FI70475B

FI70475B - NIVAODETEKTOR FOER FRITT FLYTANDE OCH VISKOESA MATERIAL

Info

Publication number: FI70475B
Application number: FI783458A
Authority: FI
Inventors: Vsevolod A Markelov; Anatoly A Baranovsky
Original assignee: Vsevolod A Markelov; Anatoly A Baranovsky
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1986-03-27
Also published as: FI70475C; FI783458A

Description

luSr*l ΓΒ1 mi\ ^uulutusjulkaisu 7 0 4 7 5luSr * l ΓΒ1 mi \ ^ publication 7 0 4 7 5

J8$§ tBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFTJ8 $ § tBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT

C Patentti :.;v3:i;.ctty (45) ht.M’t ir.C ' ’elnt 10 00 1006 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 6 01 F 23/00 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 78 3 58 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 13.11.78 (Fl) (23) Alkupäivä — Glltighetsdag 13.11 78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1^4.05-80C Patent:.; V3: i; .ctty (45) ht.M't ir.C '' elnt 10 00 1006 (51) Kv.lk. * / Lnt.CI.4 6 01 F 23/00 (21 ) Patent application - Patentansökning 78 3 58 (22) Filing date - Ansökningsdag 13.11.78 (Fl) (23) Starting date - Glltighetsdag 13.11 78 (41) Published public - Blivit offentlig 1 ^ 4.05-80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksrpanon Ja kuul.julkaisun pvm. - 27.03.86National Board of Patents and Registration Date of publication and hearing. - 27.03.86

Patent- och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet (71)(72) Vsevolod A. Markelov, ulitsa Kharkovskikh Divizy, 22-a, kv. 19, Kharkov, Anatoly A. Baranovsky, ulitsa Rybalko, 11, kv. 59, Kharkov USSR(SU) (7^) Oy Koister Ab (5*0 Pinnankorkeusiimaisin vapaasti virtaavia tai viskoottisia aineita varten - Nivädetektor för fritt flytande och viskösa materialPatent and registration authorities Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad (86) Kv. application - Int. ansökan (32) (33) (31) Privilege claimed — Begärd priority (71) (72) Vsevolod A. Markelov, ulitsa Kharkovskikh Divizy, 22-a, kv. 19, Kharkov, Anatoly A. Baranovsky, ulitsa Rybalko, 11, kv. 59, Kharkov USSR (SU) (7 ^) Oy Koister Ab (5 * 0 Surface height for free-flowing or viscous substances - Nivädetektor för fritt flytande och viscous material

Keksintö koskee pinnankorkeuden mittauslaitteita ja erityisesti värähtelijätyyppisiä vapaasti virtaavien tai viskoottisten materiaalien pinnankorkeusilmaisimia. Se soveltuu vapaasti virtaavien ja viskoottisten materiaalien pinnankorkeuden valvontaan pro-sessisäiliöissä, kuten suurissa nestesäiliöissä, syöttökartioissa jne.The invention relates to surface height measuring devices and in particular to vibrator-type surface level detectors for free-flowing or viscous materials. It is suitable for level control of free-flowing and viscous materials in process tanks, such as large liquid tanks, supply cones, etc.

Värähtelijätyyppisiä pinnankorkeuden ilmaisimia käytetään eri teollisuudenaloilla.Vibrator type detectors are used in various industries.

Ennestään tunnettu on värähtelijätyyppinen pinnankorkeuden ilmaisin £ Katso "Endreess und Hausee-Messen und Steuern, 1968, no. 17, s. 157» jossa on pinnankorkeuden ilmaiseva anturi, joka on tehty mekaanisesti värähtelevän järjestelmän muotoon /äänirauta,/ ja joka asennetaan valvottavaa materiaalia sisältävän säiliön sisäseinään kiinnitettyyn runkokappaleeseen. Anturissa on kaksi piezo-sähköistä muunninta, jotka on asennettu ääniraudan varteen ja kyt- 2 70475 ketty sähköisesti toisiinsa vahvistimen välityksellä. Pinnankorkeus-ilmaisimessa on myös ilmoitinkoje, joka on kytketty vahvistimen lähtöön.A vibrator-type level indicator is previously known. See "Endreess und Hausee-Messen und Steuern, 1968, no. 17, p. 157" with a level sensor made in the form of a mechanically vibrating system / sound iron, / and mounted on a device containing a controlled material. The sensor has two piezoelectric transducers mounted on the arm of an audio iron and electrically connected to each other via an amplifier.The level indicator also has a detector connected to the output of the amplifier.

