CS257715B1 - Zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin - Google Patents

Abstract

Očelem řešení je funkční sjednocení budicího magnetického obvodu čidla průtokoměru se střídačem s proudovou stabilizací jako jeho napájecího zdroje a docílení konstantní magnetické indukce v prostoru měřicí trubice při proměnlivých provozních podmínkách. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že výstupy budicích cívek jsou připojeny na budicí generátor s paralelně připojeným kondenzátorem, přičemž v indukční vazbě, budicími cívkami jsou cívky zdroje referenčního napětí umístěné ve vzduchové mezeře společného feromagnetického jádra. Ty jsou napojeny na usměrňovač, jenž je přes regulační potenciometr připojen k zesilovači, jehož výstup napojen na vstup regulačního stupně připojeného jednak k budicímu generátoru a jednak ke kladnému pólu zdroje, jehož druhý pól je napojen k uzemněnému středu budicích civek.

Description

Vynález se týká zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin, tvořeného feromagnetickým jádrem se dvěma sériově zapojenými budicími cívkami, v jehož vzduchové mezeře je umístěna měřicí trubice se snímacími elektrodami.

čidla indukčních průtokoměru pracujících ve spojení s měřicími zesilovači mají cívky budicích obvodu napájeny bud střídavými, nebo stejnosměrnými přerušovanými proudy. Pro dosažení dobré stability a žádoucí přesnosti při měření průtoku se nejčastěji využívá třech způsobů zapojení čidel a zapojení měřicích zesilovačů. První způsob zapojení je založen na dodržení konstantního magnetického toku v pracovní mezeře čidla průtokoměru, které v tom případě může pracovat ve spojení s jednoduchým zesilovačem, majícím lineární průběh zisku.

Z důvodů zvýšení přísnosti je mnohdy takový zesilovač doplněn fázově citlivým demodulátorem signálního napětí. Cívky magnetického obvodu jsou u tohoto druhu zapojení zpravidla napojeny na zdroj energie z elektrovodně sítě prostřednictvím stabilizátoru. Rovněž jednoduchý zesilovač s fázově citlivým demodulátorem bývá prostřednictvím napěťově stabilizovaného usměrňovače napájen z elektrovodně sítě.

Druhý způsob zapojení čidla průtokoměru a měřicího zesilovače je řešen tak, že stability a přesnosti měření je dosahováno automatickou regulací zisku v závislosti na změnách magnetického toku v pracovní mezeře čidla. Třetí způsob zapojení čidla a měřicího zesilovače využívá ke své činnosti impulsních zdrojů budicích proudů, kdy signalizační napětí je zpracováváno pomocí vzorkovacích zesilovačů.

Všechy druhy zapojení indukčních průtokoměrů je nutno doplňovat pomocnými obvody, umožňujícími kompenzací rušivých signálu přicházejících převážné z elektrovodně sítě a majících podstatný vliv na přesnost měření. Kompenzace rušivých signálů je řešena např. pomocí filtrů, kompenzačních obvodů a řízené detekce. Výstupním obvodem měřicího kompenzačního zesilovače čidla průtokoměru je převodník stejnosměrného napětí - proud. Jiný způsob spočívá v tom, že signál z čidla průtokoměru je postupně zpracováván v symetrickém vstupním obvodu, zesílen, fázově demodulox-án a konvertován v převodníku napětí - proud.

V případě, že provozní podmínky neumožňují napájet průtokoměr z elektrovodně sítě, např. u mobilní techniky a k napájení musí být použito stejnosměrného zdroje, např. akumulátoru, musí být tento zdroj doplněn střídačem. Střídače ve spojení s akumulátory zajišťují přeměnu zdrojové stejnosměrné energie na střídavou s potřebnými napěťovými a kmitočtovými hodnotami. Hlavním nedostatkem těchto samostatných střídačů předřazených magnetickým obvodům průtokoměru jsou kromě jejich nízkých energetických transformátorů i nesinusové průběhy výstupních napětí s nežádoucím obsahem vyšších harmonických kmitočtů, působících deformačně také na průběh signálních napětí odebíraných z elektrod měřící trubice čidla průtokoměru.

