Поплавковый индуктивный уровнемер

О П И С А Н И Е916995ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиинСоциалистичесиинРеснубиии)М. Кл.6 01 Г 23/10 дарстюньй кфинте СССР атаннФ о дала убликовано 30. 03. 82. Бюллетень ЗЧю 1 ата опубликования описания 30. 03. 82 ДК 681. 128.(72) Автор изобретени мховас"р " 1) Заявител аганрогский р ий ин 54) ПОПЛАВКОВЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ УРОВНЕМЕ Изобретение относи ся к приборо стройствам к в технологиннно ккост О ше ль изобретен о ости данного указ ат еля является сравнит ель. Недоста ровня жидкости о низкая чувст ящая при метро роля к значитНаиболее бли вительнасть, привовых диапазонах кон- .ельным погрешн остям,эким к предлагаемомусущности является. по техническоипоплавковый инд ивныи уровнемер строению, а име У о троля уровня жид ических сосудах.Известен указатель уровня жидко" сти в сосудах, содержащий стальной щариковый поплавок, перемещающийся в соответствии с изменением уровня относительно двух индуктивных катушек, дифференциально включенных в мост переменного тока, причем с целью повышения чувствительности та из катушек, по оси которой перемещается поплавок, выполнена с переменным по высоте числом витков 111. содержащий преобразователь линейно-го перемещения с поплавковым чувствительным элементом и неподвижно закрепленными Х-образными магнитопроводами, на которых размещены обмотки, и измерительный преобразователь 1.21.Недостатком известного устройства является низкая точность при больших диапазонах измерения, которая определяется расстоянием между Х-образными сердечниками Указанная цель достигается тем, что в поплавковый индуктивный уровнемер, содержащий преобразователь линейных перемещений с поплавковым чувствительным элементом и неподвижно закрепленными.магнитопроводами, на которых размещены обмотки возбуждения, соединенные между собой согласно и подключенные к источнику возбуждения, и измерительные обмотки, соединенные между собой встречно-после довательно и подключенные к измерительному преобразователю, введен дополнительный источник возбуждения с другой частотой, имеющий два выхода, напряжения на которых сдвинутына 90 друг относительно друга, аепреобразователь линейных перемещений выполнен в виде гладкого ферромагнитного стержня, охваченного поплав ком с короткозамкнутым витком, на 16 разных сторонах стержня закреплены Ш-образные магнитопроводы так, что каждый крайний стержень одного магнитопровода расположен против паза противоположного магнитопровода, а И на средние стержни насажены дополнительные обмотки, соединенные встречно-последовательно в пределах каждого ряда и подключенные к выходам до.-. полнительного источника возбуждения, 211 На фиг. 1 представлена конструкция преобразователя линейных перемещений, на фиг. 2 - чувствительный элемент датчика - короткозамкнутый металли- д ческий виток, закрепленный на поплавковом стакане, на фиг. 3 - действующий участок преобразователя, на фиг. 4 - характеристики действующего участка преобразователя, на фиг.5- з блок-схема поплавкового индуктивного уровнемера.Уровнемер содержит индуктивный преобразователь линейных перемещений (фиг. 1) с подвижным короткозамкнутым витком 1, свободно перемещающимся по гладкому стержню 2, 2,и Ш-.образных магнитопроводов .3, расположенных в шахматном порядке по обе стороны от стержня 2 (по и магнитонроводов на каждой стороне) и образующих , между собственными сердечниками и стержнем 2 воздушные зазоры, через которые свободно. проходит виток 1. На средние сердечники каждого магнитопровода одеты согласно включеиныв обмотки возбуждения 4, подключенные к источнику 01 а на крайние - встречно включенные измерительные обмотки 5 (фиг. 3). Кроме того, на средние сердечники каждого Ш-образного магЯ нитопровода насажены дополнительные обмотки 6 и 7, включенные встречно, причем дополнительные обмотки 6 под" ключены к источнику напряжения 0, сдвинутому по фазе на 90 относительно ффФнапряжения Оу, .подводимого к дополнительным обмоткам 7. Пакеты Ш"образных пластин скреплены между собой немагнйтными металлическими у голками 8.Элементом, воспринимающим уровень жидкости, является поплавок 9, выполненный в форме двухстенного стакана 1 О (фиг. 2) иэ непроводящего, устойчивого к истиранию материала (например, нолиэтилентерефталата), к которому сверху прикреплен виток 1, выполненный из легкого и высокопроводящего материала (например, алюминия).ЭДС в каждых близлежащих вторичных обмотках, находящихся по разным сторонам гладкого стержня, должны совпадать по фазе, а поскольку ЭДС вторичных обмоток одного магнитопровода противофазны, то и ЭДС в близлежащих вторичных обмотках соседних магнитопроводов должны быть противофазны. Это реализуется, в частности, согласным соединением всех первичных обмоток (чтобы потоки через виток, обусловленные МДС, разграниченными гладким стержнем, совпадали по направлению) и встречным соединением всех вторичных обмоток.Так как магнитный поток отдельной обмотки возбуждения практически полностью замыкается в пределах соб- Фственного пакета Ш-образных пластин (Ш-образные звенья скреплены мвкду собой немагнитным стержнем или уголком), то при отсутствии витка вблизи пакета результирующая ЭДС вторичных обмоток, размещенных на крайних сердечниках такого пакета, равняется нулю. Для участка, в зоне которого находится виток 1 (фиг. 3), зависимость выходного напряжения от перемещения витка для отдельного Ш-образного звена линейна лишь при малых смещениях витка относительно геометрической оси пакета, а дальше носит нелинейный характер (пунктирные линии на фиг. 4). Однако суммирование ЭДС в близлежащих вторичных обмотках противоположных пакетов дает линейную результирующую характеристику датчика (сплошные линии на фиг. 4).