SU1649293A1 - Многоканальный сигнализатор уровн жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  бесконтактного контрол  и сигнализации наполнени  сосудов жидкостью до заданного уровн . Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции и расширение функциональных возможностейо Сигнализатор содержит выносные датчики la-In и блок 2 сиг- нализации, который соединен с датчиками 1а-1п двухпроводным кабелем 3« Выносные датчики 1а-1п устанавливают на контролируемых сосудах 4а-4п„ Каждый датчик содержит емкостный чувствительный элемент 5, преобразователь 6, элемент 7 нагрузки, диодный мост

Description

Изобретение относитс  к устройствам измерени  и контрол  уровн  жидкости и может быть использовано дл , бесконтактного контрол  и сигнализации наполнени  сосудов жидкостью до заданного уровн 

Цель изобретени  - упрощение сигнализатора и расширение области применени ,,

На изображена функциональна  схема предлагаемого сигнализатора; на фиг.2 - функциональна  схема выносного датчика; на фиг„3 - функциональна  схема блока сигнализации; на фиг,4 - временные диаграммы работы сигиализатора

Сигнализатор (фиг.1) содержит выносные датчики 1а-1п и блок 2 сигнализации , который соединен с датчиками 1а-1п двухпроводным кабелем 3. Выносные датчики la-Jn устанавливают на контролируемых сосудах 4а-4п (например , на стекл нных бутылках). . Каждый датчик I содержит емкостный чувствительный элемент 5, преобразователь 6, элемент 7 нагрузки, диодный мост 8. Последовательно с элементом 7 нагрузки может быть включен индикатор 9 (например, светоднод), Емкостный чувствительный элемент 5 содержит - электроды 5а, 56, образующие конденсатор, емкость (Сх) которого измен етс  при изменении уровн  .жидкости, в частности воды, в сосуде 4. Электрод 6б может отсутствоват при этом изменение емкости электрода 5а происходит за счет изменени  электрического пол  около него при изменении уровн  жидкости в сосуде 4. Электроды 5а, 56 соединены с выводами преобразовател  6., Шины питани 

0

5

0

5

0

5

0

5

преобразовател  6 соединены с выходами диодного моста 8, входы которого соединены с жилами 10 и И кабел  3 св зи. Наличие диодного моста позвол ет подключать датчики к кабелю св зи без соблюдени  пол рности, что упрощает монтаж системы. Выход преобразовател  через элемент 7 нагрузки и индикатор 9 соединен с одним из выводовчпитани  преобразовател  6.

Блок 2 сигнализации содержит исполнительный элемент 12, источник 13 посто нного напр жени  питани  и резистор 14, сл гжащий датчиком тока. Жила 10 кабел  3 соединена с одним полюсом источника 13 питани , жила i) соединена с входом исполнительного устройства 12 и через резистор 14 с другим полюсом источника 13

Преобразователь (фиг.2) содержит инверторы 15-17, которые совместно с резистором 18 и конденсатором 19 образуют генератор импульсов, инверторы 20 и 23, которые образуют элемент задержки, D-триггер 22 и резистор 23 К вьщоду триггера 22 может быть подключен инвертор 24 (дл  умо- щени  выхода). Между выходами питани  преобразовател  6 может быть ВКЛЮЧРН конденсатор 25 фильтра, а на входе инвертора 20 - резистор 26 (дл  увеличени  и регулировани  задержки ) .

Вход преобразовател  6, соединенный с электродом За, подключен к D-входу триггера 22. Выход инвертора 17,  вл ющийс  выходом генератора км пульсов, соединен через элемент задержки на резисторе 26 и инверторах 20 и 21 с С-входом триггера 22

5 I

и через резистор 23 - с D-входом триггера 22 Выводы питани  триггера 22 и всех инверторов соединены с выходами диодного моста 8. Выход триггера 22 соединен через элемент 7 нагрузки с одним из выводов питани  триггера 22. К одному из выводов питани  триггера 22 подключен электрод 56..

Преобразователь 6 может быть выполнен на микросхемах со структурным КМОП серий К176, К561, что обеспечн вает малое потребление тока и хорошее согласование емкостного чувствительного элемента 5 с D-входом триггера 22.

Исполнительное устройства 1 2 (фигоЗ) содержит генератор импульсов звуковой частоты на инверторах 27 и 28, резисторе 29 и конденсаторе 30, транзисторы 31 и 32, динамическую головку 33, резисторы 34 и 35. Вход исполнительного устройства 12 соединен через резистор 35 с базой транзистора 32, эмиттер которого соединен с одним полюсом источника 13, а коллектор соединен с эмиттером транзистора 31, база которого соединена через резистор 34 с выходом генератора импульсов на инверторах 27 и 28, а коллектор соединен через динамическую головку 33 с другим полюсом источника 13.

