RU2342640C1 - Liquid level control detector - Google Patents

Liquid level control detector Download PDF

Info

Publication number
RU2342640C1
RU2342640C1 RU2007118588/28A RU2007118588A RU2342640C1 RU 2342640 C1 RU2342640 C1 RU 2342640C1 RU 2007118588/28 A RU2007118588/28 A RU 2007118588/28A RU 2007118588 A RU2007118588 A RU 2007118588A RU 2342640 C1 RU2342640 C1 RU 2342640C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
liquid level
thermistors
circuit board
printed circuit
Prior art date
Application number
RU2007118588/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Вакушин (RU)
Владимир Андреевич Вакушин
Игорь Иванович Гончар (RU)
Игорь Иванович Гончар
Игорь Евгеньевич Зубов (RU)
Игорь Евгеньевич Зубов
Александр Викторович Казак (RU)
Александр Викторович Казак
Игорь Станиславович Партола (RU)
Игорь Станиславович Партола
Георгий Викторович Семенов (RU)
Георгий Викторович Семенов
Валерий Антонович Шубарев (RU)
Валерий Антонович Шубарев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Авангард" filed Critical Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority to RU2007118588/28A priority Critical patent/RU2342640C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342640C1 publication Critical patent/RU2342640C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: physics; measurement.
SUBSTANCE: invention is related to instrument-making, namely, to discrete detectors of liquid level control and may be used in systems and instruments for control of liquid fuel level, in storage, fuelling and also in process of operation of engines that work on cryogenic fuel under rigid mechanical impact. Liquid level detector contains casing with printed circuit board, point sensitive element (thermistor) on substrate installed on printed circuit board, which is arranged in the form of narrow thin plate, one side of which is rigidly fixed to casing base, and at the edge of opposite non-fixed side, opening is provided with diameter that is 2...4 times more than width of substrate located above the opening and made from thin heat-insulating material, additionally three point thermistors are used, two of which are installed symmetrically on the front side of substrate at the distance of not more than 0.5 mm from the edge of substrate, and the other two - underneath on the opposite (screen) side with error of alignment that does not exceed 50 micrometer. Besides, in liquid level detector, substrate with thermistors passes through opening on printed circuit board, in which contact sites and connection conductors are installed, providing serial connection of thermistors installed one under another on substrate.
EFFECT: higher fast action and accuracy of liquid level detection, higher accuracy of liquid level change rate, both in case of fuelling and draining.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным датчикам контроля уровня жидкости, и может быть использовано в системах и приборах контроля уровня жидкого топлива, при хранении, заправке, а также в процессе работы двигателей на криогенном топливе при жестких механических воздействиях.The invention relates to instrumentation, namely to discrete sensors for monitoring the level of liquid, and can be used in systems and devices for controlling the level of liquid fuel, during storage, refueling, as well as during operation of engines using cryogenic fuel under severe mechanical stresses.

Известны устройства, содержащие чувствительный элемент (терморезистор), выполненные в виде цилиндрического стержня с проволочными выводами (Г.Виглеб. Датчики. М., Мир, 1989 г., стр.54) и в виде капсулы с проволочными выводами, установленной на керамическую плату (Ю.В.Зайцев и др. Полупроводниковые резисторы в электронике. М., Энергоиздат, 1988 г., стр.12).Known devices containing a sensing element (thermistor) made in the form of a cylindrical rod with wire leads (G. Wigleb. Sensors. M., Mir, 1989, p. 54) and in the form of a capsule with wire leads mounted on a ceramic board (Yu.V. Zaitsev et al. Semiconductor resistors in electronics. M., Energoizdat, 1988, p. 12).