Toinen edellä mainituista piezosähköisistä keraamisista muuntimista aiheuttaa mekaanisesti värähtelevän järjestelmän värähtelyltä, kun taas toinen muunnin vastaanottaa mekaanisesti värähtelyt ja muuntaa ne jännitteeksi, joka on verrannollinen mekaanisten värähtelyjen amplitudiin. Vahvistin vahvistaa tämän jännitteen ja syöttää sen ensiksi mainittuun piezosähköiseen keraamiseen muunti-meen. Näin ollen edellä mainittu laite on itse värähtelevä järjestelmä, jossa värähtelytaajuuden määrää pinnankorkeuden ilmaisevan anturin ominaisvärähtelyn taajuus.One of the above-mentioned piezoelectric ceramic transducers causes a mechanically oscillating system to oscillate, while the other transducer mechanically receives the oscillations and converts them into a voltage proportional to the amplitude of the mechanical oscillations. The amplifier amplifies this voltage and supplies it to the first-mentioned piezoelectric ceramic converter. Thus, the above-mentioned device is itself an oscillating system, in which the oscillation frequency is determined by the frequency of the characteristic oscillation of the sensor indicating the surface height.

Kun edellä kuvatun mekaanisen värähtelyjärjestelmän anturi joutuu kosketukseen säiliössä olevan materiaalin kanssa, niin sen värähtelyt vaimenevat, mikä aiheuttaa anturin värähtelyn lakkaamisen. Tällöin ei toisen piezosähköisen keraamisen muuntimen lähdössä esiinny signaalia. Tämän johdosta lähtöön kytketty ilmoitinkoje päästää antaen signaalin, joka ilmaisee, että säiliössä on materiaalia sillä pinnankorkeustasolla, jonka kohdalle pinnankorkeuden ilmaiseva anturi on asennettu.When the sensor of the mechanical vibration system described above comes into contact with the material in the container, its vibrations are damped, which causes the sensor to stop vibrating. In this case, there is no signal at the output of the second piezoelectric ceramic converter. As a result, the detector connected to the output emits a signal indicating that there is material in the tank at the level at which the level sensor is mounted.

Edellä kuvattu pinnankorkeusilmaisin ei ole riittävän tunteeton häiriöille, joita aiheuttavat tärinä, iskut ym., jotka ovat normaaleja ilmiöitä tuotantoprosesseissa. Tällaiset häiriöt voivat saada pinnankorkeusilmaisimen toimimaan siten, että se antaa väärän signaalin, vaikka ilmaisimen anturi olisi materiaalin peittämä, koska tärinä ja iskut voivat johtua runko-osaa pitkin piezosähköi-siin muuntimiin ja koska näiden häiriöiden taajuusspektri voi sisältää taajuuksia, jotka ovat lähellä piezosähköisten keraamisten muuntimien ja mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelytaa-juuksia.The level indicator described above is not sufficiently insensitive to disturbances caused by vibrations, shocks, etc., which are normal phenomena in production processes. Such interference can cause the level detector to operate to give a false signal even if the detector sensor is covered with material, because vibrations and shocks can be caused along the body to piezoelectric transducers and because the frequency spectrum of these interferences can include frequencies close to piezoelectric transducers. and the characteristic oscillation frequencies of the mechanical vibration system.

Mekaanisen värähtelyjärjestelmän värähtelyltä herättävän ja vastaanottavan muuntimen tulee olla tarkasti sovitetut laajalla lämpötila-alueella, koska muutokset niiden värähtelytaajuudessa aiheuttavat vastaavan muutoksen pinnankorkeusilmaisimen siirtoker-toimessa ja aiheuttavat siten pinnankorkeusilmaisimen vääriä ilmoituksia. Toimintaolosuhteissa tällainen sovittaminen on kuitenkin vaikea suorittaa.The oscillation-inducing and receiving transducers of a mechanical vibration system must be precisely matched over a wide temperature range, because changes in their oscillation frequency cause a corresponding change in the transfer coefficient of the level detector and thus cause false declarations of the level detector. However, under operating conditions, such an adjustment is difficult to perform.

