Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для двухпозиционного регулирования уровня жидкости и других величин, измеря емых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков. Цель изобретения - повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределами регулирования при их перестройке. Поставленная цель достигается тем, что в двухпозиционном регуляторе уровня раздела сред, содержащем генератор 1 линейно меняющегося напряжения , датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компараторы 3,4 и 5, блок 6 сравнения, симметричный триггер 7, релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, первый вход симметричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход - к выходу компаратора 5, а выходы компараторов 3 и 4 соответственно - к первому и второму входам блока 6 сравнения, который содержит D-триггер 10 и подключенный к его D-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, С-вход D-триггера 10 - его вторым входом, а выход D-триггера 10 - выходом блока 6 сравнения. 3 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (51)4 G 05 D 9/12 Ъ

1 i

t а

1 .4

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Т10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4187289/24-24 (22) 28.01.87 (46) 15.09.88, Бюл. В 34 (71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института металлофизики AH УССР (72) В.С.Ступак, Н.Е.Синицкий и В.И.Проскурко (53) 6250(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 903817, кл, G 05 D 9/12, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1265719, кл. G 05 D 9/12, 1985 °

Старостин А.Н, Импульсная техника. M.: Высшая школа, 1973, с. 32-33.

Функциональные устройства на микросхемах./Под ред. В З.Найдерова.

M. Радио и связь, .1985, с. 125, (рис . 4 .8), с . 131 132 (рис . 4 . 12) . (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫИ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для двухпозиционного регулирования уровня жидкости и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных

„„SU„„> 423987 или резистивных датчиков. Цель изобретения — повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределами регулирования при их перестройке, Поставленная цель достигается тем, что в двухпозиционном регуляторе уровня раздела сред, содержащем генератор 1 линейно меняющегося напряжения, датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компараторы 3,4 и 5, блок 6 сравнения, симметричный триггер 7, релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, первый вход симметричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход— к выходу компаратора 5, а выходы компараторов 3 и 4 соответственно — к первому и второму входам блока 6 С, сравнения, который содержит D-триггер 10 и подключенный к его D-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, р

С-вход D-триггера 10 — его вторым входом, а выход D-триггера 10 — выходом блока 6 сравнения. 3 ил.

1423987

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, а также электропроводной

iæHäêoñòè с возможностью независимой дистанционной плавной или дискрет„ной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде.

Кроме того, изобретение может быть использовано для двухпозиционного ре" гулирования и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков.

Целью изобретения является повышение надежности регулятора и упрощение контроля за пределами регулирова- 20 ния при их перестройке.

На фиг. 1 приведена блок-схема двухпозиционного регулятора уровня ! раздела сред на фиг. 2 — эпюры наЭ, пряжений, поясняющие работу регулятора с датчиками, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, уменьшается по мере его повышения; на фиг. 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу регулятора с датчиками, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, увеличивается по мере повышения уровня.

Двухпозиционный регулятор уровня, раздела сред содержит генератор 1 линейно меняющегося напряжения, подключенныи через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным. элементом, к входу первого компаратора 3, второй и третий компараторы ч и 5, входы которых соответственно подсоединены к выходам генератора 1 линейно меняющегося сигнала и датчика 2 уровня, блок 6 сравнения,, а также посдедовательно соединенные симметричный триггер 7„ релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9, причем первый вход симметричного триггера 7 подключен к выходу блока 6 сравнения, второй вход — к выходу компаратора 5, а выхо. ды компараторов 3 и Й соответственно— но — к первому и второму входам блока 6 сравнения, который содержит Dтриггер 10, подключенный к его D-входу одновибратор 11, вход которого является первым входом блока 6 сравнения, С-вход D-триггера 10 — его вторым входом, а выход D-триггера 10 — выходом блока 6 сравнения.

Генератор 1 линейно меняющегося напряжения и одновибратор 11 блока 6 сравнения можно практически реализовать на основе интегрального таймера

Ki 1006ÂÈ1.

Датчик 2 уровня можно выполнить на -основе интегрирующей КС- или К?— цепи в зависимости от типа чувствительного элемента (резистивного, емкостного или индуктивного).

Симметричный триггер 7 представля", ет собой асинхронный RS-триггер, причем Б-вход является первым входом триггера 7, а R — вход — вторым для датчиков, например резистивных, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, например кри -. огенной жидкости и пара, уменьшается по мере его повышения, и наоборот, К-вход является первым входом, à Sвход — вторым для датчиков, например емкостных, у которых значение параметра, зависимого от уровня раздела сред, увеличивается по мере повышения уровня.

В качестве релейного элемента 8 можно применить любое электромагнитное реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющее коммутационные группы с перекидными контактами.

Выбор исполнительного механизма 9 определяется функциональным назначением регулятора. Например, в случае регулирования уровня криогенных жидкостей им может быть электронагреватель, помещенный в дьюар с хладагентом, и электромагнитный клапан, служащий для сброса давления паров хладагента в атмосферу.

Двухпоэиционный регулятор уровня раздела сред, например, при регулировании уровня криогенной жидкости и применении в качестве чувствительного элемента датчика уровня термометра сопротивления в виде стержня, t на который намотана проволока с высоким ТКС, работает следующим образом.

При подаче питания на регулятор на выходе блока 6 сравнения 6 устанавливается высокий уровень напряжения "1", а на выходе симметричного триггера 7 — низкий уровень напряже" ния 10 . Устройство, формирующее напряжение начальной установки тригге-1ч 23987 ров 7 и 10, на фиг . 1 не показано.

