Многоканальный сигнализатор уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ КРЕСПУБЛИН Р 1)5 С 01 Г 23/26 ЕНИЯ ОБР ЕЛЬСТ Н АВТОРСКОЬИГ ельюоньных Бюл. Р 8 ич (088.8) с е житсигтльство СССР23/26, 1985.ство СССР23/26, 1983.ГНАЛИЗАТОР видет 01 Г цдетел О Р НЫЛ Сем 3. вают Каж- всттель ост Ж И) г 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ(21) 4441677/ (22) 15.06.88 (46) 15.05.91. (72). О,Н.Мацке (53) 68 .1 28.6 (56) Авторское В 1303834, кл.Авторское с Р 1143983, кл. (54) МНОГОКАНАЛ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретен вано для беско е может быть использотактного контроля и.801649293 А 1 сигнализации наполнения сосудов жидкостью до заданного уровня. Ц изобретения является упрощение к струкции н расширение Функционал возможностей. Сигнализатор содер выносные датчики 1 а-и и блок 2 налнзацни, который соединен с да чиками 1 ап двухпроводным кабел Выносные датчики 1 ап устанавли на контролируемых сосудах 4 ап, дый датчик содержит емкостный чу вительный элемент 5, преобразова б, элемент 7 нагрузки, диодный м1649293 8. Последовательно с элементом 7 нагрузки может быть включен индикатор9. Емкостный чувствительный элемент5 содержит электроды 5 а, 5 Ь. Входыдиодного моста 8 соединены с жилами1 О, 11 кабеля 3 связи, Блок 2 сигнализации содержит исполнительный элемент 12 источник 13 постоянногонапряжения питания. Выносные датчикиформируют сигналы о наличии или оботсутствии жидкости на заданном уровИзобретение относится к устройствам измерения и контроля уровня жидкости и может быть использовано для, бесконтактного контроля и сигнализации наполнения сосудов жидкостью до заданного уровня.11 ель изобретения - упрощение сигнализатора и расширение области применения.На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого сигнализатора; на фиг.2 - функциональная схема выносного датчика; на фиг.З - функциональная схема блока сигнализави 1 на фиг.4 - временные диаграммы работы сигнализатора.Сигнализатор (фиг.1) содержит выносные датчики 1 ап и блок 2 сигнализации, который соединен с датчиками 1 ап двухпроводным кабелем 3. Выносные датчики 1 ап устанавливают на контролируемых сосудах 4 ап (на" пример, на стеклянных бутьлках).,40 , Каждый датчик 1 содержит емкостный чувствительный элемент 5, преобразователь 6, элемент 7 нагрузки, диодный мост 8. Последовательно с элементом 7 нагрузки может быть включен индикатор 9 (например, светодиод). Емкостный чувствительный элемент 5 содержит - электроды 5 а, 5 б образующие конденсатор, емкость (Сх) которого изменяется при изменении уровня50 ,жидкости, в частности воды, в сосуде 4. Электрод 6 б может отсутствовать, при этом изменение емкости электрода 5 а происходит эа счет изменения электрического поля около него при изменении уровня жидкости в сосуде 4, Электроды 5 а, 5 б соединены с выводами преобразователя 6. Шины питания ней в виде уровней постоянного тока, которые передаются по двухпроводному кабелю связи, служащему одновременно и для подачи питания на выносные датчики, а в центральном блоке сигнали зации эти сигналы выделяются при помощи датчика тока, Применение выносных датчиков исключает влияние паразитных емкостей линии связи на работу сигнализатора и упрощает конструкцию. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. преобразователя 6 соединень с выходами диодного моста 8, входы которого соединены с жилами 1 О и 11 кабеля 3 связи. Наличие диодного мостапозволяет подключать датчики к кабе"лю связи без соблюдения полярности,что упрощает монтаж системы. Выходпреобразователя через элемент 7 нагрузки н индикатор 9 соединен содним кз выводов питания преобразователя 6.Блок 2 сигнализации содержит исполнительный элемент 1 2, источник 13постоянного напряжения питания и резистор 14, служащий датчиком тока.