3 704753 70475

Sanottuun laitteeseen kuuluvat piezosähköiset keraamiset muuntimet joutuvat lähelle materiaaleja, joiden pinnankorkeutta on tarkoitus valvoa, ja joutuvat siksi alttiiksi näiden materiaalien lämpövaikutukselle.Koska piezosähköisen keraamisen materiaalin Curien piste on 130°C, niin edellä kuvattu laite ei pysty toimimaan korkeammassa lämpötilassa eikä sovellu useilla tuotannonaloilla, esimerkiksi natriumkarbonaatin, sementin yms. tuotannossa käytettäväksi .The piezoelectric ceramic transducers included in said device are exposed to materials whose surface level is to be controlled and are therefore exposed to the thermal effects of these materials. Since the Curie point of the piezoelectric ceramic material is 130 ° C, the device described above cannot operate at higher temperatures and is not suitable for many industries. for use in the production of sodium carbonate, cement, etc.

Ennestään tunnettu on värähtelijätyyppinen pinnankorkeus-ilmaisin /katso keksijäntodistus n:o 262518, Neuvostoliitto/, jossa on pinnankorkeuden ilmaiseva anturi, joka on tehty mekaanisesti värähtelevän järjestelmän muotoon /värähtelevä sauva/, sekä laite, joka on sovitettu herättämään värähtelyltä mekaanisesti värähtelevässä järjestelmässä ja muuntamaan sen värähtelyt sähköisiksi värähtelyiksi ja joka on tehty kaistanpäästövahvistimen välityksellä toisiinsa kytketyn kahden käämityksen muotoon ja jossa vahvistin on varustettu lähtöön kytketyllä taajuusilmaisimen ja lähtövahvistin-asteen käsittävällä ilmoitinkojeella.A vibrator-type level detector / see inventor certificate No. 262518, Soviet Union /, which has a level sensor in the form of a mechanically oscillating system / oscillating rod / and a device adapted to induce vibration in a system and vibrate mechanically oscillations into electrical oscillations and made in the form of two windings connected to each other by a bandpass amplifier and wherein the amplifier is provided with an output device connected to the output and a frequency amplifier and an output amplifier stage.

Toinen käämityksistä, joka on sovitettu herättämään värähtelyltä mekaanisessa värähtelyjärjestelmässä, on kytketty vahvistimen lähtöön, ja toinen käämitys on sovitettu muuntamaan mekaaniset värähtelyt sähköisiksi värähtelyiksi, on kytketty vahvistimen sisääntuloon. Näin ollen tämän pinnakorkeusilmaisimen käämitykset muodostavat positiivisesti takaisinkytketyn piirin ja muodostavat siten itsevärähtelevän järjestelmän.One of the windings adapted to excite vibration in a mechanical vibration system is connected to the output of the amplifier, and the other winding is adapted to convert the mechanical vibrations into electrical vibrations is connected to the input of the amplifier. Thus, the windings of this level detector form a positive feedback circuit and thus form a self-oscillating system.

Vahvistimen avoimen piirin vahvistus on valittu siten, että värähtelyjen kehittäminen on mahdollista sekä anturin ollessa materiaalin peittämä että anturin ollessa vapaassa tilassa. Mekaanisen järjestelmän ominaisvärähtelytaajuudet ovat vahvistimen taajuuskaistalla. Vahvistimen lähtö on kytketty taajuusilmaisimeen, joka muuntaa itsevärähtelevän oskillaattorin antaman jännitteen tasajännitemuu-toksiksi. Lähtövahvistinaste vahvistaa tällä tavoin kehitetyn signaalin. Kun mekaaninen värähtelyjärjestelmä ei ole materiaalin peittämä, niin se värähtelee, ja sen värähtelytaajuus on jokin sen omi-naisvärähtelytaajuuksista, ja pienetkin tämän järjestelmän värähtelyistä, jotka johtuvat apujännitelähteen syöttämän virran vaihteluista tai rakenne-elementtien tärinästä, vahvistuvat vahvistimessa ja siirtyvät takaisinkytkentäkäämityksen kautta värähtelyjärjestelmään 70475 samanvaiheisina apujännitelähteen syöttämän virran satunnaisvaih-teluiden kanssa.The open circuit gain of the amplifier has been chosen so that it is possible to generate vibrations both when the sensor is covered with material and when the sensor is in the free state. The characteristic oscillation frequencies of a mechanical system are in the frequency band of the amplifier. The output of the amplifier is connected to a frequency detector which converts the voltage provided by the self-oscillating oscillator into DC voltage changes. The output amplifier stage amplifies the signal generated in this way. When the mechanical oscillation system is not covered by the material, it oscillates and its oscillation frequency is one of its intrinsic oscillation frequencies, and even small oscillations of this system due to auxiliary voltage supply with random variations of the current supplied.

