Устройство для регулирования положения границы раздела сред
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 1423988
Автор: Ступак
Текст
(51) 4 С 05 Р 9/12 ГОСУД АРСТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА ВИДЕТЕЛЬСТВ У ВТОРСКОМ вННЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производст"вом Института металлофизики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 9038 17, кл. С 05 0 9/12, 1981,Авторское свидетельство СССРВ 1265719, кл. С 05 0 9/12, 1985.Старостин А,Н, Импульсная техника.М.: Высшая школа, .1973, с. 32-33.Найдеров В.З. и др. Функциональные устройства на микросхемах./Пбдред. Найдерова В.З. М.: Радио исвязь 1985, с.115-132, рис. 4.8,4,12,Гольденберг Л.М. Импульсные уст- .ройства. М.: Радио и связь, 1981,с. 126-127.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД(57) Изобретение может быть использовано для поддержания уровня жидкости между двумя заданными значениями,Цель изобретения - повышение точности и расширение области примененияустройства. Для достижения цели устройство содержит генератор 1 линейно меняющегося напряжения, датчик 2уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, делитель 3 напряжения, компаратор 4, блоки 5, 6 сравнения, блок 7управления, задатчик 8 верхнего уроня, задатчик 9 нижнего уровня, атакже триггер 10, релейный элемент 11и исполнительное устройство 12.2 з.п. ф-лы. 3 ил,Изобретение 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 двухпозиционногорегулирования и других величин, измЕряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков,Цель изобретения - расширение области применения устройства путемобеспечения возможности регулирования при быстроменяющемся положенииграницы раздела сред и повьшение точности устройства.Возможность регулирования прибыстроменяющихся уровнях обеспечивается за счет повьппения частоты опро,са датчика уровня, повышение точности устройства обеспечивается за счетисключения перегрева элементов датчи.ка уровня, а также снижения величиныпотребляемой датчиком мощности.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства для регулирования положения границы раздела сред; на фиг,2,эпюры напряжений, поясняющие принципформирования импульсов управления;на фиг. 3 - эпюры напряжений, поясняющие работы устройства.дУстройство для регулирования положения границы раздела сред содержит генератор 1 линейно меняющегосянапряжения, выход которого через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементовкоторой является чувствительным элементом, и делитель 3 напряжения подключен к первому и второму входамкомпаратора 4, блоки 5, 6 сравнения,блок 7 управления, к входу которогоподключен выход компаратора 4, первый вход блока 5 и второй вход блока 6, задатчик 8 верхнего уровня,выход которого подсоединен к второмувходу блока 5, и задатчик 9 нижнегоуровня, выход которого подсоединен кпервому входу блока 6, а также последовательно соединенные триггер 10,релейный элемент 11 и исполнительныймеханизм 12, причем входы триггера 10 подк.чючены к выходам блоков 5, 6,первый выход блока 7 - к входам блокировки генератора 1 и задатчика 9,5второй выход - к входам запуска генератора 1 и задатчика 8, 9. Блок управления содержит формирователь 13импульсов, выход которого соединенс входом элемента 14 задержки и черезинвертор 15 - с первым входом элемента ИЛИ 6, второй вход которого подключен к первому входу формирователя 13 и входу блока 7, выход элемента 16 подсоединен к первому выходублока 7, выход элемента 14 - к еговторому выходу, а второй вход формирователя 13 - к шине. "Пуск". Блоки 5, 6сравнения содержат каждый последовательно соединенные элементы ИСКЛЮЧАЮ 1 цЕЕ ИЛИ 17, 18 и элементы И-НЕ 19, 20,причем первые входы элементов 17, 18соединены с первыми входами соответственно блоков 5, 6, их вторые входы -с вторыми входами соответственно элементов 19, 20 и блоков 5, 6, а выходэлементов 19, 20 подключен к выходусоответственно блоков 5, 6.