RU175330U1

RU175330U1 - CAPACITIVE SENSOR FOR MEASURING LIQUID LEVEL

Info

Publication number: RU175330U1
Application number: RU2017118818U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Шивринский
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Полезная модель относится к области измерения уровня жидкости и может быть использована на транспорте для измерения количества топлива в баках, а также глубины погружения тела в жидкость. Технический результат - повышение точности измерения уровня жидкости. Предлагается емкостный датчик для измерения уровня жидкости, содержащий систему электродов, расположенную внутри изоляционного слоя, заполняющего все межэлектродное пространство, и образующую параллельно соединенные конденсаторы, при этом внутри изоляционного слоя установлена вторая подобная система электродов, расположенная параллельно первой системе электродов, между которыми установлены дополнительные электроды. 1 ил.The utility model relates to the field of measuring the liquid level and can be used in transport to measure the amount of fuel in tanks, as well as the depth of immersion of the body in the liquid. The technical result is an increase in the accuracy of measuring the liquid level. A capacitive sensor for measuring the liquid level is proposed, comprising a system of electrodes located inside the insulation layer filling the entire interelectrode space and forming parallel connected capacitors, while a second similar electrode system is installed inside the insulation layer, parallel to the first electrode system, between which additional electrodes are installed . 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерения уровня жидкости и может быть использована на транспорте для измерения количества топлива в баках, а также глубины погружения тела в жидкость.The utility model relates to the field of measuring the liquid level and can be used in transport to measure the amount of fuel in tanks, as well as the depth of immersion of the body in the liquid.

Известен датчик для измерения уровня проводящей жидкости, содержащий остеклованный электрод и дополнительный электрод без изоляции (см. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: Измерительные преобразователи. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с., стр. 142, рис. 7.9, б).A known sensor for measuring the level of a conductive liquid containing a vitrified electrode and an additional electrode without insulation (see Levshina E.S., Novitsky P.V. Electrical measurements of physical quantities: Transducers. - L .: Energoatomizdat, 1983. - 320 p. , p. 142, Fig. 7.9, b).

Изменение емкости датчика пропорционально глубине погружения остеклованного электрода в жидкость.The change in the sensor capacitance is proportional to the immersion depth of the vitrified electrode in the liquid.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного датчика, относится возможность измерения уровня только электропроводящих жидкостей и отсутствие экранирования остеклованного электрода.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known sensor include the ability to measure the level of electrically conductive liquids only and the lack of screening of the vitrified electrode.

Наиболее близким датчиком того же назначения к заявленному датчику по совокупности признаков является датчик для измерения уровня жидкости, содержащий электроды, расположенные внутри изоляционного слоя, заполняющего все межэлектродное пространство, и образующие параллельно соединенные конденсаторы, (см. Патент РФ №2196966, G01F 23/26, Б.И. №2, 2003) и принятый за прототип.The closest sensor of the same purpose to the claimed sensor in terms of features is a sensor for measuring the liquid level, containing electrodes located inside the insulating layer filling the entire interelectrode space and forming parallel connected capacitors (see RF Patent No. 2196966, G01F 23/26 , B.I. No. 2, 2003) and adopted as a prototype.

При изменении уровня жидкости изменяется емкость конденсатора, образованного погруженными в жидкость электродами, находящимися внутри изоляционного слоя.When the liquid level changes, the capacitance of the capacitor formed by the electrodes immersed in the liquid inside the insulating layer changes.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже результата при использовании известного датчика, принятого за прототип, относится отсутствие датчика диэлектрической проницаемости изоляционного слоя, что приводит к понижению точности измерения уровня жидкости.The reason that impedes the achievement of the result indicated below when using a known sensor adopted as a prototype is the lack of a dielectric constant sensor of the insulating layer, which leads to a decrease in the accuracy of measuring the liquid level.

Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка емкостного датчика для измерения уровня жидкости.The technical problem that the utility model addresses is the development of a capacitive sensor for measuring liquid level.

Технический результат - повышение точности измерения уровня жидкости.The technical result is an increase in the accuracy of measuring the liquid level.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что известный датчик для измерения уровня жидкости содержит систему электродов, расположенную внутри изоляционного слоя, заполняющего все межэлектродное пространство, и образующую параллельно соединенные конденсаторы.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the known sensor for measuring the liquid level contains an electrode system located inside the insulating layer that fills the entire interelectrode space and forming parallel-connected capacitors.

Особенностью является то, что внутри изоляционного слоя установлена вторая подобная система электродов, расположенная параллельно первой системе электродов, между которыми установлены дополнительные электроды.The peculiarity is that a second similar electrode system is installed inside the insulating layer, located parallel to the first electrode system, between which additional electrodes are installed.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлены продольный и поперечный разрезы датчика.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows the longitudinal and transverse sections of the sensor.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the feasibility of implementing the utility model with obtaining the above technical result is as follows.