Nämä käämitykset on asennettu mekaanisen värähtelyjärjestelmän päälle. Nämä käämitykset ja niitä vahvistimeen yhdistävät johtimet on suojattava toisiinsa nähden, mikä mutkistaa laitteen rakennetta ja pienentää siten sen luotettavuutta.These windings are mounted on top of a mechanical vibration system. These windings and the wires connecting them to the amplifier must be shielded from each other, which complicates the structure of the device and thus reduces its reliability.

Koska edellä kuvatun pinnankorkeusilmaisimen ominaistaajuudet ovat suhteellisen kapealla taajuuskaistalla, 200-400 Hz, niin tarvitaan sopivat suodattimet, joilla saadaan vaihelineaarinen vahvistimen päästökaistan rajoitus molemmissa päissä, mikä tuntuvasti mutkistaa vahvistimen rakennetta ja siten pinnankorkeusilmaisinta kokonaisuudessaan, mikä puolestaan vaikuttaa sen luotettavuuteen.Since the characteristic frequencies of the level detector described above are in a relatively narrow frequency band, 200-400 Hz, suitable filters are needed to provide a phase linear amplifier passband limitation at both ends, which significantly complicates the amplifier structure and thus the level detector as a whole.

Se, että rakenteeltaan mutkikas laite, joka herättää mekaanisen värähtelyjärjestelmän ja muuntaa sen värähtelyt sähköisiksi värähtelyiksi, on tarkoitus sijoittaa valvottavan materiaalin lähelle ja että laite joutuu alttiiksi materiaalin lämpö-, korroosio- ym. vaikutuksille, tekee vaikeammaksi käyttää edellä kuvattua laitetta voimakkaasti vaikuttavien aineiden pinnakorkeuden valvontaan .The fact that a device of complex construction, which generates a mechanical vibration system and converts its vibrations into electrical vibrations, is intended to be placed close to the controlled material and is exposed to thermal, corrosion, etc., makes it more difficult to use the device described above. .

Keksintö koskee värähtelijätyyppistä vapaasti virtaavien ja viskoottisten aineiden pinnankorkeusilmaisinta, jolle on ominaista suurempi käyttöluotettavuus, joka saavutetaan sillä, että käytetään mekaanisen värähtelyjärjestelmän pakkovärähtelyä sen ominaisväräh-telytaajuudella, jolla tavoin estetään muiden värähtelylähteiden aiheuttamat häiriöt.The invention relates to a surface height detector of the free-flowing and viscous substances of the oscillator type, which is characterized by greater operational reliability, which is achieved by using the forced oscillation of a mechanical oscillation system at its specific oscillation frequency, thus preventing interference from other oscillation sources.

Keksinnön mukaiseen värähtelijätyyppiseen vapaasti virtaavien ja viskoottisten aineiden pinnakorkeusilmaisimeen kuuluu mekaaninen värähtelyjärjestelmä, välineet mekaanisten värähtelyjen herättämiseksi ja niiden muuntamiseksi sähköisiksi värähtelyiksi, jotka välineet on sähköisesti kytketty pulssioskillaattorin ulostuloon ja vahvistimen sisääntuloon, joiden välineiden ulostulo on kytketty osoitinlaitteeseen.The vibrator-type surface height detector of the free-flowing and viscous substances according to the invention comprises a mechanical oscillation system, means for generating mechanical oscillations and converting them into electrical oscillations, which means are electrically connected to a pulse oscillator output and an amplifier input.

Lisäksi keksinnön mukaisesti ilmaisin sisältää synkronisoin-tivälineet pulssioskillaattorin pulssien ja mekaanisen värähtely-järjestelmän luonnollisten värähtelyjen yhden aallon synkronisoimi-seksi, jotka synkronisointivälineet käsittävät esimerkiksi jänni-teamplitudirajoittimen, joka on kytketty vahvistimen ulostuloon ja derivointipiiriin, joka on kytketty sarjaan rajoittimen kanssa ja jonka ulostulo on kytketty pulssioskillaattoriin.In addition, according to the invention, the detector includes synchronizing means for synchronizing one pulse of the pulses of the pulse oscillator and the natural oscillations of the mechanical oscillation system, which synchronizing means comprise for example pulssioskillaattoriin.

