируя целост.ность разделительных мембран путемпроверки чистоты разделительной жид 2.кости и скопления в мембранной полости газов. Поскольку при повреждении мембран в разделительную жидкость могут поступать как газы ( воздух) и ор" ганические среды (гидроприводная жидкость),так и технологические растворы кислот, солей и щелочей,то применяемый прибор должен обеспечить регистрацию и тех и других сред(2).В нефтехимии необходим контроль накопления в вода как нефтепродуктов так и кислот и щелочей.Существует потребность в приборе для аналитического контроля концент.рации отдельных компонентов в растворе путем регистрации отклонения концентрации от среднего (исходного) значения,Известен прИбор, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи которого включен. контактный двухэлектродный датчик, соединенный с усилителем и содержащий иа выходе индикаторное устройство 3 . При изменении физических свойствраствора будет изменяться коэффициентпередачи радиочастотного сигнала свыхода датчика на вход усилителя. Придостижении пороговой величины обрат(2) ной связи антоколебания в системеусилитель-датчик-усилитель сорвутся, что будет зарегистрировано индикатором. Регулировкой настройки усилите,ля (регулируемая дополнительная цепьотрицательной обратной связи) можнов данном приборе изменять предельные 5значения физического параметра, прикоторых будет происходитьсрыв автоколебаний,.Недостатком этого прибора является монотонное изменение коэффициента 1 Опередачи напряжения через датчик одновременно с монотонными изменениямиэлектрических свойств жидкости вячейке. Поэтому прибор невозможноприменить для контроля, например, 15разделительной жидкости в двухмембранных насосах,Цель изобретения - расширение диапазона измерений и создание сигнали.затора изменения состава, жидкости,щобеспечивающего без дополнительных перестроек регистрацию двух предельныхрастворов, концентрация компонентовв которых больше и меньше концентрации их в исходном составе.Поставленная цель достигается тем,что в датчик введен дополнительныйэлектрод, подключенный к нулевой шинеавтогенератора, а два других электрода соединенысоответственно с входоми выходом усилителя через последовательно подключенные к электродам рези сторы.Сигнализатор выполнен в виде полу"проводникового вторичного блока и цепи.обратной связи с датчиком (преоб- . 35разователем) контролируемого параметра, включенньм в эту цепь.На фиг. 1 показана структурная схе,ма сигнализатора. В выражении (1) величины Е и ЕЭ; являются некоторой функцией от удельной " ""электропроводности жидкости и опреде= ляются как конструктивными параметрами электродной части датчика, так иэлектрохимическими процессами, протекающими в жидкости на границе фметалл электрода-растворфф. Различный характер электродных электрохимическихпроцессов для каждой из жидкостей,а также для различных металлов и видаих обработки не позволяет однозначнорасчетным путем определить эту зависи"мость, с тем,чтобы в расчетной форму-.ле (1) вместо межэлектродных импедансов"использовать конструктивные пара.60метры"датчика и значения удельной " -электрбнроводности жидкости. Поэтомузначениями эи 2 э.кнаходят экспериментально для реального макета датчикаи среды 65 4Вторичный блок содержит индикатор 1, усилитель 2, источник питания 3, В цепь обратной связи входят датчик 4 и линии связи 5.В качестве датчика использована трехэлектродная электролитическая ячейка, на входе и выходе которой к двум потенциалонесущим электродам под- ключены дополнительные элементы в виде импедансов с сосредоточенными параметрами (например, резисторы). Другие концы резисторов соединены линиями связи с усилителем. Корпус датчика (третий электрод) через экран линий связи соединен с шиной нулевого потенциала вторичного блока (заземлен) . На фиг. 2 показана эквивалентная схема датчика с дополнительными элементами, а также те элементы усилителя, которые участвуют в формировании зависймости коэффициента передачи датчика (распределенные импедансы линий связи для упрощения расчетов опущены). ПриНяты следующие обозначения: 2 вх,цс новых,ус - модули входных и вы-, ходных импедансов усилителя;вых ус выходное напряженке усилителя;Е до - дополнительные элементы, вводимые в цепь на входе и вы-, ходе датчика;2 э.и э - распределенные импедансы жидкости в промежутках электрод-корпус и фэлектрод-электродф (модульные значения).; Э 1 и Э 2 - потенциалонесущие электроды;К. - корпус датчика (третий электрод) .Коэффициент передачи такой цепи определяется зависимостью: Введение на,входе и выходе датчика дополнительных элементов позволяет получить при определенных значени- яхт иЕ максимальный коэффициент передачи цепи обратной связи с датчиком контролируемого параметра в ней, При однОвременном изменении межэлектродных импедансов (увеличении их или уменьшении) общий коэффициент передачи цепи падает.Математический анализ выражения (1) позволил получить функциональную зависимость между величинами Едо и параметрами датчика и измерительной схемы при максимальном значении коэффициента передачи цепи:661316 6 20 5На фиг, 3 изображены расчетные графики, характеризующие зависимость коэффициента передачи от величины импеданса межэлектродного промежутка для датчика - прототипа 3 (кривая а) и для описанного датчика с дополнительными элементами (кривая б) . 