Генератор 1 линейно меняющегосянапряжения может быть практическиреализован на основе интегральноготаймера КР 1006 ВИ 1, имеющего входыблокировки и запуска,Интегрирующую цепь датчика 2 уровня можно выполнить в зависимостиот типа чувствительного элемента наоснове НЬ-цепи или КС-цепи.Делитель 3 напряжения может быть,например, резистивным делителем выходного напряжения генератора 1,средняя точка которого подключенак входу компаратора 4,Блоки 5, 6 сравнения и блок 7 уп"равления могут быть конструктивно реализованы на известных микросхемах,причем формирователь 13 импульсов"блока 7 управления может быть выпол 45нен по схеме формирования прямоугольных импульсов из входного отрицательного перепада напряжения, а элемент14 задержки можно выполнить путем50 последовательного включения элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ,В качестве задатчиков 8, 9 можно применить регулируемые ждущие мультивибраторы, реализованные, например, на основе интегрального таймера 1(У 1006 ВИ 1, причем вход блокировки задатчика 8 верхнего уровня при этом;3) соединяют с положительным выводомисточника напряжения питания.Триггер 10 представляет собой симметричный асинхронный КБ-триггер, ко"торый может быть выполнен на логических элементах И-НЕ микросхем, например, серии К 155, причем вход триггера, подключенный к выходу блока 6,является его Я-входом, а вход, подключенный к выходу блока 5, - егоВ.-входом.В качестве релей.ого элемента 11можно применить любое электромагнитное реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющеекоммутационные группы с перекиднымиконтактами.Выбор исполнительного механизма 12определяется функциональным назначением регулятора, например, в случаерегулирования уровня криогенных жидкостей им может быть электрончгреватель, помещенныл в дьюар с хладагентом и электромагнитный клапан, служащий для сброса давления паров хладагента в атмосферу.Введение в устройство блока управления и делителя напряжения, выполнение их и эадатчиков верхнего и нижнего уровней соответствующим. образоми подключение к остальным элементамустройства предлагаемым образом позволило сформировать импульсы с длительностью, зависимой от величины регулируемого параметра, на начальномучастке линейно меняющегося напря"жения. Действительно, при прохождениичерез датчик уровня, выполненныйв виде интегрирующей цепи линейноПтменяющегося напряжения П (й)= --хна выходе цепи напряжения равно:ьц( й) = - - (-+е " -1),Пв С(1)игде П - максима ьная амплитуда импульса;р " длительность импульса;- постоянная времени интегрирующей цепи,а выходное напряжение делителя напряжения равно:П =1 с П = --- (2)1 с УСЬых Вхгде К - коэффициент передачи делителя напряжения.Всегда можно выбрать значения 1таким, чтобы напряжения Пц (С) иПц (С) в некоторый момент времени й 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 емени от О до с были т.еКроме того, значение коэффициентапере.ачи делителя напряжения можновыбрать и таким чтобы равенство н,.- Эпряжений Б(с) и П , (С) происходило в момент времени, например, С=С =ь,т.е, при значении времени, равномпостоянной времени интегрирующей цепи датчика уровня (фиг. 2). Очевидно,что для этого значения времени выражение (3) примет видК=- = 0,368,1(4)т,е. делитель напряжения будет ослаблять входное линейно меняющееся напряжение в данном случае в Г раз.Таким образом, предложенные вышеформулы позволяют сделать вывод овозможности формирования управляющихимпульсов на начальном участке линейно меняющегося входного напряжениядатчика, т.е, формирования импульсовс длительностью, равной постояннойвремени интегрирующей цепи датчикауровня, на начальном участке нелинейного выходного напряжения датчикауровня (фиг, 2) .Устройство для регулирования положения границы раздела сред, например,при регулировании уровня криогеннойжидкости и применении в качестве чувствительного элемента датчика уровнятермометра сопротивления, выполненного в виде стержня, на который намотана проволока с высоким температурнымкоэффициентом сопротивления, работа"ет следующим образом.