5 70475 Tällainen värähtelijätyyppisen pinnankorkeusilmaisimen rakenne sallii mekaanisen värähtelyjärjestelmän jaksollisen pakko-herätyksen, mikä tapahtuu tahdistettuna värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelyyn. Siitä syystä toimintaolosuhteissa tapahtuva, pinnankorkeusilmaisimen anturiin tarttuneesta materiaalista, ympäristö lämpötilasta , anturin rakenneaineen vanhenemisesta tai muusta syystä johtuva, mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtely-taahyyden muuttuminen ei vaikuta pinnankorkeusilmaisimen toimintaan.5 70475 Such an oscillator-type level detector structure allows a periodic forced excitation of the mechanical vibration system, which takes place in synchronism with the characteristic vibration of the vibration system. Therefore, changes in the characteristic oscillation frequency of the mechanical vibration system due to the material adhering to the level sensor sensor under operating conditions, the ambient temperature, the aging of the sensor material, or any other reason do not affect the operation of the level sensor.

Alempana kuvataan keksinnön erästä toteutusmuotoa liitteenä olevien piirustusten avulla.An embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

Värähtelijätyyppinen vapaasti virtaavien tai viskoottisten aineiden pinnankorkeusilmaisin käsittää pinnankorkeuden ilmaisevan anturin 1 (kuvio 1), joka on kytketty pulssioskillaattorin 2 lähtöön sekä vahvistimen 3 sisääntuloon. Vahvistimen 3 lähtöön on kytketty ilmoitinkoje 4 ja jännitteen amplitudin rajoitin 5, jonka lähtö on kytketty derivointipiirin 6 välityksellä pulssioskillaattoriin 2.The level indicator of the free-flowing or viscous substances of the oscillator type comprises a level sensor 1 (Fig. 1) connected to the output of the pulse oscillator 2 and to the input of the amplifier 3. The output of the amplifier 3 is connected to a detector device 4 and a voltage amplitude limiter 5, the output of which is connected via a derivation circuit 6 to a pulse oscillator 2.

Pinnankorkeuden ilmaiseva anturi 1 sisältää mekaanisen värähtely järjestelmän 7, joka on tehty runkoon 10 asennettuun kalvoon 9 kiinnitetyn sauvan 8 muotoon. Pinnankorkeuden ilmaiseva anturi 1 sisältää lisäksi laitteen 11, joka herättää mekaanisen värähtely-järjestelmän 7 ja muuntaa sen värähtelyt sähköisiksi värähtelyiksi ja joka käsittää käämityksen 12, jolla on ferromagneettinen sydän 13 ja joka toimii sähkömagneettina ja magneettisena siirtymäänturina, jonka tehtävänä on muuntaa mekaanisen värähtelyjärjestelmän värähtely jännitevaihteluksi, jonka taajuus on sama kuin mekaanisen värähtely järjestelmän värähtelytaajuus.The level sensing sensor 1 includes a mechanical vibration system 7 made in the form of a rod 8 attached to a membrane 9 mounted on the body 10. The level sensing sensor 1 further includes a device 11 which excites a mechanical vibration system 7 and converts its vibrations into electrical vibrations and which comprises a winding 12 having a ferromagnetic core 13 and acting as an electromagnet and a magnetic displacement sensor for converting vibrations of a mechanical vibration system into vibrations. whose frequency is the same as the vibration frequency of the mechanical vibration system.

Keksinnön parhaana pidettävässä toteutusmuodossa pulssioskil-laattori 2 käsittää tyristorin 14 (kuvio 3), joka on kytketty käämitykseen 12 kondensaattorin 15 kautta. Kondensaattorin 15 varautuminen tapahtuu vastuksen 16 kautta jännitelähteestä, jonka lähtö 17 on esitetty kuviossa 3. Pulssioskillaattorin 2 ajoituspiiri on tehty emitteriseuraajän muotoon, joka käsittää transistorin 18. Transistorin 18 kantapiiri käsittää ajoituksen määräävän RC-piirin, jossa on vastus 19 ja kondensaattori 20. Emitteriseuraajan emitteri-piiri käsittää zenerdiodin 21, joka määrää tyristorin 14 liipaisu-tason. Transistorin 18 kautta kulkevan virran transistorin ollessa johtavana rajoittaa vastus 22, kun taas vastus 23 yhdessä tyristorin 14 hilaimpedanssin kanssa muodosstaa sanotun emitteriseuraajan kuor- 6 70475 mituksen. Diodi 24 tarvitaan kondensaattorin 20 purkamista varten silloin, kun tyristori 14 syttyy.In a preferred embodiment of the invention, the pulse oscillator 2 comprises a thyristor 14 (Fig. 3) connected to the winding 12 via a capacitor 15. The charging of the capacitor 15 takes place via a resistor 16 from a voltage source, the output 17 of which is shown in Figure 3. The timing circuit of the pulse oscillator 2 is made in the form of an emitter follower comprising a transistor 18. The base circuit of transistor 18 comprises a timing-determining RC circuit circuit comprises a zener diode 21 which determines the trigger level of the thyristor 14. The current flowing through the transistor 18 when the transistor is conductive is limited by a resistor 22, while the resistor 23 together with the gate impedance of the thyristor 14 forms a load of said emitter follower. Diode 24 is required to discharge capacitor 20 when thyristor 14 ignites.