Наиболее близким по технической сущности является датчик контроля уровня жидкости по патенту №2295115 «Датчик контроля уровня жидкости», дата приоритета 02.07.2004 г., содержащий чувствительный элемент (терморезистор), расположенный на подложке, установленной на печатную плату, которая крепится к основанию корпуса. Недостатком данного устройства является высокая теплоемкость подложки, на лицевой стороне которой расположен терморезистор, и значительное расстояние ширины зоны нагрева, вдоль которой перемещается уровень жидкости при погружении или освобождении нагретого тела терморезистора. Эти недостатки увеличивают погрешность измерения уровня в контрольной точке и время задержки (фронта) сигнала, снижающие быстродействие определения уровня.The closest in technical essence is the liquid level control sensor according to patent No. 2295115 "Liquid level control sensor", priority date 02.07.2004, containing a sensing element (thermistor) located on a substrate mounted on a printed circuit board, which is attached to the base of the housing . The disadvantage of this device is the high heat capacity of the substrate, on the front side of which there is a thermistor, and a significant distance of the width of the heating zone along which the liquid level moves when the heated body of the thermistor is immersed or released. These shortcomings increase the error in level measurement at the control point and the delay time (edge) of the signal, which reduces the speed of determining the level.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности определения уровня жидкости, а также обеспечение возможности повышения точности определения скорости изменения уровня жидкости как при заправке, так и при сливе.The aim of the invention is to increase the speed and accuracy of determining the liquid level, as well as providing the possibility of increasing the accuracy of determining the rate of change of the liquid level both when refueling and when draining.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике контроля уровня жидкости, содержащем корпус с печатной платой и точечный чувствительный элемент (терморезистор) на подложке, установленной на печатную плату, выполненной в виде узкой тонкой пластины, одна сторона которой жестко крепится к основанию корпуса, а у края противоположной незакрепленной стороны выполнено отверстие с диаметром 2...4 раза больше ширины подложки, размещенной над отверстием и выполненной из тонкого теплоизолирующего материала, дополнительно используется три точечных терморезистора, два из которых размещены симметрично на лицевой стороне подложки на расстоянии не более 0.5 мм от края подложки, а два других под ними на противоположной (экранной) стороне с погрешностью совмещения не более 50 мкм. Кроме того, в датчике контроля уровня жидкости подложка с терморезисторами проходит сквозь отверстие на печатной плате, на которой размещены контактные площадки и соединительные проводники, обеспечивающие последовательное соединение терморезисторов, расположенных друг под другом на подложке.This goal is achieved by the fact that in the liquid level control sensor containing a housing with a printed circuit board and a point sensitive element (thermistor) on a substrate mounted on a printed circuit board, made in the form of a thin thin plate, one side of which is rigidly attached to the base of the housing, and the edges of the opposite loose side made a hole with a diameter of 2 ... 4 times the width of the substrate, placed above the hole and made of thin heat-insulating material, an additional three point is used x a thermistor, two of which are placed symmetrically on the front side of the substrate at a distance of not more than 0.5 mm from the edge of the substrate, and the other two below them on the opposite (screen) side with a registration error of not more than 50 μm. In addition, in the liquid level control sensor, the substrate with thermistors passes through the hole on the printed circuit board, on which the contact pads and connecting conductors are located, providing a serial connection of the thermistors located one below the other on the substrate.

Выявленные отличительные признаки в предложенной совокупности не встречались в ранее известных технических решениях, обеспечивают достижение поставленной цели и могут быть квалифицированы как существенные отличия.Identified distinguishing features in the proposed combination were not found in previously known technical solutions, ensure the achievement of the goal and can be qualified as significant differences.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг.1. Подложка с четырьмя пленочными терморезисторами, размещенными на а) лицевой и б) экранной сторонах.Figure 1. Substrate with four film thermistors placed on a) front and b) screen sides.

Фиг.2. Электрическая схема соединения пленочных терморезисторов.Figure 2. The electrical circuit of the film thermistors.

Фиг.3. Подложка с пленочными терморезисторами, установленная на печатную плату, а) вид сверху, б) вид сбоку, в) часть платы с установленной подложкой.Figure 3. A substrate with film thermistors mounted on a printed circuit board, a) a top view, b) a side view, c) part of the board with the substrate installed.