При включении источника литанияустройства на выходе триггера 10устанавливается низкий уровень напряжения - "О" (устройство, формирующеенапряжение начальной установки триггера 10, на фиг, 1 не показано). Поступивший в момент времени С, на шину "Пуск" формирователя 13 блока 7управления сигнал управления (импульс отрицательной полярности) формирует на первом выходе блока 7 импульс положительной полярности, снимающий блокировку с генератора 1 изадатчика 9, и на втором выходе бло 1423988ка 7 - с некоторой задержкойдостаточной для,снятия блокировкис генератора 1 и задатчика 9, им-.пульс запуска отрицательной поляр 5ности, поступающий на входи генера,тора 1 и задатчиков 8, 9 (фиг, 3Е , Е,; -), н результате чегов момент времени 1 генератор 1 начинает генерировать импульс линейноменяющегося напряжения П 6, а задатчики 8 и 9 формируют импульсы положительной полярности с длительностями 2 н и с, равными постоянным времени датчика 2 уроння при достиженииуровнем раздела сред соответственноверхнего и нижнего пределов регулирования (Фиг. 3, К , К , Б , 1), Импульс линейно нарастающего напряже"ния, пройдя через датчик 2 уровняи делитель 3 напряжения, с соответствующими амплитудами гга,г(.) и(ПВьк, определяемыми постояннойвремени датчика 2, которая прямо зависит от сопротинления резистивного Гбчувствительного элемента входящегов состав датчика 2, и коэффициентапередачи 1 делителя 3, поступает навходы компаратора 4, сравнивающегоамплитудные значения Пц, и ЗО Пвьсх (С), пРичем на ньгходе компаратора 4 всегда присутствует высокий уровень напряжения - "1" при условииП (1)Бььг (:)Поскольку при пустом регулируемомсосуде сопротивление чувствительногоэлемента максимально, то и постояннаявремениинтегрирующей цепи макси,маггьна, следовательно, согласно фор;- муле (1), задержка выходного напряже"ния датчика 2 уровня О,максимальна и н некоторый момент временидлительность выходного импульса3компаратора 4 превышает длительностьь выходного импульса задатчика 9 нижнего уровня, в результате чего блок 6сравнения формирует на своем выходеуровень "О" (Фиг. З,К,Ея,Е 31), который приводит к опрокидыванию триг- гера 10 и установке на его выходеуровня "1" (фиг. 3, Е; :з), в ре.зультате чего "срабатынаег релейныйэлемент 11 и исполнительный механизмначинает. подачу жидкости н регулируе55мый сосуд (в случае применения н ка." честве жидкости хладагента релейный элемент 11 замыкает цепь электромагнитного клапана и включает нагрева". тель, в результате чего давление криогенной жидкости н дьюаре повьпггается и она начинает по трубопроводу пос.тупать н регулируемый с.осуд). В мо. мент времени, когда условие (5) нарушается, на выходе компаратора 4 устанавливается уровень 0", н результате чего на первом выходе блока 7 (на выходе элемента ПИ 16) устанавливается также уровень "0", работа генератора 1 блокируется, и его нггходное напряжение падает до нуля(фиг ф 39 5 кдд 86(Х-2 З 0 9 4) Р а установивгшгйся на выходе блока 6 сравнения уровень не меняет состояние триггера 10 (Фиг. . К, Ки жидкость продолжает поступать н резернуар. По отрицательному перепаду ныходного напряжения Е, компаратора 4 формирователь 13 формирует на выходах блока 7 импульс, снимающий блокировку с генератора 1, и за - пускающий импульс, .н результате чего генератор 1 в момент времени надает генерировать очередной импульс линейно меняющегося напряжения. По мере повышения уровня жидкости н регулируемом сосуде сопротивление чувствительного элемента падает, постоянная времениинтегрирующей цепи 2 уменьшается. и в некоторый момент времени окажется что 7=при этом формироваггие имггульсов отрицательной полярности на выходе блока 6 прекратится, ьо состояние триггера 10 останется прежним, а формирование выходных импульсов задатчика 9 будет срываться совместно с формированием выходных импульссв генератора 1 в моменты времени, когда нарушается условие (5) (фиг.