Kuviossa 3 on esitetty myös derivointipiiri 6, johon kuuluvat vastus 25, kondensaattori 26 ja diodi 27.Figure 3 also shows a derivation circuit 6 comprising a resistor 25, a capacitor 26 and a diode 27.

Vahvistimeen 3 (kuvio 4) kuuluu kaksi transistoria 28, 29, siten että asteiden välillä on suora kytkentä. Vahvistimen toimintapisteen määrää RC-piiri, johon kuuluvat vastukset 30, 31 ja kondensaattori 32. Vastukset 33 ja 34 muodostavat vahvistinasteiden kuormituksen. Kondensaattorit 35 ja 36 toimivat kytkentäkonden-saattoreina. Vastus 37 muodostaa kytkennän tahdistuspiireihin. Zenerdiodi 38 toimii vahvistimen 3 lähtöjännitteen leikkaimena 6. Kondensaattori 39 estää vahvistimen 3 suurtaajuusvärähtelyt.The amplifier 3 (Fig. 4) comprises two transistors 28, 29, so that there is a direct connection between the stages. The operating point of the amplifier is determined by an RC circuit comprising resistors 30, 31 and a capacitor 32. Resistors 33 and 34 form the load of the amplifier stages. Capacitors 35 and 36 act as switching capacitors. Resistor 37 forms a connection to the synchronizing circuits. The zener diode 38 acts as an output voltage cutter 6 of the amplifier 3. The capacitor 39 prevents high frequency oscillations of the amplifier 3.

Kuviossa 5 esitettyyn ilmoitinkojeeseen 4 kuuluu transistori 40, jonka kollektoripiirissä on sähkömagneettinen rele 41, jonka rinnalla on kondensaattori 42. Transistorin 40 emitteripiirissä on zenerdiodi 43, joka määrää ilmoitinkojeen 4 1iipaisutason. Transistorin 40 kantapiirissä ovat ilmaisimena toimivat diodit 44 ja 45 sekä kondensaattori 46 ja sen rinnalla vastus 47. Piiri, johon kuuluvat vastus 48 ja zenerdiodi 49, antaa binäärisen lähtösignaalin automatiikkalaitteille. Releessä 41 on koskettimet 50 ja 51 jotka vastaavasti sytyttävät ja sammuttavat merkkilamput 52 ja 53.The detector device 4 shown in Fig. 5 includes a transistor 40 having an electromagnetic relay 41 in the collector circuit and a capacitor 42 in parallel. The emitter circuit of the transistor 40 has a zener diode 43 which determines the trigger level of the detector device 4. The base circuit of transistor 40 includes detector diodes 44 and 45 and a capacitor 46 and a resistor 47 in parallel. A circuit comprising a resistor 48 and a zener diode 49 provides a binary output signal to automation devices. Relay 41 has contacts 50 and 51 which turn the indicator lamps 52 and 53 on and off, respectively.

Keksinnön mukainen vapaasti virtaavien ja viskoottisten materiaalien pinnankorkeusilmaisin toimii seuraavassa kuvattavalla tavalla.The level indicator of free-flowing and viscous materials according to the invention operates as described below.