Жила 1 О. кабеля 3 соединена с однимполюсом источника 13 питания, жила11 соединена с входом исполнительногоустройства 12 и через резистор 14 сдругим полюсом источника 1 3,Преобразователь (фиг.2) содержитинверторы 1 5"17, которые совместнос резистором 1 8 и конденсатором 19образуот генератор импульсов, инверторы 20 и 21, которые образуют элемент задержки, 0-триггер 22 и резистор 23. К выходу триггера 22 можетбыть подключен инвертор 24 (для умо"щения выхода). Между выходами питания преобразователя 6 может бытьвключен конденсатор 25 фильтра, ана входе инвертора 20 - резистор 26(для увеличения и регулирования задержки).Вход преобразователя 6, соединенный с электродом 5 а, подключен кВ-входу триггера 22. Выход инверторь17, являющийся выходом генератора импульсов, соединен через элемент задержки на резисторе 26 и инверторах 20 и 21 с С"входом триггера 226492936 5и через резистор 23 - с 0"входомтриггера 22. Выводы питания триггера22 и всех ннверторов соединены с выходами днодного моста 8. Выход триг"гера 22 соединен через элемент 7нагрузки с одним нз выводов питаниятриггера 22. К одному из выводов питания триггера 22 подключен электрод5 б.,Преобразователь 6 может быть выполнен на микросхемах со структурнымКМОП серий К 176, К 561, что обеспечивает малое потребление тока и хорошее согласование емкостного чувствительного элемента 5 с 0-входом триггера 22.Исполнительное устройства 1 2(фнг.З) содержит генератор импульсовзвуковой частоты на инверторах 27 и28, резисторе 29 и конденсаторе 30,транзисторы 31 и 32, динамическуюголовку 33, резисторы 34 и 35. Входисполнительного устройства 12 соединен через резистор 35 с базой тран 1зистора 32, эмиттер которого соединен с одним полюсом источника 13, аколлектор соединен с эмиттером транзистора 31, база которого соединеначерез резистор 34 с выходом генератора импульсов на инверторах 27 и28, а коллектор соединен через динамическую головку 33 с другим полюсомисточника 3,Сигиалиэатор работает следующимобразомВ исходном состоянии (Фиг.4),когда сосуды 4 ап не заполнены жидкостью (водой), емкость Сх чувствительных элементов 5 мала. Импульсыс выхода инвертора 17 поступают через резистор 23 на 0-вход триггера22, а через резистор 26 и элементзадержки на инверторах 20 и 2на С-вход триггера 22. При малой емкости,Сх задержка импульсов в цепи0-входа меньше задержки, созданнойинверторами 20 и 21 в цепи С-входа,поэтому к моменту прихода на С-входположительного Фронта импульса на0-входе устанавливается уровень ,в результате чего триггер 22 включается в состояние "1". При этом черезэлееент 7 нагрузки и индикатор 9 токне протекает, т,е. выносной датчиквыключен. При малом токе в кабеле3 связи напряжение на резисторе 14блока 2 сигнализации мало, поэтомутранзистора 32 исполнительного устрайства 12 закрыт и динамическая головка 33 выключена - звуковой сигналотсутствует.Прн наполнении одного или несколькнх сосудов 4 ап выше заданногоуровня емкость Сх емкостного чувствительного элемента 5 соответствующего выносного датчика 2 ап возрасО тает.При увеличенной емкости Сх, подключенной к 0-входу триггера 22,появление уровня" на 0-вхоце будет задержано по отношению к положительному Фронту импульса на С-входетриггера 22, поэтому триггер 22переключается в состояние "0". Приэтом через элемент 7 нагрузки и индикатор 9 потечет ток, что вызовет20 увеличение тока в кабеле 3. При повышенном токе в кабеле 3 связи напряжение на резисторе 4 блока 2 сигнализации достигает такой величины,при которой транзистор 32 нсполни 25 тельного устройства2 открывается.