Устройство для измерения уровня поверхности раздела двух сред

 

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкости и может быть использовано для слежения за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с различной диэлектрической проницаемостью. Целью изобретения является непрерывное слежение за уровнем раздела двух несмешивающихся сред с различной диэлектрической проницаемостью. Цель достигается за счет введения дополнительного двухзондового емкостного преобразователя с измерительной схемой и компаратором, схемы управления, схемы полярности, двигателя с барабаном подмотки троса и реверсивного счетчика с индикатором. В схеме управления анализируются сигналы, поступающие с емкостных зондов двух преобразователей, определяется положение преобразователей относительно поверхности раздела двух сред и вырабатываются управляющие сигналы, определяющие режим работы двигателя и реверсивного счетчика. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. сл

(siis G 01 Е 23/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< < О«>» < (<(<(I< V(<( (:О((ИЛПИ(: <и (Е(КИХ

Р(-:СПУБЛ(1V, (21) 4677560/10 (22) 11.04.89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Львовский зооветеринарный институт (72) Л.B,Çàíè÷êîâñêàÿ, В.В.Кочан и К.В.Обелевская (53) 681.128 (088.8) (56) Патент США М 4503383, кл. G О1 R 27/26, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА ДВУХ

СРЕД (57) Изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкости и может быть использовано для слежения за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с различной диИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения уровня поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с разными коэффициентами диэлектрической проницаемости.

Целью изобретения является непрерывное слежение за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей с разными коэффициентами диэлектрической проницаемости.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 — конструкция двухзондового преобразователя: на фиг.3 — измерительная схема; на фиг 4-схема управления; на фиг 5

„„SU „„1682813 А1 электрической проницаемостью, Целью изобретения является непрерывное слежение эа уровнем раздела двух несмешивающихся сред с различной диэлектрической проницаемостью, Цель достигается за счет введения дополнительного двухзондового емкостного преобразователя с измерительной схемой и компаратором, схемы уп равления, схемы полярности, двигателя с барабаном подмотки троса и реверсивного счетчика с индикатором, В схеме управления анализируются сигналы, поступающие с емкостных зондов двух преобразователей, определяется положение преобразователей относительно поверхности раздела двух сред и вырабатываются управляющие сигналы, определяющие режим работы двигателя и реверсивного счетчика. 2 з.п. ф-лы. 6 ил. — схема задания полярности; на фиг.6 — диаграммы, поясняющие работу схемы полярности.

Устройство содержит два двухэондовых преобразователя 1 и 2, две измерительные схемы 3 и 4, два компаратора 5 и 6, головку

7, трос 8, схему 9 управления, схему 10 задания полярности, шаговый двигатель 11 с барабаном подмотки троса, реверсивный счетчик 12 с индикатором.

Двухзандовые преобразователи 1 и 2 содержат проводящие корпуса 13 и стержни

14, изолированные втулки 15 и выводы 16.

Двухзондовые преобразователи закреплены со сдвигом по вертикали один относи1682813 тельно другого с помощью головки 7 и подi лючены рез измерительные схемы 3 и 4 к входам компараторов 5 и 6 соответственно.

Измерительные схемы 3 и 4 содержат генератор 17 и конденсагоры 18-21, Схема 9 управления содержит генератор 22 двойных импульсов, пять схем И 2327 и две схемы ИЛИ 28 и 29.

Схема задания полярности содержит два ждущих мультивибратора 30 и 31, в также две схемы И 32 и 33, В измерительной схеме 3 генератор 1l7 с одной стороны заземлен, с другой стороны подсоединен к точке соединения конденсаторов 18 и 19. Цепочка из последовательно соединенных конденсаторов 18 и 19 включена параллельно входу аЬ.

Точка соединения конденсатора 18 и входа а подсоединена к выходу с через конденсатор 20. Точка соединения конденсатора 19 и входа Ь подсоединена к выходу d через конденсатор 21.

Работа измерительной схемы 4 аналогична работе схемы 3.