Pulssioskillaattori 2 kehittää lyhyitä pulsseja, joiden pituus on huomattavasti pienempi kuin mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelyjen jaksonpituus ja joiden toistotaajuus on useita kertoja pitempi kuin mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelyjen jakson pituus. Oskillaattorin 2 kehittämät lyhyet pulssit viedään käämitykseen 12, jota kautta ne aiheuttavat herätysimpulsse-ja mekaaniseen värähtelyjärjestelmään 7. Vapaassa tilassa mekaanisella värähtelyjärjestelmällä 7 on suuri hyvyysluku, josta johtuen sen värähtelyt eivät vaimene peräkkäisten pulssien välisenä aikana.The pulse oscillator 2 generates short pulses whose length is considerably less than the period length of the specific vibrations of the mechanical vibration system and whose repetition frequency is several times longer than the length of the period of the specific vibrations of the mechanical vibration system. The short pulses generated by the oscillator 2 are applied to the winding 12, through which they cause excitation pulses and a mechanical oscillation system 7. In the free state, the mechanical oscillation system 7 has a high quality factor, as a result of which its oscillations are not attenuated between successive pulses.

Kahden perättäisen herätyspulssin välisenä aikana mekaanisen värähtelyjärjestelmän värähtelyt ottaa vastaan sama käämitys 12, joka muuntaa ne vaihtojännitteeksi, joka syötetään käämitykseen 12 kytketyn vahvistimen 3 sisääntuloon. Vahvistimen 3 suorittaman vah- 7 70475 vistuksen jälkeen sanottu jännite, jonka taajuus on sama kuin mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelytaajuus, syötetään ilmoitinkojeen 4 sisääntuloon.During the period between two successive excitation pulses, the oscillations of the mechanical oscillation system are received by the same winding 12, which converts them into an alternating voltage supplied to the input of the amplifier 3 connected to the winding 12. After the amplification by the amplifier 3, said voltage, the frequency of which is the same as the specific oscillation frequency of the mechanical oscillation system, is applied to the input of the detector device 4.

Ilmoitinkoje 4 muuntaa vaihtojännitteen tasajännitteeksi, joka aiheuttaa ilmoitinreleen toiminnan. Koskettimiensa 50 ja 51 avulla rele 41 sulkee joko merkkilampun 52 tai 53 virtapiirin ilmoittaen sen, onko mekaanisen värähtelyjärjestelmän 7 sijoituskoh-dassa materiaalia vai ei. Vahvistimen 3 vahvistama vaihtojännite kytketään jännitteen amplitudin rajoittimeen 5, jossa suoritetaan huipun leikkaus siten, että amplitudinrajoittimen lähdössä esiintyy vaihtojännite, joka muodoltaan on lähes sakara-aaltoa. Derivointi-piiri 6, joka on kytketty rajoittimen 5 lähtöön, derivoi tällä tavoin synnytetyt pulssit. Tulokseksi derivointipiirin 6 lähtöön saadaan muodostetuksi tahdistuspulssien jono, jossa jokainen oulssi esiintyy ajallisesti samalla hetkellä, kun mekaanisen värähtelyjärjestelmän 7 värähtelyn jakso alkaa.The detector device 4 converts the AC voltage into a DC voltage, which causes the detector relay to operate. By means of its contacts 50 and 51, the relay 41 closes the circuit of either the signal lamp 52 or 53, indicating whether or not there is material at the location of the mechanical vibration system 7. The alternating voltage amplified by the amplifier 3 is connected to a voltage amplitude limiter 5, where a peak cut is performed so that an alternating voltage in the form of a nearly square wave is present at the output of the amplitude limiter. The derivation circuit 6 connected to the output of the limiter 5 derives the pulses generated in this way. As a result, a sequence of synchronization pulses is formed at the output of the derivation circuit 6, in which each pulse occurs in time at the same time as the oscillation period of the mechanical oscillation system 7 begins.

Perättäisten herätyspulssien välisinä aikoina sama käämitys 12 ottaa vastaan mekaanisen värähtelyjärjestelmän värähtelyt ja muuntaa ne vaihtojännitteeksi, joka viedään käämitykseen 12 kytkettyyn vahvistimen 3 sisääntuloon. Vahvistimen 3 vahvistama sanottu jännite, jonka taajuus on sama kuin mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelytaajuus, viedään ilmoitinkojeen 4 sisääntuloon.At times between successive excitation pulses, the same winding 12 receives the vibrations of the mechanical oscillation system and converts them into an alternating voltage which is applied to the input of the amplifier 3 connected to the winding 12. Said voltage amplified by the amplifier 3, the frequency of which is the same as the specific oscillation frequency of the mechanical oscillation system, is applied to the input of the detector device 4.

