PL53502B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 30.VI.1967 53502 KI. 42 i, 19/04 MKP G0ljy\ &I& {czytelnia Urz*k PoM***^0 Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr Marian Lapinski, dr inz. Slawoj Gwia¬ zdowski, mgr inz. Wojciech Wlodarski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Elektrotechniki Teoretycznej A), Warszawa (Polska) Czujnik pojemnosciowy do wilgotnosciomierzy Przedmiotem wynalazku jest elektryczny czuj¬ nik pojemnosciowy do wilgotnosciomierzy sub¬ stancji sypkich, z cylindrycznymi elektrodami po¬ miarowymi.W znanych dotychczas czujnikach pojemnoscio¬ wych róznego ksztaltu z nieruchomym dnem spo¬ sób ulozenia sie sypkiego wsadu zalezal od spo¬ sobu napelniania czujnika. Wsad mógl ulozyc sie mniej lub bardziej scisle, co wplywalo na pojem¬ nosc elektryczna czujnika i powodowalo rózne wskazania przy kolejnych pomiarach wilgotnosci tej samej próbki.Azeby zmniejszyc wplyw przypadkowego uloze¬ nia sie sypkiego wsadu na wynik pomiaru, sto¬ sowano rózne sposoby napelniania czujnika, jak na przyklad: odwazona ilosc wsadu dzielono na piec równych czesci i wsypywano kolejno do czuj¬ nika; po wsypaniu kazdej czesci dwa razy lekko uderzano w obudowe czujnika celem równomier¬ nego ulozenia wsadu. Ten sposób napelniania czuj¬ nika poprawia troche powtarzalnosc pomiarów, ale nie eliminuje calkowicie uchybów pomiarów spowodowanych róznym ulozeniem sie sypkiego wsadu, gdyz ulozenie to zalezy od sily, sposobu i punktu uderzenia w czujnik, zwlaszcza, gdy ude¬ rzenia te wykonuja rózne osoby.Przedmiotem wynalazku jest czujnik pojemno¬ sciowy z dnem wykonanym w postaci drgajacej membrany poruszanej za pomoca elektromagnesu.Drgania membrany powoduja jednakowe ulozenie 20 25 wsadu czujnika, niezaleznie od sposobu jego wprowadzenia, dzieki czemu uzyskuje sie znacz¬ nie lepsza powtarzalnosc pomiarów niz w dotych¬ czas stosowanych czujnikach pojemnosciowych do wilgotnosciomierzy. Amplitude drgan membrany mozna stabilizowac na przyklad elektromagnetycz¬ nie celem unikniecia zmian napiecia sieci na wy¬ niki pomiarów.Konstrukcja czujnika wedlug wynalazku poka¬ zana jest na rysunku, na którym symbolem 1 — oznaczono elektrode pomiarowa wewnetrzna, 2 — elektrode pomiarowa zewnetrzna, 3 — izolacyjne zakonczenie elektrody wewnetrznej, 4 — tuleje izolacyjna elektrody wewnetrznej, 5 — kolnierz izolacyjny elektrody zewnetrznej, 6 — metalowy wspornik elektrody wewnetrznej z otworami, przez które przechodza prety 9 poruszajace pierscien 8, przymocowany do membrany 7; wspornik ten w ksztalcie tulei przymocowany jest do elektrody zewnetrznej 2, tulei 4 i membrany 7, 7 — pofalo¬ wana membrane metalowa, 8 — metalowy pier¬ scien poruszajacy membrane, 9 — prety laczace pierscien membrany z tuleja izolacyjna elektro¬ magnesu, 10 — tuleje izolacyjna elektromagnesu, 11 — rdzen elektromagnesu, 12 — metalowa, nie¬ magnetyczna obudowe mocujaca elektromagnes, 13 — cewke ruchoma poruszana elektrodynamicz¬ nie lub magnetoelektrycznie w stalym polu ma¬ gnetycznym, lub pierscieniowy magnes trwaly po¬ ruszany elektromagnetycznie przez zmienne pole 535023 elektromagnesu, 14 — nieruchoma cewke elek¬ tromagnesu, 15 — przewody doprowadzajace prad do cewki ruchomej 13, 16 — przewody doprowa¬ dzajace prad do cewki nieruchomej 14, 17 — prze-, wód izolowany i ekranowany elektrycznie polaczo¬ ny z elektroda pomiarowa 1.Metalowa imembrana 7 czujnika jest polaczona z obudowa, wspornikiem 6 i elektroda pomiaro¬ wa 2. Membrana jest polaczona szczelnie z elek¬ troda 2 przez docisniecie za pomoca gwintu * wsTOrnikiem 6; jest równiez polaczona szczelnie *' z eflSltroda wewnetrzna 1 i tuleja izolacyjna 4 przez docisniecie za pomoca gwintu tulei 4 do wspornika 6. Polaczenie za pomoca gwintów elek¬ trody 2 oraz tulei 4 wraz z nalozona elektroda 1 zapewnia stala konfiguracje elektrod