Предлагаемый датчик контроля уровня жидкости содержит: теплоизоляционную тонкую подложку 1 (фиг.1), на которой расположены пленочные резисторы с одинаковыми конструкционными и электрическими характеристиками (R1 и R2 на лицевой стороне, R3 и R4 на экранной). Подложка 1 (фиг.3) проходит сквозь отверстие 3 (фиг.3) печатной платы 2 (фиг.3) и припаивается к контактным площадкам, расположенным на лицевой и экранной сторонах печатной платы. Отверстие 4 (фиг.3) предназначено для крепления печатной платы к фланцу корпуса. Соединительные провода 5 (фиг.3) присоединяются к контактным площадкам 6 печатной платы 2 (фиг.3).The proposed liquid level control sensor contains: a heat-insulating thin substrate 1 (Fig. 1), on which are film resistors with the same structural and electrical characteristics (R1 and R2 on the front side, R3 and R4 on the screen). The substrate 1 (figure 3) passes through the hole 3 (figure 3) of the printed circuit board 2 (figure 3) and is soldered to the contact pads located on the front and screen sides of the printed circuit board. The hole 4 (figure 3) is intended for mounting the circuit board to the flange of the housing. Connecting wires 5 (figure 3) are connected to the pads 6 of the printed circuit board 2 (figure 3).

Пленочные терморезисторы R1, R2, R3 и R4, размещенные на подложке 1, соединяются с помощью печатных проводников в соответствии с электрической схемой, представленной на фиг.2.The film thermistors R1, R2, R3 and R4 located on the substrate 1 are connected using printed conductors in accordance with the electrical circuit shown in figure 2.

Датчик контроля уровня работает следующим образом.The level control sensor operates as follows.

По соединительным проводникам 5 (фиг.3) на контактные площадки 6 печатной платы 2 (фиг.3) и далее на терморезисторы R1, R2 и R3, R4 (фиг.1 и фиг.2) подается постоянное напряжение, под действием электрического тока происходит самонагрев терморезисторов, их сопротивление увеличивается и устанавливается тепловой баланс, при котором температура и сопротивление терморезисторов постоянны.Through the connecting conductors 5 (Fig. 3) to the contact pads 6 of the printed circuit board 2 (Fig. 3) and then to the thermistors R1, R2 and R3, R4 (Fig. 1 and Fig. 2) a constant voltage is applied, under the influence of an electric current self-heating of thermistors, their resistance increases and a heat balance is established at which the temperature and resistance of the thermistors are constant.

При погружении в жидкость или извлечении из жидкости датчика контроля уровня тепловой баланс нарушается, температура и сопротивление терморезисторов R1, R2, R3, R4 уменьшается или увеличивается за счет изменения теплоемкости среды.When immersed in a liquid or when a level sensor is removed from a liquid, the heat balance is violated, the temperature and resistance of the thermistors R1, R2, R3, R4 decreases or increases due to a change in the heat capacity of the medium.

Время изменения температуры и сопротивления терморезисторов зависит от скорости изменения уровня жидкости и расстояния ширины зоны нагрева (площадь, занимаемая терморезистором), вдоль которой перемещается уровень.The time the temperature and resistance of thermistors change depends on the rate of change of the liquid level and the distance of the width of the heating zone (the area occupied by the thermistor) along which the level moves.

Погрешность измерения уровня в контрольных точках при уменьшении ширины зоны нагрева также уменьшается.The error in level measurement at control points with decreasing width of the heating zone also decreases.

