Многоканальный сигнализатор уровня жидкости

 

Изобретение может быть использовано для бесконтактного контроля и сигнализации наполнения сосудов жидкостью до заданного уровня. Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностейо Сигнализатор содержит выносные датчики la-In и блок 2 сигнализации, который соединен с датчиками 1а-1п двухпроводным кабелем 3« Выносные датчики 1а-1п устанавливают на контролируемых сосудах 4а-4п„ Каждый датчик содержит емкостный чувствительный элемент 5, преобразователь 6, элемент 7 нагрузки, диодный мост

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Р1) С 01 F 23/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР (21 ) 4441677/10 (22) 15.06. 88 (46) 15.05.91. Бюл. У 18 (72) О.Н.Мацкевич (53) 681 .1 28.63(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1303834, кл. G 01 F 23/26, 1985„

Авторское свидетельство СССР

Р 1143983, кл. С Ol F 23/26, 1983. .(54) ИНОГОКАНАЛЪНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР

УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение может быть использовано для бесконтактного контроля и

ÄÄSUÄÄ 1649293 А I сигнализации наполнения сосудов жидкостью до заданного уровня. Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. Сигнализатор содержит выносные датчики lа-ln и блок 2 сигнализации, который соединен с датчиками lа — lп двухпроводным кабелем 3.

Выносные датчики lа-lп устанавливают на контролируемых сосудах 4а-4п. Каждый датчик содержит емкостный чувствительный элемент 5> преобразователь б, элемент 7 нагрузки, диодный мост

1649293

8. Последовательно с элементом 7 нагрузки может быть включен индикатор

9. Емкостный чувствительный элемент

5 содержит электроды 5а, 5b. Входы диодного моста 8 соединены с жилами

10, ll кабеля 3 связи. Блок 2 сигнализации содержит исполнительный элемент 12„ источник 13 постоянного напряжения питания. Выносные датчики формируют сигналы о наличии или об отсутствии 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.

Цель изобретения — упрощение сигнализатора и расширение области применения.

На фиг.l изображена функциональная схема предлагаемого сигнализатора; на фиг.2 — функциональная схема выносного датчика; на фиг.3 — функциональная схема блока сигнализа»в»и; на фиг.4 — временные диаграммы работы сигнализатора.

Сигнализатор (фиг.l) содержит выносные датчики lа-lп и блок 2 сигнализации, который соединен с датчиками 1а-ln двухпроводным кабелем 3.

Выносные датчики lа-1п устанавливают на контролируемых сосудах 4а-4ri (например, на стеклянных буть»лках). ,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 5а, 56„ образующие конденсатор, емкость (Сх) которого изменяется при изменении уровня

50 .жидкости, в частности воды, в сосуде 4. Электрод 66 может отсутствовать, при этом изменение емкости электрода

5а происходит эа счет изменения электрического поля около него при изменении уровня жидкости в сосуде 4, Электроды 5а, 56 соединены с выводами преобразователя 6. 1Чины 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 íà 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 10 и 11 кабеля 3 связи. Наличие диодного моста позволяет подключать датчики к кабе" лю связи без соблюдения полярности, что упрощает монтаж системы. Выход преобразователя через элемент 7 нагрузки н индикатор 9 соединен с одним кз выводов литания преобразователя 6.

Блок 2 сигнализации содержит исполнительный элемент l 2, источник 13 постоянного напряжения питания и резистор 14, служащий датчиком тока.

Жила 1О кабеля 3 соединена с одним полюсом источника 13 литания, жила

11 соединена с входом исполнительного устройства 12 и через резистор 14 с другим полюсом источника 1 3.

Преобразователь {фиг.2) содержит инверторы 1 5"17, которые совместно с резистором 1 8 и конденсатором 19 образу»от генератор импульсов, инверторы 20 и 21, которые образуют элемент задержки, D-триггер 22 и резистор 23. К выходу триггера 22 может быть подключен инвертор 24 (для умо" щения выхода). Между выходами питания преобразователя 6 может быть включен конденсатор 25 фильтра, а на входе инвертора 20 — резистор 26 (для увеличения и регулирования задержки).

Вход преобразователя 6, соединенный с электродом 5а, подключен к

D-входу триггера 22. Выход инверторь

17, являющийся выходом генератора им пульсов, соединен через элемент задержки на резисторе 26 и инверторах 20 и 21 с С-входом триггера 22

649293

5 ! и через резистор 23 — с D"âõîäîì триггера 22. Выводы питания триггера

22 и всех ннверторов соединены с выходамн днодного моста 8. Выход триггера 22 соединен через элемент 7 нагрузки с одним нз выводов питания триггера 22. К одному из выводов питания триггера 22 подключен электрод

5б..

Преобразователь 6 может быть выполнен на микросхемах со структурным

КИОП серий К176, К561, что обеспечивает малое потребление тока и хорошее согласование емкостного чувствительного элемента 5 с D-входом триггера 22.