Tahdistuspulssit käynnistävät pulssioskillaattorin 2 ajan-hetkinä, jotka vastaavat mekaanisen värähtelyjärjestelmän värähtely-jakson alkuhetkeä. Koska herätyspulssit viedään pulssioskillaattorin 2 lähdöstä käämitykseen 12, jonka välityksellä ne vaikuttavat mekaaniseen värähtelyjärjestelmään 7, niin sanotun käämityksen aiheuttamat jaksolliset herätyspulssit esiintyvät samanvaiheisesti mekaanisen värähtelyjärjestelmän 7 värähtelyjen kanssa ja ylläpitävät siten värähtelyä sen ominaistaajuudella.The pacing pulses start the pulse oscillator 2 at times corresponding to the beginning of the oscillation period of the mechanical oscillation system. Since the excitation pulses are applied from the output of the pulse oscillator 2 to the winding 12, through which they act on the mechanical oscillation system 7, the periodic excitation pulses caused by said winding occur in phase with the oscillations of the mechanical oscillation system 7 and thus maintain oscillation at its characteristic frequency.

Siinä tapauksessa, että pinnankorkeuden ilmaiseva anturi 1 on materiaalin peittämä, mekaanisen värähtelyjärjestelmän hyvyysluku pienenee huomattavasti ja sen värähtely vaimenee nopeasti sen jälkeen kun pulssioskillaattorin 2 antama herätyspulssi on värähtelyn herättänyt. Tämän johdosta ilmaisinkojeen 4 sisääntuloon menee vain hyvin lyhyitä ohjauspulsseja, jotka elementtien 40, 41, 42, 44, 45, 46, 47 (kuvio 5) suorittaman keskiarvoittamisen jälkeen aiheuttavat transistorin 40 kannalle tasajännitteen, joka on paljon pienempi 8 70475 kuin zenerdiodin 43 määräämä liipaisutaso, josta syystä transistorin 40 kautta kulkeva virta pienenee aiheuttaen sähkömagneettisen releen 41 päästämisen. Releen 41 koskettimet 50, 51 kytkevät palamaan vastaavan merkkilampun, joka ilmoittaa, onko pinnankorkeuden ilmaisevan anturin sijoituspaikan kohdalla materiaalia. Mekaanisen värähtely järjestelmän 7 ominaisvärähtelytaajuuden muutokset, joita voi tapahtua toimintaolosuhteiden vallitessa johtuen anturin massan muuttumisesta anturiin tarttuneen materiaalin johdosta tai johtuen ympäristön lämpötilan muuttumisen aiheuttamista jäykkyyden muutoksista tai järjestelmän rakenneaineiden vanhenemisesta, eivät vaikuta värähtelyjärjestelmän toimintaan, koska värähtelyjärjestelmän taajuuden muuttuessa tahdistuspulssien ajoitus vastaavasti myös muuttuu .In the case where the level sensing sensor 1 is covered with material, the quality factor of the mechanical vibration system decreases considerably and its vibration is rapidly attenuated after the excitation pulse given by the pulse oscillator 2 has caused the vibration. As a result, only very short control pulses enter the input of the detector device 4, which, after averaging by the elements 40, 41, 42, 44, 45, 46, 47 (Fig. 5), apply a DC voltage to the base of the transistor 40 much lower than the trigger level determined by the zener diode 43 , for which reason the current flowing through the transistor 40 decreases, causing the electromagnetic relay 41 to be released. The contacts 50, 51 of the relay 41 turn on the corresponding indicator lamp, which indicates whether there is material at the location of the sensor indicating the level. Changes in the specific vibration frequency of the mechanical vibration system 7, which may occur under operating conditions due to changes in sensor mass due to material adhering to the sensor or changes in stiffness caused by changes in ambient temperature or aging of system components, do not affect the oscillation system.

Näin ollen keksinnön mukaisessa laitteessa, johtuen pulssi-herättimen 2 suorittamista mekaanisen värähtelyjärjestelmän 7 jaksollisista herätyksistä, jotka synkronoidaan sanottujen värähtelyiden kehittämällä vaihtojännitteellä, on saatu aikaan tarkka herätysten yhteensovittaminen mekaanisen värähtelyjärjestelmän ominaisvärähtelytaa juuden kanssa, millä tavoin parannetaan pinnankorkeusilmai-simen luotettavuutta ja yksinkertaistetaan pinnankorkeuden ilmaisevan anturin rakennetta.Thus, in the device according to the invention, due to the periodic excitations of the mechanical oscillation system 7 performed by the pulse exciter 2, which are synchronized with the alternating voltage generated by said oscillations, accurate alignment of .