Компаратор 5 подключен к первому входу е схемы 9 управления, а компаратор 6 подключен к ее второму входу f. Первый и второй выходы g u h схемы 9 управления подсоединены соответственно к первому и второму и J входам схемы 10 задания полярности, К выходам схемы полярности К и

1 подсоединены входы реверсивного счетчика 12 с индикатором, Входы шагового двигателя 11 с барабаном подмотки троса соединены с выходами схемы управления g и h. Кроме того, к барабану подмотки троса шагового двигателя 11 подсоединен трос 8, второй конец которого закреплен на головке 7.

К входам е и! схемы 9 управления подключена схема И 23, выход которой подключен к запрещающему входу генератора 22 двойных импульсов. Первый выход m генератора двойных импульсов подсоединен к одному из входов схемы И 25 и 26, а второй выход n — к одному из входов схем И 24 и 27.

Вторые входы схем И 24 и 26 подключены к первому входу е схемы управления, а вторые входы схем И 25 и 27 подключены к ее второму входу f. Выходы схем И 24 и 25 соединены с входами схемы ИЛИ 28, а схем

И 26 и 27 — с входами схемы ИЛИ 29.

Выход схемы ИЛИ 28 соединен с первым выходом g схемы управления, а выход схемы ИЛИ 29 — с ее вторым выходом h.

В схеме 10 задания полярности вход ждущего мультивибратора 30 соединен с первым входом схемы задания полярности, а вход ждущего мультивибратора 31 — с

55 ее вторым входом J, Один вход схемы И 33 соединен с выходом ждущего мультивибратора 30, а другой — с выходом ждущего мульти вибратора 31. Выход схемы И 33 соединен с вторым выходом1схемы 10 задания полярности. Один вход схемы И 32 соединен с входом ждущего мультивибратора 30, а другой: — с выходом ждущего мультивибратора 31. Выход схемы И 32 соединен с первым выходом к схемы 10 задания полярности, Устройство работает следующим образом.

Емкости зондов преобразователей и конденсаторов 18 и 19 образуют мостовую схему, элементы которой выбраны так, что схема находится в состоянии равновесия при равенстве емкостей зондовых преобразователей, т,е. если двухзондовые преобразователи находятся полностью в жидкости с одной или другой диэлектрической проницаемостью, В стационарном режиме уровень поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей находится внутри между верхним пределом, на котором установлен первый двухзондовый преобразователь 1, и нижним, на котором установлен второй двухзондовый преобразователь 2, Сигналы на выходе измерительных схем 3 и 4 в этом случае отсутствуют, На выходах генератора

22 двойных импульсов с периодом Т появляются сдвинутые по времени импульсы управления шаговым двигателем. На первом выходе вырабатывается импульс t1, на втором (г, Если уровень поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей опустится ниже предела, на котором установлен двухзондовый преобразователь 2, на выходе измерительной схемы 4 появится сигнал, который вызовет срабатывание компаратора 6 и появление сигнала на входе f схемы 9 управления, который разрешает праха>кдение импульсов через схемы И 25 и 27.

Сначала через схему И 25 и схему ИЛИ

28 на первый выход схемы управления g пройдет импульс т1, а вслед за ним через схему И 27 и схемы ИЛИ 29 на второй выход схемы управления h пройдет импульс t2.

Шаговый двигатель 11 подключен так, чтобы указанная последовательность импульсов вызывала бы разматывание троса из барабана и опускание головки 7 с двухзондовыми преобразователя 1 и 2 на глубину, обеспечивающую попадание поверхности раздела между верхним и нижним пределами (достигается стационарный режим), 1682813

Выходные сигналы схеМы 9 управления, вызванные опусканием поверхности раздела, поступают и на схему 10 задания полярности. В момент поступления импульса.tt на первый вход i схемы задания полярности (фиг.6а, первый импульс) запускается ждущий мультиаибратор 30 (фиг.ба, первый импульс). В момент поступления импульса tz на второй вход j схемы задания полярности (фиг.66, первый импульс) он поступает на один из входов схемы И 32. На втором входе схемы И 32 в этот момент имеется сигнал с выхода ждущего мультиаибратора 30 (фиг.6в, первый импульс), схема И 32 сраба5

15 тывает и на первом выходе к схемы 10 задания полярности появится импульс (фиг,бд), включающий реверсивный счетчик 12 в режиме вычитания. На индикаторе устанавливается новое значение уровня поверхности

20 раздела.

