Сигнализатор уровня электропроводной среды

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5033135/10 (22) 10.02.92 (46) 30.1093 Бюл. Ма 39-40 (71) Совместное предприятие "ИНТЕРНАУТ" (72) Внуковский ВВ.; Цербаков АА (73) Совместное предприятие "ИНТЕРНАУТ" (54) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ СРЕДЫ (57) Сущность изобретения: устройство содержит два электрода, источник переменного напряжениа (в) ЮК пц 2002212 Cl (5Ц 5 G 01 F 23 24 два источника постоянного напряжения, выполненные соответственно в виде конденсатора и стабилитрона, два диода, два ограничительных резистора, транзисторный усилитель, исполнительное репе, два делителя напряжения, дифференциальный усилитель, выполненный в виде транзисторов, два нагрузочных резистора, фипьтрующий конденсатор, пиковый транзисторный детектор, генератор тока, токозадающий резистор, потенциометр. f un.

2002212 ч

Изобретение относится к приборам контроля уровня электропроводных материалов, например руды, породы, химических растворов, силоса, воды и т.д., и предназначено, в основном, для контроля уровня в 5 различных технологических процессах горнодобывающей, химической, нефтяной про-. мышленности и сельского хозяйства.

Известен сигнализатор уровня электро проводных материалов. Сигнализатор уров- "0 ня содержит электроды, источник переменного напряжения, усилитель с электромагнитным реле, обмотка которого шунтирована диодом, измерительный блок, выполненный на транзисторах, детектор, дополнительный детектор, включенный встречно-параллельно первому, и два диода, включенные между собой встречно-последовательно, Один диод включен между охранным, и другим измерительным элект- 20 родами, а другой — параллельно входу уси-, лителя.

Известен также сигнализатор уровня эпектропроводных материалов, состоящий из источника питания, реле с шунтирующим диодом, включенным параллельно обмотке реле, транзисторного автогенератора с электромагнитным датчиком в цепи положительной обратной связи.

В данном устройстве общими признака Э0 ми с заявляемым устройством являюгся: источник питания, реле с шунтирующим диодом, включенным параллельно обмотке реле.

Наиболее близким по технической сущности и редла гаемому устройству я вля ется сигнализатор уровня электропроводных материалов. Устройство содержит два измерительных и охранный электроды, источник 40, переменного напряжения, первый источник постоянного напряжения, транзисторный усилитель, вход которого зашунтирован диодом, исполнительное реле, компенсирующий диод, второй источник постоянного 45 напряжения, транзисторный коммутатор.

Эмиттер-коллекторный переход коммутатора через разделительный конденсатор подключен к исполнительному реле. К общей точке разделительного конденсатора и ис- 50 полнительного реле через резистор присоединен коллектор транзисторного усилителя, к которому подключен база-эмиттерный переход коммутатора, зашунтированный диодом. База транзисторного усилителя через 55 резистор соединена с положительным полюсом первого источника постоянного напряжения, а через цепочку последовательно включенных диода и третьего резистора — с источником переменного напряжения.

В данном устройстве общими признака-. ми с заявляемым устройством являются: электроды, источник переменного напряжения, транзисторный усилитель, исполнительное реле с шунтирующим диодом и два источника постоянного напряжения.

В сигнализаторе уровня отсутствует регулировка гистерезиса включения и выключения исполнительного элемента сигнализатора уровня, гистерезис в устройстве обеспечивается характеристикой исполнительного реле. Отсутствие регулировки гистерезиса включения и выключения исполнительного элемента сигнализатора уровня приведет к ненадежной работе сигнализатора уровня, а это, в свою очередь, может привести к самовозбуждению системы управления при некоторых скоростях протекания технологического процесса.

Предлагаемое техническое решение за счет введения регулируемого гистерезиса срабатывания исполнительного реле позволит расширить область применения сигнализатора, обеспечив надежную его работу в широком диапазоне сопротивлений контролируемой среды при различных скоростях протекания технологических процессов, Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник переменного напряжения, соединенный с первым диодом, первый и второй, заземленный, измерительные электроды, первый и второй источники постоянного напряжения, транзисторный усилитель и параллельно включенные второй диод и исполнительное реле, второй источник постоянного напряжения выполнен в виде стабилитрона, катод которого подключен к общей шине, а в устройство дополнительно введены первый и второй резистивные делители напряжения, первый и второй резисторы нагрузки, первый и второй ограничительные резисторы, токозадающий резистор, потенциометр, параллельно включенный с вторым диодом и дополнительным реле, подключенным к зми теру транзисторного усилителя, транзисторный детектор, фильтрующий конденсатор, дифференциальный усилитель, выполненный в виде первого и второго транзисторов, и генератор тока, выполненный в виде транзистора, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно через токозадающий резистор к общей шине и эмиттерам первого и второго транзисторов дифференциального усилителя, базы которых соединены соответственно с движком потенциометра и через второй делитель напряжения с анодом стабилитрона, подключенным также к базе транзистора гене2002212