S^e-lečnou nevýhodou všech popsaných zapojení budicích obvodů čidel indukčních průtokoměrů a jejich napájecích zdrojů je znáčná složistost, vyžadující bud stabilizovaný střídavý zdroj, složitý kompenzační zesilovač v případě napájení budoucích cívek z elektrovodně sítě, nebo nákladný a málo účinný střídač předřazený magnetickému obvodu indukčního průtokoměru, je-li tento napájen z akumulátorové baterie. Uvedené nedostatky podstatně snižují užitnou hodnotu přístrojového vybavení indukčních průtokoměrů.

Popsané nedostatky známého stavu techniky odstraňuje zapojení budoucího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin, podle vynálezu jehož podstata spočívá v tom, že výstupy budicích cívek jsou připojeny na budicí generátor a paralelně připojeným kondenzátorem, přičemž v indukční vazbě s budicími cívkami jsou cívky zdroje referenčního napětí, umístěné ve vzduchové mezeře společného feromagnetického jádra. Cívky zdroje referenčního napětí jsou napojeny na usměrňovač, jenž je přes regulační potenciometr připojen k zesilovači, jehož výstup je přes optoelektrický převodník napojen na vstup regulačního stupně.

Ten je připojen jednak k budicímu generátoru a jednak k jednomu pólu zdroje stejnosměrného napětí, jehož druhý pól je napojen k uzemněnému středu budicích cívek.

Propojením budicích cívek, budicího generátoru a kondenzátoru je vytvořen oscilátor, jehož amplituda je řízena regulačním stupněm, zařazeným do regulační zpětnovazební smyčky.

Pokrokovost vynálezu se projevuje v tom, že umožnil funkční sjednocení budicího magnetického obvodu čidla průtokoměru pracujícího ve střídavém režimu a střídače s proudovou stabilizací, jako jeho napájecího zdroje připojeného na stejnosměrný zdroj. Při jakékoliv změně amplitudy oscilací způsobené změnami teploty, odporu cívek nebo i velikosti napájecího napětí, ovlivňuje usměrněné oscilační napětí v nepřímém poměru fond zesilovacím stupněm a současně i vodivost regulačního stupně zapojeného v kladné napájecí větvi. Tímto způsobem je docíleno konstantní amplitudy oscilací a tím konstantní magnetické indukce v pracovní mezeře čidla průtokoměru při proměnlivých provozních podmínkách, které nastávají u průtokoměrů pro mobilní provoz.

Předností vynálezu je v prvé řadě vysoká energetická účinnost dosahující 90 %, zajištěná zapojením sjednocujících funkcí samostatného střídače s proudovou stabilizací a budiče magnetického pole průtokoměru. Vysoké účinnosti je dosaženo rovněž tím, že vytvářené magnetic ké pole je pro obě Části, to jest pro střídaČ i vlastní budicí magnetický obvod společné, a také tím, že v rezonančním LC obvodu jsou plně kompenzovány jalové proudy.

Zapojením podle vynálezu je docíleno konstantního magnetického toku v prostoru měřicí trubice bez složitých a nákladných přídavných zařízeni. Charakter průběhu oscilací i magnetického pole je sinusový, takže vyšší kmitočty budicích proudů signální napětí nedeformují.

Další předností je snadné ruční nastavování požadované hodnoty amplitudy budicího proudu pomocí potenciometru, což umožňuje i přímé řízení signálního napětí a nastavení měřicího rozsahu. Podstatnou předností vynálezu je možnost použití pro střídaný zdroj napětí z elektrovodné sítě a to napojením usměrňovače na zdrojové svorky, přičemž zůstávají zachovány přednosti samočinné regulace magnetického toku.

Dále popsaný příklad provedení vynálezu je doplněn výkresy, kde značí obr. 1 blokové schéma zapojení, obr. 2 schématické zobrazení magnetického obvodu a obr. 3 praktické zapojení obvodu čidla indukčního průtokoměru.

Zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin je tvořeno feromagnetickým jádrem (obr. 2) se dvěma sériově zapojenými budicími cívkami 1_, P , v jehož vzduchové mezeře je uspořádána měřicí trubice 13 se snímacími elektrodami 131, 132 připojenými k neznázorněnému zesilovačů. Budicí cívky 1_, P, mají uzemněný střed připojen k zápornému pólu zdroje 11 (obr. 3) stejnosměrného napětí a výstupy jsou napojeny na budicí generátor

2. Ten je tvořen dvěma tranzistory 21, 22, na jejichž bázích jsou křížově ke kolektorům připojeny odpory 23, 24.

Před budicím generátorem 2 je na výstupy budicích cívek 2# P paralelně vřazen kondenzátor 3. Propojením budicích cívek 1_, P , kondenzátoru 2 ^a budicího generátoru 2_ je vytvořen oscilátor 2· ^v indukční vazbě s budícími cívkami 2* A’ jsou cívky 5, 2' zdroje ‘referenčního napětí, umístěné po obou stranách měřicí trubice 13 ve vzduchové mezeře společného feromagnetického jádra 12. Výstupy cívek 5, 5' jsou napojeny na můstkový usměrňovač 6_, sestávající ze čtyř diod 61, 52, 63, 64 a filtračního kondenzátoru 65.· Výstupy usměrňovače 2 jsou přes potencioraetr 7_ napojeny na zesilovač 2* tvořený tranzistorem, kterého kolektor je připojen k optoelektrickému převodníku 9_.

Na fototranzistor 91 převodníku je připojen regulační stupeň 22.' tvořený tranzistorem, jehož výstup je zapojen k budicímu generátoru 2. Regulační stupeň je napojen ke kladné větvi zdroje 11.

Stabilizace magnetického toku v prostoru měřicí trubice 13 je dosahována regulací amplitudy oscilací oscilátoru _4, přičemž amplituda je stabilizována zpětnovazebně řízeným zdrojem konstantního proudu, realizovaným sériově zařazeným regulačním stupněm 10. Zdroj konstantního proudu je přitom řízený usměrněným indukovaným napětím z cívek 5_, 5.’ zdroje referenčního napětí. Amplituda oscilátoru 4 je nastavena potenciometrem 2, řídicím zisk zesilovacího stupně 2· Cívky 5, 2' jsou současně využity jako zdroj klíčovacích impulsů fázového demodulátoru zesilovače s lineárním ziskem.

Vynálezu lze s výhodou využít pro napájení indukčních tlakových sond nebo defektoskopii při zjištování vad ocelových lan metodou měření magnetické indukce.

Claims (3)

1. Zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin, tvořeného neuzavřeným feromagnetickým jádrem se dvěma sériově zapojenými budicími cívkami, v jehož vzduchové mezeře je umístěna měřicí trubice se snímacími elektrodami, vyznačené tím, že výstupy budicích cívek (1, 1') jsou připojeny na budicí generátor (2) s paralelně připojeným kondenzátorem (3), přičemž v indukční vazbě s budicími cívkami (1, 1') jsou cívky (5, 5') zdroje referenčního napětí umístěné ve vzduchové mezeře společného feromagnetického jádra (12), které jsou napojeny na usměrňovač (6), jenž je přes regulační potenoiometr (7) připojen k zesilovači (8), jehož výstup je přes optoelektrický převodník (9) napojen na vstup regulačního stupně (10), který je připojen jednak k budicímu generátoru (2) a jednak k jednomu pólu zdroje (11), stejnosměrného napětí, jehož druhý pól je napojen k uzemněnému středu budicích cívek (1, 1').

2. Zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin pode bodu 1, vyznačené tím, že propojením budicích cívek (1, 1'), budicího generátoru (2) a kondenzátoru (3) je vytvořen oscilátor (4), s amplitudou řízenou regulačním stupněm (10), zařazeným do zpětnovazební regulační smyčky.

3. Zapojení budicího magnetického obvodu čidla indukčního průtokoměru kapalin podle, bodu 1, vyznačené tím, že na uzemněný střed budicích cívek (1, 1‘) a na řídicí stupeň (10) je připojen usměrňovač zdroje střídavého napětí.