Преобразователь линейных перемещений 11 (фиг. 5) подключен своими измерительными обмотками к измерительному преобразователю 12, который обеспечивает последовательный опрос измерительных обмоток, подсчет количества магнитопроводов, погруженных в жидкость, и измерение результирующего напряжения на измерительных916995 6кого стержня, а 0" расположенныесправа от стержня. Размеры сердечников и пазов Ш-образных магнитопрово. дов выбраны так, что каждый крайний5 сердечник расположен против равногоему по ширине паза противоположногомагнитопровода (фиг. 2). Таким образом дополнительные обмотки создают слабое распределение в простран стве, однозначно меняющееся поле (поток каждого сердечника Ш-образногомагнитопровода отстает или опережаетпо фазе поток предыдущего или последуюцего противолежащего магнитопровода на 98), т,е, бегущее поле. Слабое бегущее поле будет порождать небольшую электромагнитную силу, дей"ствующую на виток, сдвигая его отположения равновесия на незначитель ное расстояние, что позволит однозначно определить его местонахакдение. Если при создании бегущего полявиток приподнимается нац уровнемжидкости и при этом напряжение увели чивается, это означает, что витокнаходится на участке магнитопровода, соответствующем восходящему участку характеристики, если же напряжение падает виток находится на спа дающем участке характеристики.Если при предварительном опросешаговый переключатель нигде не остановится (виток в центре одного изсредних сердечников), то необходимодополнительным полем сдвинуть витоки по показанию счетчика импульсовопределить уровень жидкости.Наводки и помехи дополнительногополя, отличающиеся по частоте отос 4 а новного, легко устраняются соответствующими фильтрами, которые ставятся на входе вольтметра.Таким образом высота контролиру-емого уровня определяется числом по"4 ступивших на шаговый переключательимпульсов и показаниями вольтметра18, что обеспечивает непрерывное измерение уровня по всему диапазонуизмерения, высокую точность измерения при изменении уровня в пределах 50одного магнитопровода и исключениенеоднозначности показаний,Формула изобретения обмотках. Измерительный преобразовательь включает в себя шаговый переключатель 13, подключенный своими выводами к обмоткам преобразователя11. Запуск шагового переключателя 1 Эосуществляется от низкочастотногоимпульсного генератора 14 через схему И 15, у которой на другой вход подается сигнал от преобразователя 11через инвертор 16. Одновременно сигнал с выхода схемы совпадения подается на входсчетчика 17, предназначенного для подсчета числа погруженных в жидкость магнитопроводов. Одновременно результирующее напряже-ние на выходе измерительных обмотокконтролируется вольтметром 18.Уровнемер работает следующим образом.Управляющие импульсы с низкочастотного (5-10 Гц) импульсного генератора 14 (фиг. 5) через схему 15поступают в обмотку управления шагового переключателя 13 и на счетчик17 импульсов, Шаговый переключатель13 поочередно подключает (начиная спервой ) пары измерительных обмотокпреобразователя 11 линейных перемецений на вход инвертора 16. Напряжение на выходе пар измерительных обмоток, расположенных на крайних сердечниках К-образных магнитопроводов, равняется нулю, если виток находится вне зоны этого магнитопровода, и, наоборот, напряжение будет ненулевым, если.в зоне магнитопровода виток находится. Таким образом, , если виток будет находиться в зоне к-го Ш-образного магнитопровода, то на счетчик импульсов 14 поступит к импульсов, ибо после поступления к-г импульса напряжение с выхода датчика.Гпоступит не только на вольтметр 18, но и на вход инвертора 16, что снимет напряжение с выхода инвертора 16 т.е. с одного из входов схемы И 15, и остановит шаговый переключатель 13. Для питания дополнительных обмо. ток преобразователя линейных перемещений введен дополнительный источник возбуждения 19 с частотой, отличной от частоты напряжения питания основного источника возбуждения (на фиг.5 не показан) и имеющий два выхода с напряжением 06 и 0, сдвинутые по фао зе друг относительно друга на 90Напряжение 0 питает дополнительные встречно включенные обмотки, расположенные, допустим, слева от глад 11 оплавковый индуктивный уровнемер, содержащий преобразователь линейных перемещений с поплавковым чув 916995ствительным элементом и неподвижнозакрепленными магннтопроводами, накоторых размещены обмотки возбуждения, соединенные межпу собой согласно и подключенные к источнику врз- Збуж ния и измерительные обмотки,уждени,соединенные между собой встречно"последовательно и подключенные к измерительному преобразователю, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, цс елью повышения точности при больнихдиапазонах измерения, в него введендополнительный источник возбужденияс другой частотой, имеющий два выхода, напряжения на которых сдвинуты 15ао фазе на 90 , а преобразовательлинейных перемещений выполнен в видегладкого ферромагнитного стержня,охваченного поплавком с короткоэамкнутым витком, на разных сторонахстержня укреплены Ю" образные магнитопроводы так, что крайний стерженьодного магнитопровода расположенпротив паза противоположного магнитопровада, а на средние стержни наса"жены дополнительные обмотки, соеди"ненные встречно-последовательно в пре.делах каждого ряда и подключенныек выходам дополнительного источникавозбуждения. Источники информации,принятие во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 224833 кл. 6 01 Г 23/10, 19 б 7.ФСР2. Авторское свидетельство СССМ 201697, кл, 6 01 Г 23/10, 19 б 4916995 Фиа. о В. АксенГЮЛЬ в Составит ыкей Техред М