10

20

55 ратора тока и через первый ограничительный резистор — к первому источнику постоянного напряжения. соединенному также через второй ограничительный резистор с коллектором транзисторного усилителя и через первый диод — с источником переменного напряжения. подключенным также через первый делитель напряжения к первому измерительному электроду, соединенному с базой транзисторного детектора, коллектор которого подключен к фильтрующел1у конденсатору, базе транзисторного усилителя и коллектору первого транзистора дифференциального усилителя, при этом коллекторы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя через соответствующие резисторы нагрузки соединены с первым источником постоянного напряжения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит измерительные электроды 1, 2 (электродом 2 служит заземленный корпус резервуара, в котором контролируется уровень заполнения), источник 3 переменнога напряжения, первый источник постоянного напряжения, выполненный на конденсаторе 4, который через диод 5 подключен к источнику 3 переменного напряжения, второй источник постоянного напряжения, выполненный на стабилитроне 6 и подключенный через первый ограничительный резистор 7 к.первому источнику 4 постоянного напряжения, транзисторный усилитель 8, в эмиттерную цепь которого включены исполнительное реле 9 и шунтирующий его второй диод 10, а коллектор через второй ограничительный резистор 11 подключен к первому источнику 4, электроды 1, 2 для обеспечения взрывозащиты подключены к источнику переменного напряжения через первый делитель 12, 13 напряжения (подача на электроды переменного напряжения в отличия от прототипа предотвращает разрушение стенок резервуара и электрода 1 от процесса электролиза, возникающего при наличии постоянного напряжения между ними в электраправодных средах), пиковый транзисторный детектор 14, в коллектарную цель которого включен первый нагрузочный резистор 15 и конденсатор 16 фильтра, выход пикового детектора 14 соединен с входом транзисторного усилителя 8, транзисторный дифференциальный усилитель, выполненный-в виде транзисторов 17, 18 с каллекторными нагрузачными резисторами первым 15 и вторым 19, подкл аченныл1н к первому источнику 4 постоянного напряжения (причем сопротивление 15 является общим с пиковым детектором), и генератором 20 тока в эмиттернай цепи с такозадающим резисторам 21, один вход дифференциального усилителя 17, 18 подключен через второй делитель 22, 23 напряжения к второму источнику 6 постоянного напряжения, а второй вход подключен к среднему выводу потенциометра 24, соединенного с эмиттерам усилителя 8.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии контролируемой среды между электродами 1, 2 на базе транзистора

14 присутствует переменное напряжение, величина которого определяется делителем

12, 13. При наличии переменного напряжения на входе пикового детектора 14 он переходит в открытое состояние и íà его коллекторе устанавливается постоянное напряжение, близкое к нулевому значению, при этом ток через транзистор 17 дифференциального усилителя будет минимальным, а через транзистор 18 — максимальным и равным току генератора 20 тока, при этом изменение напряжения на выходе потенциометра 24 не в состоянии изменить режим работы дифференциального. усилителя 17.

18, Нулевое значение на входе усилителя 8 обеспечивает исполнительное реле 9.

По мере заполнения емкости контролируемой средой и погружения в нее электрода 1 сопротивление между электродами 1 и

2 начинает уменьшаться. При уменьшении сопротивления между электродами 1, 2 переменное напряжение на входе пикового детектора 14 начинает уменьшаться и ток через транзистор 14 тоже начинает уменьшаться. При уменьшении тока через транзистор 14 начинает увеличиваться ток IIFI транзисторе 17 дифференциального усилителя, а то через транзистор l8 уменьшается за счет свойства дифференциального усилителя 17, 18 поддерживать суммарный эмиттерный ток. протекающий через генератор

20 тока, равный сумме токов, протекающих в плечах 1,7 и 18. При некотором значении сопротивления между электродами 1, 2 шунтирующее влияние тока через транзистор 14 на работу дифференциального усилителя

17, 18 становится незначительньIM и диффе- . ренциальное напряжение на выходе стремится принять значение, равное разнице напряжений; установленных на ега входах.