Импульсы звуковой частоты с генератора на инверторах 27 и 28, поступающие через резистор 34 на базутранзистора 31, переключают послед 30 ний н динамическая головка 33 подаетзвуковой сигнал. Па индикаторам 9соответствующих выносных датчиковап или непосредственно по сосудам4 ап определяют, в каких сосудах354 ап уровень щцкостн достиг заданного уровня. Блок 2 сигнализации выключается при удалении наполненногососуда 4 ап,Величина задержки сигнала на 040 входе триггера 22 определяется произведением 323 (Сх+Со), где Со - емкость 0-входа. При высокоомном 0-входе триггера 22 задержка может бытьдостаточно большой при малых значе 45 ниях Сх+Со. Это позволяет получитьвысокую чувствительность выносногодатчикапри малой площади электроФдов 5 а, 56 и при неплотном иэ прилегаиии к поверхности сосуда 4, что упро 50 щает конструкцию и эксплуатацию вы"носных датчиков 1 а-п. Чувствительность преобразователя можно отрегулировать при помощи резистора 26, который образует совместно с входной ем 55 костью инвертора 20 регУлиРУемуюВС-цепь задержки.Дпя четкой работы блока 2 сигнализации необходимо, чтобы суммарный оток, потребляемый в исходном состоя 1649293нии всеми выносными датчиками 1 а"1 и,бып меньше тока срабатывания одногодатчика. При применении в преобразователе 6 микросхем со структуройКИОП такое соотношение токов легкодостижимо. Это позволяет, н частности, подключать к блоку 2 сигнализациипараллельно значительное количество. выносных датчиков. 10Применение выносных датчиков,скгналаин срабатывания которых явля- .ется увеличение тока в цепях питания, позволяет применить дпя монтажаснгнализаторов простейший двухпроводной кабель, разнести датчики одинот другого н от блока сигнализациина значительные расстояния, подклю-.чить к центральному блоку сигнализащйн большое количество датчиков, исключщть влияние еикости линий связина работу снгналиэатора. Все этоупрощает овструкцаю сигкализатора,его монтаж иа месте эксплуатации,расеюряет его эксплуатационные возмоэаостн. Исклвчфнве влияния емкостей соедкщнтелъеюх лений позволяетпоеыснтв чувствщтельность датчиков,в резувтате чего возникает воэможность применять датчики с иалыин размераюв электродов, а также осуществить контрою уровня аадкости прнмаак нзменеавях контролируемойемкоста, например прш контроле уровнядщсммллнрованной Воды В стеклянных 35бутылях, без применения погружаемыхв воду электродов, нарушающих чистоту н стерильность воды. Формула изобретения 401,Многоканальный сигнализаторуровня жидкости, содержащий выносныедатчики с еикостными чувствительными элементами, соединенными через кабель связи с блоком сигнализации, содержащим источник постоянного напряжения питания и исполнительное устройство, подключенное к ныходам источника питания, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью упрощения и расширения области применения, в блок сигнализации введен резистор- датчик тока, а н каждый ныносной датчик введены преобразователь, диодный мост, элемент нагрузки, причем входы преобразователя соединены с емкостным чувствительным элементом, входы питания преобразователя включены в дна"1гональ диодного моста, другая диагорналь которого подключена к жилам двухпроводного кабеля, одна из жнл которого соединена с первым выходом источника питания блока сигнализации, а другая " с нходом исполнительного устройства блока сигнализации и через резистор-датчик тока с вторым выходом источника питания блока сигнализации, при этом выход преобразователя каждо". го датчика подключен через последовательно соединенные элемент нагрузки и световой индикатор к одному из входон питания преобразователя.2.Сигнализатор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я теи, что преобразо" ватель выносного датчика выполнен в виде В-триггера, генератора импульсов, выход которого через элемент задержки подключен к С-входу 0-триггера и через резистор " к 0-входу 11-триггера и к первому электроду емкостного" чувствительного элемента, второй электрод которого подключен к входу яНоль питания Ь-триггера, инверсный выход которого подключен ,к элементу нагрузки.1649293 ЬХ 1 8 Х. Заказ 1513 Тираж 429 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ри ГКНТ СС онзводственно-издательский комбинат "Патен г. Ужгород, ул. Гагарина,Составитель А.ПротопоповРедактор С.Лисина Техред М,Дидык Корректор Н.Ревска