З, К:г, Бу Пьх ОярхЕ К; 5-С) При превышении в не" который момент времени с. уровнем жидкости верхнего предела уровня регулирования постоянная времени интегрирующей цепи 2 становится меньше длительности импульса задатчика 8, и блок 5 сравнения Формирует в момент времени , импульс 0, который опрокидынает триггер 10 и нулевое состояние (Фиг., 3, К К, Е , Ет . 3)н результате чего релейный элемент 11 отключает исполнительный механизм 12и подача жидкости прекращается.По мере испарения хладагента и снижения его уровня постоянная времени интегрирующей цепи 2 возрастает, в некоторый Юггент времени она становится1 ц 2 цсч 8ратор подключен к первому входу одного и второму входу другого блоковсравнения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиустройства и расширения области егоприменения путем обеспечения нозможности регулирования при быстроменяюще.ся положении границы раздела сред,в него введены блок управления и делитель напряжения, подключенный своим входом к выходу генератора линейно меняющегося напряжения, а выхоцом - к второму входу компаратора,выход которого соединен с входом блока управления, первый выход которогоподключен к входам блокировки генератора линейно меняющегося напряженияи задатчика нижнего уровня, второйвыход - к входам запуска генераторалинейно меняющегося напряжения изадатчиков верхнего и нижнего уровней, а выходы задатчиков верхнего инижнего уровней соединены соответственно с вторым входом одного и первым входом другого блоков сравнения,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит элемент задержки, атакже последовательно соединенныеформирователь импульсов, инвертор иэлемент ИЛИ, второй вход которогоподключен к входу формирователя импульсов и входу блока управления,выход элемента ИЛИ соединен с первымвыходом блока управления, выход элемента задержки подключен к его второму выходу, а вход - к выходу формирователя импульсов,3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что задатчикиверхнего и нижнего уровней выполненыв виде ждущих мультивибраторов. больше длительности выходного импульса 8 задатчика 8, но состояние триггера 10 при этом не изменяется и только при снижении уровня жидкости ниже нижнего предела регулирова 5 ния, т.е. при условии, начиннают повторяться описанные процессы для периода времейи с.В случае применения датчиков, параметры которых, зависящие от уровня жидкости, увеличиваются по мере повышения уровня, например, емкостных для диэлектрических жидкостей, работа устройства не отличается от описанной вьппе для резистивного датчика, за исключением того, что в начальный момент (при пустом сосуде) постоянная времениинтегрирующейлцепи датчика 2 минимальна и повышается по мере повышения уровня жидкости, что требует лишь изменения длительностей импульсов задатчиков 8, 9 с тем условием, что 25Формула изобретения 1. Устройство для регулированияположения границы раздела сред,содержащее датчик уровня, выполненсный в виде интегрирующей цепи, одиниз элементов которой является чувствительным элементом, генератор линейно меняющегося напряжения, подключенный выходом к входу датчика уровня,компаратор, первый вход которого подЭ 5соединен к выходу датчика уровня,задатчики верхнего и нижнего уровня,два блока сравнения и последовательно соединенные триггер, релейный эле 40мент и исполнительный механизм приУфчем входы триггера связаны с выходами блоков сравнения, а выход компаг
СмотретьЗаявка
4198786, 23.02.1987
ОПЫТНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО С ОПЫТНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ ИНСТИТУТА МЕТАЛЛОФИЗИКИ АН УССР
СТУПАК ВАЛЕРИЙ СТЕПАНОВИЧ
МПК / Метки
МПК: G05D 9/12
Метки: границы, положения, раздела, сред
Опубликовано: 15.09.1988
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-1423988-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-polozheniya-granicy-razdela-sred.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для регулирования положения границы раздела сред</a>
Предыдущий патент: Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред
Следующий патент: Устройство для регулирования тепловой мощности системы отопления
Случайный патент: Всасывающий клапан