В момент времени t генератор 1 ли1 нейно меняющегсся напряжения начинает генерировать импульс линейно меняющегося напряжения UII (t) с длительностью и максимальной амплитудой согласно формуле ц (c)—

V t (1)

9 который, проходя через датчик 2 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным, поступает навходы компараторов 3 и 5 с амплитудой

U>«„ (t) согласно формуле (1}, зависящей от значения постоянной времени с интегрирующей цепи датчика 2 уровня (на фиг. 2,3 показано пунктиром}:

U (C)= †(t ) е«х (2) и где ч — максимальная амплитуда импульса,".

t„ — длительность импульса, т.е. от значения параметра чувствительного элемента, входящего в состав датчика 2 уровня, определяемого положением границы раздела сред. Следовательно, поскольку в пустом регулируемом сосуде, куда помещен термо- . метр сопротивления, входящий в состав интегрирующей цепи 2, его сопротивление максимально, то и постоянная времени интегрирующей цепи 2 максимальна и ранна = смак„ а максималь ное значение амплитуды v „, импульса линейно меняющегося напряжения при этом согласно формуле (2) минимально (фиг. 2; U «(t); t,-tz), кроме того, У ь Ен Е 6 (3) где Е„ — опорное напряжение компаратора 3;

Š— опорное напряжение компара8 тора 5, При этом на выходах компараторов 3 и 5 присутствуют УрОвни 1 (фи| а 2 у

Е„, Е, Q - ), íà D-входе триггера

10 — УрОвень "0" (фиг. 2; Е 49 t I t <) 9 и с при одом в момент времени t синхроимпульса длительностью tg, с выхода компаратора 4, сравнивающего выходное напряжение U <„(t) генератора 1 с опорным напряжением Е (фиг. 2;

U (t); E>, t,— t ), на выходе блока 6 сравнения устанавливается уровень "0" (фиг. 2; Е, t ). Появление уровня

"0" на первом входе симметричного триггера 7 приводит к Опрокидыванию последнего и установке на его выходе

25 зультате чего одновибратор 11 формирует импульс положительной полярносЯ ти с длительностью

„ f1 +1Pg - макс

55

45 уровня "1" (фиг. 2; Е,, }, в результате чего срабатывает релейный элемент 8 н исполнительньп механизм

9 начинает подачу жидкости в регулируемый сосуд (в случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 8 замыкает цепь электромагнитного клапана и включает нагреватель, в результате чего давление жидкости в дьюаре повышается и она начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд). По мере иовьппения уровня жидкости в сосуде сопротивление чувствительного элемента вадает, постоянная времени интегрирующей цепи 2 уменьшается, максимальное значение уровня выходного напряжения интегрирующей цепи ? увеличивается и при превышении его значением в некоторьп момент времени уровня Е н на выходе комиарятора 3 появляется импульс отрицательной полярности (фнг. 2; E g t —.,}, .в реЛ где с щ е — максимальное зняченне времени интегрирующей цепи 2 при пустом сосуде;

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ВЫХОДНОГО импульса компяратора 4.

Очередные синхроимпульсы в моменты времени, С4 поддерживают на вы-.. ходе блока 6 сравнения уровень "1", не меняющий состояние триггера 7, и хладагент продолжает поступать в регулируемый сосуд (фиг. 2; III, q(t), Е1, Е4, Е >, Г, t< — t 4) Уменьшая при этом постоянную времени 7 интегрирующей цепи 2, в результате чего в некоторый момент времент максимальное значение напряжения U g«x(c Увеличится настолько, что превысит уровень опорного напряжения Е компяратора 5 и на выходе появится импульс Отрица.тельной полярности, поступаюн,ий на второй вход симметричного триггера 7 и меняющий состояние последнего (фиг..2; UIII«(t}; Y> E<, C< t )

При этом релейный элемент 8 с тключает исполнительный механизм 9, и пода-. ча жидкости прекращается. П< мере уменьшения уровня постоянная времени датчика 2 уровня. возрастает, уровень

"1", поступающий на второй r"., д симметричного триггера 7, не менo.ет сос5 14 тояние последнего. Лишь при переходе уровня жидкости нижнего предела регулирования К„ выполняется условие (3) и начинают повторят"ся описанные опе-, I рации, приводящие к подаче хладагента в регулируемый сосуд (фиг, 2; 5 4)

В случае применения датчиков, у, êîòîðûõ значение параметра, завися щего от уровня раздела сред, увеличи вается по мере повышения уровня, на пример, емкостного датчика, необхо димо перестроить пределы регулирования таким образом, чтобы ч„,„ К„7Е

<уровень Е„ установить на компараторе

I5, а уровень Š— на компараторе 3

,(на фиг. 1 показаны в скобках), н в дальнейшем работа регулятора не

;отличается от описанной выше для ре" зистивного датчика (фиг. 3). ( Ф о р м у л а -и з о б р е т е н и я

Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред, содержащий последовательно соединенные симметричный триггер, релейный элемент и исполнительный механизм, а также три компарато23987 6 ра и генератор линейно меняющегося напряжения, выход которого подключен к входу датчика уровня, выполненного в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствиI тельным, и связанного выходом с входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора и упрощения контроля за пределами регулирования при их перестройке, вход второго компаратара подключен к выходу генератора линейно меняющегося напряжения, а выход — к второму входу блока сравнения, выход которого соединен с первым входом симметричного триг- ) гера, второй вход которого подключен к выходу третьего компаратора, соеди" ненного своим входом с выходом датчика уровня, а блок сравнения выполнен в виде D-триггера и подключенного выходом к его D-входу одновибратора, вход которого являет,ся первым входом блока сравнения, С-вход D-триггера — вторым входом блока сравнения, а выход D òðèããåðà— выходом блока сравнения.

1423987

Составитель Л.Цаллагова

Редактор М.Циткина Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4687/SO

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул..Проектная, 4