Введение дополнительных терморезисторов, симметричное их размещение на подложке 1 на расстоянии не более 0,5 мм от края подложки и расположение терморезисторов друг под другом с погрешностью не более 50 мкм на экранной и лицевой сторонах подложки 1 позволяет за счет уменьшения площади, занимаемой терморезисторами на лицевой и экранной сторонах, в 1.5÷2 раза уменьшить зону нагрева по сравнению с расположением терморезистора на одной стороне, при сохранении величины сопротивления терморезисторов, кроме этого, увеличивается температура терморезисторов из-за взаимного подогрева и изменяются сопротивления при переходе из одного состояния в другое, снижается время задержки за счет увеличения крутизны фронтов.The introduction of additional thermistors, their symmetrical placement on the substrate 1 at a distance of not more than 0.5 mm from the edge of the substrate and the location of the thermistors under each other with an error of not more than 50 μm on the screen and front sides of the substrate 1 allows, by reducing the area occupied by the thermistors on the front and screen sides, 1.5–2 times reduce the heating zone compared to the location of the thermistor on one side, while maintaining the resistance value of the thermistors, in addition, the temperature of the thermo ezistorov because of mutual heating and resistance change upon transition from one state to another, the delay time is reduced by increasing the steepness of the edges.

Использование тонкой подложки, на лицевой и экранной сторонах которой расположены терморезисторы, не позволяет обеспечить последовательное соединение R1 с R3, а также R2 с R4. Последовательное соединение резисторов R1 с R3 и R2 с R4 обеспечивается за счет прохождения подложки сквозь отверстие печатной платы, присоединения контактных площадок подложки, расположенных на экранной и лицевой сторонах соответственно с контактными площадками, расположенными на лицевой и экранной сторонах печатной платы и соединительных проводников, расположенных на печатной плате. Уменьшение теплоемкости конструкции и снижение длины пути, который проходит уровень жидкости через зону нагрева, на которой расположены самонагретые тела двух терморезисторов, размещенных друг под другом, позволяют снизить время задержки (увеличить крутизну фронтов) и более точно определить скорость изменения уровня жидкости.The use of a thin substrate, on the front and screen sides of which there are thermistors, does not allow for a series connection of R1 with R3, as well as R2 with R4. The series connection of resistors R1 with R3 and R2 with R4 is ensured by passing the substrate through the hole of the printed circuit board, connecting the contact pads of the substrate located on the screen and front sides, respectively, with the contact pads located on the front and screen sides of the printed circuit board and connecting conductors located on printed circuit board. Reducing the heat capacity of the structure and reducing the length of the path that the liquid level passes through the heating zone, on which the self-heated bodies of two thermistors are located, are located one below the other, they can reduce the delay time (increase the steepness of the fronts) and more accurately determine the rate of change of the liquid level.

Применение четырех терморезисторов, два из R1 и R3 которых последовательно соединены и расположены друг под другом на одном крае подложки, а другие два R2 и R4 последовательно соединены и расположены друг под другом на другом крае подложки (фиг.2), позволяет определить скорость изменения уровня жидкости как отношение расстояния между центрами терморезисторов R1 и R2 или R3 и R4, расположенных на краях подложки, и временем между фронтами измеряемого напряжения, определяемого изменением сопротивлений (температуры) терморезисторов.The use of four thermistors, two of R1 and R3 of which are connected in series and located one below the other on one edge of the substrate, and the other two R2 and R4 are connected in series and located one below the other on the substrate edge (Fig. 2), allows you to determine the rate of change of level liquid as the ratio of the distance between the centers of the thermistors R1 and R2 or R3 and R4 located on the edges of the substrate, and the time between the edges of the measured voltage, determined by the change in the resistances (temperature) of the thermistors.

Таким образом, предложенная конструкция обеспечивает достижение поставленной цели:Thus, the proposed design ensures the achievement of the goal:

- повышение точности определения уровня в контрольной точке и быстродействие как при погружении в жидкость, так и при извлечении датчика контроля уровня из жидкости;- improving the accuracy of determining the level at the control point and speed both when immersed in a liquid, and when removing the level control sensor from the liquid;

- обеспечивает возможность определения скорости измерения уровня как при заправке жидкости, так и при сливе.- provides the ability to determine the speed of level measurement both when refueling and when draining.