Если уровень поверхности раздела двух жидкостей поднимается выше предела, на котором установлен двухзондовый преобразователь 1, на выходе иэмеритель25 ной схемы 3 появится сигнал, который вызовет срабатывание компаратора 5 и пропускание сначала импульса t1 через схему И 26 и схему ИЛИ 29 на второй выход h схемы 9 управления. После этого

28 пройдет на первый выход g схемы 9 управления, Такая последовательность импульсов является обратной к предыдущей, имевшей место при опускании поверхности раздела, и вызовет наматывание троса 8 на барабан шагового двигателя, что приведет к подъему головки 7с преобразователями 1 и 2 на уровень, обеспечивающий попадание поверхности раздела между верхним и нижним пределами (до- 40 стигается стационарный режим).

Вызванные подъемом уровня поверхности раздела выходные сигналы схемы 9 управления поступают и на схему 10 задания полярности. В момент поступления импульса t> на второй вход j схемы 10 поступает импульс с выхода схемы управления (фиг.бб, второй импульс). Этот импульс запускает ждущий мультивибра50 тор 31 (фиг.6г, второй импульс). В момент поступления импульса tz поступает сигнал на первый вход! схемы 10 (фиг.ба, второй импульс) и на один из входов схемы И 33.

На втором входе схемы И 33 в этот момент

55 времени имеется сигнал от ждущего мультивибратора 31 (фиг.бг, второй импульс).

Схема И 33 срабатывает и на ее выходе появляется сигнал (фиг.бе), включающий реаерсивный счетчик 12 в режиме суммирования. На индикаторе счетчика устанавимпульс 2 через схему И 24 и схему ИЛИ. 30 ливается новое значение уровня поверхности раздела, С целью исключения возможности появления некорректной ситуации (например, при перемешивании жидкостей) при совместном появлении сигналов на выходах двух преобразователей 1 и 2 наличие схемы И 23 а схеме 9 управления обеспечит отключение генератора 22 двойных импульсов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения уровня поверхности раздела двух сред. содержащее двухзондовый преобразователь, жестко установленный на головке, измерительную схему, компаратор и трос, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью непрерывного слежения за уровнем поверхности раздела двух несмешивающихся сред с разными коэффициентами диэлектрической проницаемости, в него введены второй двухзондоиый преобразователь, жестко установленный на головке со сдвигом по вертикали относительно первого двухэондового преобразователя, вторая измерительная схема, второй компаратор, схема управления, схема полярности, шаговый двигатель с барабаном подмотки троса и реверсивный счетчик с индикатором, причем выходы второго двух-ондоаого преобразователя соединены с входами второй измерительной схемы, выходы которой соединены с соответствующими входами второго компаратора, выходы первого и второго компаратороа соединены соответственно с первым и вторым входами схемы управления, первый и второй выходы которой соединены с первыми и вторыми входами шагового двигателя и схемы полярности, а выходы схемы полярности соединены с входами реверсивного счетчика..

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что схема управления содержит генератор двойных импульсов, первую, вторую, третью, четвертую и пятую схемы И, первую и вторую схемы ИЛИ, причем первый вход схемы управления соединен с вторыми входами первой, второй и четвертой схем И, второй вход схемы управления соединен с вторыми входами третьей и пятой схем И и первым входом первой схемы И, с входом генератора двойных импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами второй и пятой схем И, а первый выход соединен с первыми входами третьей и четвертой. схем И, выходы второй и третьей схем И соединены соответственно с первым и вторым входами первой схемы

ИЛИ, выходы-четвертой и пятой схем И соединены соответственно с первым и вторым входами второй схемы ИЛИ, а выходы схем

ИЛИ соединены с соотвечству ощими выходами схемы управления, 3, Устройство по и, I, о т л и ч а е щ е r>с я тем, что схема полярнпсти содер>киг две схемы И и два ждущих мультивибратора, которые соединены с соответствующлми входами схемы полярности, входы первой схемы И соединены соответственно с выходом первого ждущего мультивибратора и вторым входом схемы полярности, а входы второй схемы И соодинены соответственно с выходом второго ждущего мультивибрато5 р i и первым входом схемы полярности, причем выходы первой и второй схем И соединены с соответствующими выходами схемы полярности, 1

32 д