Исполнительное устройства l 2 (фиг.3) содержит генератор импульсов звуковой частоты на инверторах 27 и

28, резисторе 29 и конденсаторе 30, транзисторы 31 и 32, динамическую головку 33, резисторы 34 и 35. Вход исполнительного устройства 12 соединен через резистор 35 с базой тран1 зистора 32, эмиттер которого соединен с одним полюсом источника 13, а коллектор соединен с эмиттером транзистора 31 база которого соединена через резистор 34 с выходом генератора импульсов на инверторах 27 и

28, а коллектор соединен через динамическую головку 33 с другим полюсом источника !3, Сигиалиэатор работает следующим образом, В исходном состоянии (фиг.4), когда сосуды 4а-4п не заполнены жидкостью (водой), емкость Сх чувствительных элементов 5 мала. Импульсы с выхода инвертора 17 поступают через резистор 23 на В-вход триггера

22, а через резистор 26 и элемент задержки на инверторах 20 и 21 на С-вход триггера 22. При малой емкости,Сх задержка импульсов в цепи

D-входа меньше задержки, созданной инверторами 20 и 21 в цепи С-входа, поэтому к моменту прихода на С-вход положительного фронта импульса на

0-входе устанавливается уровень "!-", в результате чего триггер 22 включается в состояние "1". При этом через элемент 7 нагрузки и индикатор 9 ток не протекает, т.е. выносной датчик выключен. При малом токе в кабеле

3 связи напряжение на резисторе 14 блока 2 сигнализации мало, поэтому транзистора 32 исполнительного уст райства 12 закрыт и динамическая головка 33 выключена - звуковой сигнал отсутствует.

Прн наполнении одного или несколь кнх сосудов 4а-4п выше заданного уровня емкость Сх емкостного чувствительного элемента 5 соответствующего выносного датчика 2а-1п возрас! Q тает °

При увеличенной емкости Сх, подключенной к D-входу триггера 22, появление уровня "! " на 0-вхоце 6удет задержано по отношению к положительному фронту импульса на С-входе триггера 22, поэтому триггер 22 переключается в состояние "0". При этом через элемент 7 нагрузки и индикатор 9 потечет ток, что вызовет

20 увеличение тока в кабеле 3. При повышенном токе в кабеле 3 связи напряжение на резисторе 14 блока 2 сигнализации достигает такой величины, при которой транзистор 32 нсполни25 тельного устройства 2 открывается.

Импульсы звуковой частоты с генератора на инверторах 27 и 28, поступающие через резистор 34 на базу транзистора 31, переключают послед30 ний н динамическая головка 33 подает звуковой сигнал. Па индикаторам 9 соответствующих выносных датчиков

1а-!и или непосредственно по сосудам

4а-4п определяют, в каких сосудах

4а-4п уровень жнцкостн достиг заданного уровня. Блок 2 сигнализации выключается при удалении наполненного сосуда 4а-4п, Величина задержки сигнала на 04п входе триггера 22 определяется произведением 323 (Сх+Со), где Со — емкость D-входа. При высокоомном D-входе триггера 22 задержка может быть достаточно большой при малых значе45 ниях Сх+Со. Это позволяет получить высокую чувствительность выносного датчика при малой площади электродов Sa, 5б и при неплотном иэ прилегаиии к поверхности сосуда 4, что упро50 щает конструкцию и эксплуатацию выносных датчиков 1а-!п. Чувствительность преобразователя можно отрегулировать при помощи резистора 26, который образует совместно с входной ем55 костью инвертора 20 регулируему»

RC-цепь задержки.

Для четкой работы блока 2 сигнализации необходимо, чтобы суммарный о ток, потребляемый в исходном состоя1649293 нии всеми выносными датчиками la"ln, бып меньше тока срабатывания одного датчика. При применении в преобразователе 6 микросхем со структурой

КИОП такое соотношение токов легко достижимо. Это позволяет, в частности, подключать к блоку 2 сигнализации параллельно значительное количество . выносных датчиков. 10

Применение выносных датчиков, скгналамн срабатывания которых является увеличение тока в цепях питания, позволяет применить дпя монтажа снгналнзаторов простейший двухпровод- 15 ной кабель, разнести датчики один от другого н от блока сигнапизацни на значительные расстояния, подклю-. чить к центральному блоку сигнализащйн большое количество датчиков, ис- 20 ключить влияние емкости линий связи

«а работу снгналиэатора. Все это упрощает «онструкцщю сигкализатора, ° его монтаж иа месте экснлуатацнм, расиеряет его эксплуатационные возмоэщостщ. Исклшч ююе влияния емкостей соедкщнтелъюас лваий позволяет повыснть чувствщтельность датчиков, в резужтате чего возникает воэможность применять датчмкн с малымн раз- 30 мераеае электродов, а также осуществлять контрож уровня жадкости прн малвпс нзменеавях контролируемой емкости, например при контроле уровня дщстмллнрованной воды в стеклянных бутылях, без применения погружаемых в воду электродов, нарушающих чистоту н стерильность воды.

Формула изобретения 40

1,Многоканальный сигналнзатор уровня жидкости, содержащий выносные датчнкн с емкостными чувствительными элементами, соединенными через кабель связи с блоком сигнализации, содержащим источник постоянного напряжения питания и исполнительное устройство, подключенное к выходам источника питания, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения, в блок сигнализации введен резистордатчик тока, а в каждый выносной датчик введены преобразователь, диодный мост, элемент нагрузки, причем входы преобразователя соединены с емкостным чувствительным элементом, входы питания преобразователя включены в дна3 гональ диодного моста, другая диагональ которого подключена к жилам двухпроводного кабеля, одна из жнл которого соединена с первым выходом источника питания блока сигнализации, а другая " с входом исполнительного устройства блока сигнализации и через резистор-датчик тока с вторым выходом источника питания блока сигнализации, при этом выход преобразователя каждо"

ro датчика подключен через последовательно соединенные элемент нагрузки и световой индикатор к одному из входов питания преобразователя.

2.Сигнализатор по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что преобразо" ватель выносного датчика выполнен s виде В-триггера, генератора импульсов, выход которого через элемент задержки подключен к С-входу D-триггера и через резистор - к 9-входу

9-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

1649293

8ь!х.

ВЬ1

Составитель А. Протопопов

Редактор С.Лисина Техред М.Дидык Корректор Н Ревская

Заказ 1513 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пронзводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, !01