При агом происходит увеличение напряжения на входе усилителя 8 I почвление напряже ия на испални1ельнам реле 9 и потенциометре 24, При верхнем положении движка потенциаметра 24 на выходе дифференциального усилителя устанавливается равное мак(имальнол1у значение напряже2002212 ний. Дальнейшее уменьшение сопротивления не влияет на установившееся дифференциальное напряжение, и на исполнительном реле 9 поддерживается стабильное напряжение.

При уменьшении уровня контролируемой среды сопротивление между электродами 1 и 2 начинает увеличиваться, вызывая увеличение напряжения на входе пикового детектора 14, При увеличении входного переменного напряжения транзистор 14 начинает приоткрываться, однако напряжение на его коллекторе и соответственно на входе усилителя 8 остается постоянным до тех пор, пока ток через транзистор 17 превышает ток через транзистор 14 и напряжение на входе усилителя 8 определяется дифференциальным напряжением усилителя 17, 18.

При некотором значении сопротивления между электродами 1 и 2 ток через транзистор 14 увеличивается до значения, когда через резистор 15, общий для пикового детектора 14 и плеча 17 дифференциального усилителя, начинает протекать в основном ток транзистора 14 и дифференциальное напряжение усилителя 17, 18 устанавливается близким к нулю, закрывая транзистор усилителя 8 и отключая реле 9. Таким образом происходит срабатывание устройства при изменении уровня контролируемой среды.Изменением движка потенциометра 24 можно изменить напряжение на входе дифФормула изобретения

СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЭЛЕKTPOПРОВОДНОЙ СРЕДЫ, содержащий источник переменного напряжения, соединенный с первым диОдом, первый и второй заземленный измерительные электроды, первый и второй источники постоянного, напряжения, транзисторный усилитель и параллельно включенные второй диод и исполнительное реле, отличающийся тем, что второй источник постоянного напряжения выполнен в виде стабилитрона, катод которого подключен к общей шине, а в устройство дополнительно введены первый и второй резистивные делители напряжения, первый и второй резисторы нагрузки, первый и второй ограничительные резисторы, токозадающий резистор, потенциометр, параллельно включенный с вторым диодом и исполнительным реле и подключенный к эмиттеру транзисторного усилителя, транзисторный детектор, фильтрующий конденсатор, дифференциальный усилитель, выполненный в виде первого и второго транзисторов, и генератор тока, выполнен-. ный в виде транзистора, эмиттер и коллектор которого подключены соответственно

20 ференциального усилителя 17, 18, тем самым изменить дифференциальное напряжение на его выходе. а, следовательно, на входе усилителя 8 и исполнительном реле 9.

Срабатывание устройства происходит при одном сопротивлении между электродами 1 и 2, а отключение исполнительного реле 9— при разных значениях сопротивления в зависимости от положения движка потенциометра 24. Это объясняется тем, что в соответствии с проходной характеристикой транзистора при большем значении напряжения на коллекторе транзистора 14; .его

"открывание" происходит при большем значении входного напряжения. Поэтому для того, чтобы ток через транзистор 14 сорвал работу дифференциального усилителя 17, 18, при менее высоком дифференциальном напряжении требуется в 4 раза меньшее изменение значения сопротивления между электродами 1, 2.

Применение пикового детектора 14 йозволяет получить дополнительный эффект.

25 3а счет изменения емкости конденсатора 16 фильтра можно менять время задержки срабатывания устройства, что необходимо в автоматизированных системах управления технологических процессов.

f (56) Авторское свидетельство СССР

М 1170282, кл. G 01 F23/24,,1985. через токозадающий резистор к общей ши35 не и эмиттерам первого и второго транзисторов дифференциального усилителя, базы которых соединены соответственно с движком потенциометра и через второй делитель напряжения с анодом стабилит40 рона, подключенным также к базе транзистора генератора тока и через первый ограничительный резистор к первому источнику постоянного напряжения, соединенному также через второй

45 ограничительный резистор с коллектором транзисторного усилителя и через первый диод с источником переменного напряжения, подключенным также через первый делитель напряжения к первому измери50 тельному электроду, соединенному с базой транзисторного детектора, коллектор которого подключен к фильтрующему конденсатору, базе транзисторного усилителя и коллектору первого транзистора диффе55 ренциэльного усилителя, при этом коллекторы первого и второго транзисторов дифференциального усилителя через соответствующие резисторы нагрузки соединены с первым источником постоянного напряжения.

2002212