5Различие графиковзависимости при использовании датчика описанной конструкции позволяет реализовать в предложенном сигнализаторе (в отличие от прототипа) регистрацию отклонений 10 состава раствора от исходного состава. Это осуществляется выбором такого коэффициента передачи усилителя, при котором на растворе исходного состава (коэффициент передачи датчи-. ка максимален) соблюдались условия самовозбуждения усилителя, а при изменении состава автоколебания в замкнутой системе усилитель-датчик-усилитель срывались.Настройка сигнализатора на среды, в которых необходимо обеспечить мак.симальный коэффициент передачи датчика, производится подключением на входе и выходе датчика дополнительных элементов, величина которых определяется из зависимости (2). При этом расчете в предлагаемую формулу подставляются значения межэлектродных импедансов, измеренные на конкретном макете датчика и растворе заданного 30 состава.На фиг. 4 показаны три зависимости коэффициента передачи от удельной электропроводности измеряемой среды, экспериментально определенные для 35 трех различных сигнализаторов, предназначавшихся для контроля дистиллята (СПМ-Н), конденсата водяного пара (СИС-К) и сбросной воды (СИС-В) в системе промышленной канализации, Все 40 три прибора имели идентичную конструкцию датчиков и усилительных устройствНастройка приборов на разные исходные среды производилась выборомЕ я(в дан.ном случае, резисторов), а регистра ция пороговых сред - выбором соответствующего коэффициента усиления каж-, дого устройства по одному из растворов с предельным составом, при котором коэффициент передачи цепи с датчиком имел более высокое значение.На фиг, 5 представлена электрйческая схема усилителя, индикатора и ис" точника питания сигнализатора, Усили" тель собран на транзисторах Т 1-. Т, индикатор - на транзисторе Т 4, в коллекторную цепь которого включено реле Р 1, Источник питания - на диодах Д - Д а стабилизация напряжения пи 1 фтания осуществляется стабилитроном Д 1 60На фиг. 6 показана конструкция датчика (преобразователя). В корпусе 6 датчика закреплены дваизолированных от него электрода 7.,Внутрь электродов вставлены штыри 8,к которым припаяны резисторы 9 (дополнительные элементы) и последова"тельно с резисторами кабельный вывод 10. Уплотнение, кабеля с корпусомдатчика выполнено с помощью прокладки 11 и гайки 12. Кабельный выводоканчивается разъемом 13.Датчик предварительно настроенныйна среду номинального состава и предельные растворы, работает следующимобразом,При нахождении электродной частидатчика в среде. с номинальным составом (цепь обратной связи замкнута)усилитель превращается в генератор ссамовозбуждением (т.е. выполняютсяусловия самовозбуждения). В этом случае выходной сигнал с эмиттера транзистора Т через емкость С, датчики емкость С 2 поступает на вход усилителя (базу транзистора Т ) и поддер Фживает автоколебания в системе усилитель-датчик-усилительфф, При этомотрицательные импульсы с коллекторатранзистора Т через диод Д поступают на базу транзистора Т(. Транзистор Т 4 открывается и реле Р 1, включенное в его коллекторную цепь,срабатывает,переключая коммутируювже контакты цепи сигнализации, Положительныеимпульсы с коллектора транзистора Т 3через диод Д проходят на общую шинуприбора (землю),а отрицательный потенциал на базе транзистора Т 4 в это время поддерживается за счет заряда,накопленного емкостью Со .При появлении в электродной зонедатчика сред, отличающихся по своему составу от номинального (например,вследствие скопления у электродоввоздуха, органических жидкостей илипримесей кислот, солей или щелочей)происходит изменение межэлектродныхимпедансов датчика, а его коэффициент передачи уменьшается по сравнению с настроечным значением (какпоказано графически на кривойЗ фиг. 3),В этом случае нарушаются условия самовозбуждения в усилителе и автоколебания в сйстеме срываются. При этомзакрывается транзистор Т 4, а реле Р,переключает цепь сигнализации.Формула изобретенияСигнализатор изменения состава жидкости, выполненный в виде автогенератора, в цепь обратной связи котороговключен контактный двухэлектродныйдатчик, соеднненный с усилителем и содержащий на вЫходе индикаторное устройство, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазона изменений состава контролируемой среды,датчик содержит дополнительный электрод, подключенный к нулевой шине автогенератора, а два других электродасоединены соответственно со входом ивыходом усилителя через последовательно подключенные к электродам резисторы."Е(игигг/ 7Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин. М-Л 1966. 2. ния3кл,661316 Уиг, 4 К дааиюу Составитель В. МТех е И.асталош ковКоррект Лаза ов Подписное 8 ТцНИИПИ Государпо делам иэ113035 Москва Заказ 2429/3 4 иал ППП ффПатентфф, г. Ужгород У оектн Ре акто Т. 0 ловс раж 1089твенного комитета СССРбретений и открытийЖ Ра ская наб.