Claims (2)

1. Датчик контроля уровня жидкости, содержащий корпус с печатной платой и точечный чувствительный элемент (терморезистор) на подложке, установленной на печатную плату, выполненной в виде узкой тонкой пластины, одна сторона которой жестко крепится к основанию корпуса, а у края противоположной не закрепленной стороны выполнено отверстие с диаметром в 2...4 раза больше ширины подложки, размещенной над отверстием и выполненной из тонкого теплоизолирующего материала, отличающийся тем, что дополнительно используется три точечных терморезистора, два из которых размещены симметрично на лицевой стороне подложки на расстоянии не более 0,5 мм от края подложки, а два других под ними на противоположной (экранной) стороне с погрешностью совмещения не более 50 мкм.1. A liquid level control sensor comprising a housing with a printed circuit board and a point sensing element (thermistor) on a substrate mounted on a printed circuit board made in the form of a narrow thin plate, one side of which is rigidly attached to the base of the housing, and at the edge of the opposite non-fixed side made a hole with a diameter of 2 ... 4 times the width of the substrate placed above the hole and made of thin heat-insulating material, characterized in that it additionally uses three point thermistor , Two of which are placed symmetrically on the front side of the substrate at a distance of not more than 0.5 mm from the substrate edge, and the other two on the opposite underneath (screen) side of the combination with the error not more than 50 microns. 2. Датчик контроля уровня жидкости по п.1, отличающийся тем, что подложка с терморезисторами проходит сквозь отверстие на печатной плате, на которой размещены контактные площадки и соединительные проводники, обеспечивающие последовательное соединение терморезисторов, расположенных друг под другом на подложке.2. The liquid level control sensor according to claim 1, characterized in that the substrate with thermistors passes through an opening on the printed circuit board, on which there are contact pads and connecting conductors that provide serial connection of thermistors located one below the other on the substrate.
RU2007118588/28A 2007-05-18 2007-05-18 Liquid level control detector RU2342640C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118588/28A RU2342640C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Liquid level control detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007118588/28A RU2342640C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Liquid level control detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2342640C1 true RU2342640C1 (en) 2008-12-27

Family

ID=40376941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118588/28A RU2342640C1 (en) 2007-05-18 2007-05-18 Liquid level control detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342640C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723205C1 (en) * 2019-10-31 2020-06-09 Евгений Сергеевич Солдатов Multimodal container for transportation and storage of liquefied cryogenic gases

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723205C1 (en) * 2019-10-31 2020-06-09 Евгений Сергеевич Солдатов Multimodal container for transportation and storage of liquefied cryogenic gases

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4935225B2 (en) Electronic component assembly
KR100379471B1 (en) absolute humidity sensor and circuit for detecting temperature and humidity using the same
US4609913A (en) Fluid level sensor
JP2005531771A (en) Mass flow meter with chip sensor
JP2013524254A (en) Flow meter probe
CA3049707A1 (en) Device and method for the in-situ calibration of a thermometer
US20040144169A1 (en) Gasket flow sensing apparatus and method
US9810586B2 (en) Temperature sensor and thermal, flow measuring device
JP3460749B2 (en) Detector
RU2342640C1 (en) Liquid level control detector
RU2413184C1 (en) Control method of discrete liquid levels, which considers liquid temperature changes, and system (device) for its implementation
WO1996038731A1 (en) Device for determining the direction and speed of an air flow
CN110646017B (en) Fluid sensor device and failure detection method for fluid sensor
AU736573B2 (en) Liquid level sensor
JP2004294208A (en) Water level - water temperature sensor
JPH03262949A (en) Liquid kind detecting device
Baldwin et al. An electrochemical-based thermal flow sensor
RU2295115C2 (en) Liquid level control gauge
RU2506543C1 (en) Sensor to monitor discrete levels of liquid with function of measurement of temperature and to monitor mass flow of liquid medium
JP2013210356A (en) Temperature measurement device
RU2310173C1 (en) Sensor for fluid level meter
RU2434205C1 (en) Control method of discrete liquid levels and system (device) for its implementation
RU2813117C1 (en) Microfluidic thermal fluid flow sensor
JP3358684B2 (en) Thermal dependency detector
JPH08122107A (en) Detector for thermal dependency

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170519

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181023