Датчик содержит систему электродов 1 и 2, расположенную внутри изоляционного слоя 3, заполняющего все межэлектродное пространство, и образующую параллельно соединенные конденсаторы. Система электродов 1 и 2 образует плоский конденсатор, емкость С_1-2 которого определяется шириной электродов 1, 2, расстоянием между электродами 1, 2, толщиной и диэлектрической проницаемостью изоляционного слоя 3, глубиной X погружения электродов 1 и 2 в жидкость 4.The sensor contains a system of electrodes 1 and 2 located inside the insulating layer 3, filling the entire interelectrode space, and forming capacitors connected in parallel. The system of electrodes 1 and 2 forms a flat capacitor, the capacitance C _{1-2 of} which is determined by the width of the electrodes 1, 2, the distance between the electrodes 1, 2, the thickness and permittivity of the insulating layer 3, and the depth X of immersion of the electrodes 1 and 2 into the liquid 4.

Внутри изоляционного слоя 3 установлена вторая подобная система электродов 5 и 6, расположенная параллельно первой системе электродов 1 и 2, между которыми установлены дополнительные электроды 7, ширина которых меньше ширины электродов 1 и 5. Электроды 1 соединены с электродами 5, а электроды 2 соединены с электродами 6. Электроды 7 соединены между собой. Электроды 1, 7 и 5, 7 образуют плоские конденсаторы, емкости С_1-7 и С_5-7 которых определяются шириной электродов 7, расстоянием между электродами 1 и 7, 5 и 7, диэлектрической проницаемостью изоляционного слоя 3.Inside the insulating layer 3, a second similar system of electrodes 5 and 6 is installed, located parallel to the first system of electrodes 1 and 2, between which additional electrodes 7 are installed, the width of which is less than the width of the electrodes 1 and 5. The electrodes 1 are connected to the electrodes 5, and the electrodes 2 are connected to electrodes 6. Electrodes 7 are interconnected. The electrodes 1, 7 and 5, 7 form flat capacitors, capacitances C _1-7 and C _{5-7 of} which are determined by the width of the electrodes 7, the distance between the electrodes 1 and 7, 5 and 7, the dielectric constant of the insulating layer 3.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При подаче на электроды 1, 2 и 5, 6 напряжения вокруг них образуется неоднородное электрическое поле, которое зависит от ширины электродов 1, 2 и 5, 6, расстояния между электродами 1 и 2, 5 и 6, толщины и диэлектрической проницаемости изоляционного слоя 3, диэлектрической проницаемости жидкости 4 и глубины X погружения электродов 1, 2 и 5, 6 в жидкость 4. Изменение глубины X погружения электродов 1, 2 и 5, 6 в жидкость 4 приводит к изменению напряженности поля и связанной с ней сумме емкостей С_1-2+С_5-6 конденсаторов, образованных электродами 1, 2 и 5, 6, изоляционным слоем 3 и погруженной в жидкость 4 на величину X частью электродов 1, 2 и 5, 6.When voltage is applied to the electrodes 1, 2 and 5, 6, an inhomogeneous electric field is formed around them, which depends on the width of the electrodes 1, 2 and 5, 6, the distance between the electrodes 1 and 2, 5 and 6, the thickness and dielectric constant of the insulating layer 3 , dielectric constant of liquid 4 and depth X of immersion of electrodes 1, 2 and 5, 6 into liquid 4. Change in depth X of immersion of electrodes 1, 2 and 5, 6 into liquid 4 leads to a change in field strength and the associated sum of capacitances C _{1- 2} + C _5-6 capacitors formed by electrodes 1, 2 and 5, 6 are insulating m layer 3 and immersed in the liquid 4 by the amount of X part of the electrodes 1, 2 and 5, 6.

При подаче на электроды 1, 7 и 5, 7, напряжения между ними образуется электрическое поле, которое зависит от ширины электродов 7, расстояния между электродами 1 и 7 и электродами 5 и 7, диэлектрической проницаемости изоляционного слоя 3. Сумма емкостей С_1-7+С_5-7 конденсаторов, образованных электродами 1, 7 и 5, 7, изменяется с изменением диэлектрической проницаемости изоляционного слоя 3 и не зависит от глубины погружения электродов 1, 7 и 5, 7 в жидкость 4.When applied to the electrodes 1, 7 and 5, 7, the voltage between them forms an electric field, which depends on the width of the electrodes 7, the distance between the electrodes 1 and 7 and the electrodes 5 and 7, the dielectric constant of the insulating layer 3. Sum of capacitances C _1-7 + With _5-7 capacitors formed by electrodes 1, 7 and 5, 7, changes with a change in the dielectric constant of the insulating layer 3 and does not depend on the immersion depth of the electrodes 1, 7 and 5, 7 in the liquid 4.

Измерение диэлектрической проницаемости изоляционного слоя позволяет повысить точность измерения уровня жидкости.Measurement of the dielectric constant of the insulating layer can improve the accuracy of measuring the liquid level.

Claims

A capacitive sensor for measuring the liquid level, containing an electrode system located inside the insulating layer filling the entire interelectrode space and forming parallel connected capacitors, characterized in that a second similar electrode system is installed inside the insulating layer, located parallel to the first electrode system, between which additional electrodes.