pomiaro¬ wych i stala pojemnosc poczatkowa czujnika.Membrana 7 wykonana w postaci pierscienia z wspólosiowymi faldami poruszana jest elektro¬ dynamicznie, magnetoelektrycznie lub elektroma¬ gnetycznie. W przypadku elektrodynamicznego po¬ ruszania membrany jedna z cewek 13 lub 14 za¬ silana jest pradem stalym, a druga zmiennym.Najlepiej, gdy cewka nieruchoma 14 zasilana jest pradem stalym, gdyz wówczas rdzen moze byc wykonany z jednej czesci stalowej, poniewaz nie plyna w nim prady wirowe. W polu elektromagne¬ su porusza sie cewka 13 zasilana pradem zmien¬ nym. Przy elektrodynamicznym poruszaniu mem¬ brany obie cewki 13 i 14 moga byc zasilane pra¬ dem zmiennym tej samej czestotliwosci, przy czym prad cewki 13 wzgledem pradu cewki 14 powinien byc przesuniety w fazie najlepiej o cwierc okresu.W tym przypadku rdzen 11 powinien byc wyko¬ nany z ferrytu, materialu magnetycznego proszko¬ wego lub z blach celem przeciwdzialania pradom wirowym. W przypadku magnetoelektrycznego poruszania membrany zamiast rdzenia z miek¬ kiej stali stosuje sie magnes trwaly. Nie ma wów¬ czas cewki nieruchomej 14. Cewka 13 jest wów¬ czas zasilana pradem zmiennym. Przy elektroma¬ gnetycznym poruszaniu membrany w miejscu cew¬ ki 13 znajduje sie magnes trwaly w ksztalcie pierscienia namagnesowanego w kierunku osi tu¬ lei z materialu o bardzo duzym natezeniu koercji.Magnes ten drga w zmiennym polu magnetycznym elektromagnesu. W tym przypadku cewka 14 za¬ silana jest pradem zmiennym, a rdzen wykonany jest z ferrytu, magnetycznego materialu proszko¬ wego lufo blach.Oslona 12 przykrecona srubami do wspornika 6 uszczelnia przestrzen w której znajduje sie elek- 4 tromagnes, aby pyl nie dostawal sie do obszaru drgajacego mechanizmu; dociska ona rdzen 11 do wspornika 6, Pomiar wilgotnosci mozna wykonywac zarówno 5 przy drgajacej membranie, jak i przy nierucho¬ mej membranie, która drgala przez czas pozwa¬ lajacy na wlasciwe rozmieszczenie sie wsadu w czujniku, wynoszacy kilka sekund.Wprawdzie zasada wytwarzania drgan memfora- io my na drodze elektrodynamicznej, elektromagne¬ tycznej lub magnetoelektrycznej znana jest od dawna, to jednak zastosowanie drgajacej mem¬ brany w czujniku pojemnosciowym do wilgotno- sciomierzy substancji sypkich zapewnia takie sa- 15 me rozkladanie sie odmierzonej ilosci wsadu w przestrzeni miedzy elektrodami pomiarowymi, dzieki czemu uzyskuje sie duza powtarzalnosc wyników pomiarów i eliminuje sie uchyby po¬ miarów spowodowane róznymi sposobami wpro- 20 wadzania wsadu do czujnika. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 25 1. Czujnik pojemnosciowy do wilgotnosciomierzy, znamienny tym, ze dno czujnika stanowi po¬ faldowana ruchoma membrana (7), szczelnie przymocowana do nieruchomych elektrod cy¬ lindrycznych (1 i 2). 30

2. Czujnik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze elektroda wewnetrzna (1) przymocowana jest sztywno przez izolacyjna tuleje (4) do metalo¬ wego wspornika (6) polaczonego sztywno z elek¬ troda zewnetrzna (2). 35

3. Czujnik wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze do membrany (7) przymocowana jest za po¬ moca tulei (10) i pretów (9) cewka (13) zasila¬ na pradem zmiennym, poruszajaca sie w polu magnetycznym magnesu trwalego (11) lub elek- 40 tromagnesu (11 i 14).

4. Odmiana czujnika wedlug zastrz. 1, 2 i 3, znamienna tym, ze cewka (13) zasilana pradem stalym umieszczona jest w zmiennym polu magnetycznym elektromagnesu (11), którego uzwojenie zasilane jest pradem zmiennym.

5. Odmiana czujnika wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienna tym, ze do tulei (10) polaczonej z mem¬ brana (7) przymocowany jest magnes trwaly w postaci tulei namagnesowanej w kierunku osi symetrii i poruszanej przez elektromagnes (11), którego uzwojenie (14) zasilane jest pra¬ dem zmiennym.KI. 42 i, 19/04 53502 MKP G 01 k PL