Сигнализатор работает следующим образом

В исходном состо нии (фиг.4), когда сосуды 4а-4п не заполнены жидкостью (водой), емкость Сх чувствительных элементов 5 мала. Импульсы с выхода инвертора I7 поступают через резистор 23 на D-вход триггера 22, а через резистор 26 и элемент задержки на инверторах 20 и 21 - на С-вход триггера 22. При малой емкости Сх задержка импульсов в цепи D-входа меньше задержки, созданной инверторами 20 и 2 в цепи С-входа, поэтому к моменту прихода на С-вход положительного фронта импульса на D-входе устанавливаетс  уровень 1й, в результате чего триггер 22 включаетс  в состо ние 1, При этом через эленент 7 нагрузки и индикатор 9 ток не протекает, т,е. выносной датчик 1 выключен. При малом токе в кабеле 3 св зи напр жение на резисторе 14 блока 2 сигнализации мало, поэтому транзистора 32 исполнительного уст492936

ройства 12 закрыт и динамическа  головка 33 выключена - звуковой сигнал отсутствует.

, При наполнении одного или несколъ- ких сосудов 4а-4п выше заданного уровн  емкость Сх емкостного чувствительного элемента 5 соответствующего выносного датчика 2а-1п возрасIQ тает.

При увеличенной емкости Сх, подключенной к D-входу триггера 22, по вление уровн  J на D-входе будет задержано по отношению к положи15 тельному фронту импульса на С-входе триггера 22, поэтому триггер 22 переключаетс  в состо ние О. При этом через элемент 7 нагрузки и индикатор 9 потечет ток, что вызовет

20 увеличение тока в кабеле 3. При повышенном токе в кабеле 3 св зи напр жение на резисторе 14 блока 2 сигнализации достигает такой величины, при которой транзистор 32 нсполни25 тельного устройства 12 открываетс .

Импульсы звуковой частоты с генератора на инверторах 27 и 28, поступающие через резистор 34 на базу транзистора 31, переключают послед30 ний и динамическа  головка 33 подает звуковой сигнал. По индикаторам 9 соответствующих выносных датчиков la-ln или непосредственно по сосудам 4а-4п определ ют, в каких сосудах

« 4а-4п уровень жидкости достиг заданного уровн . Блок 2 сигнализации выключаетс  при удалении наполненного сосуда 4а-4п.

Величина задержки сигнала на D40 входе триггера 22 определ етс  произведением R23 (Cx-KJo) , где Со - емкость D-входа. При высокоомном D-входе триггера 22 задержка может быть достаточно большой при малых значе45 ки х Сх+Со. Это позвол ет получить высокую чувствительность выносного датчика 1 при малой площади электродов За, 56 и при неплотном из прилегании к поверхности сосуда 4, что упро50 щает конструкцию и эксплуатацию выносных датчиков la-ln. Чувствительность преобразовател  можно отрегулировать при помощи резистора 26, который образует совместно с входной ем55 костью инвертора 20 регулируемую RC-iienb задержки.

Дл  четкой работы блока 2 сигнализации необходимо, чтобы суммарный о ток, потребл емый в исходном состо 

716

нии всеми выносными датчиками la-In, был меньше тока срабатывани  одного датчика. При применении в преобразователе 6 микросхем со структурой КМОП такое соотношение токов легко достижимоо Это позвол ет, в частности , подключать к блоку 2 сигнализаци параллельно значительное количество выносных датчиков.

Применение выносных датчиков, сигналами срабатывани  которых  вл етс  увеличение тока в цеп х питани , позвол ет применить дл  монтажа сигнализаторов простейший двухпровод кой кабель, разнести датчики один от другого и от блока сигнализации на значительные рассто ни , подклю-. чнть к центральному блоку сигнализации большое количество датчиков, исключить вли ние емкости линий св зи на работу сигнал эатора. Все это упрощает конструкцию сигнализатора, его монтаж на месте эксплуатации, расшир ет его эксплуатационные возможности . Исключение вли ни  емкостей соединительных линий позвол ет повысить чувствительность датчиков, в результате чего возникает возможность примен ть датчики с малыми раз мерами электродов, а также осуществл ть контроль уровн  жидкости при малых изменени х контролируемой емкости например при контроле уровн дистиллированной воды в стекл нных бутыл х, без применени  погружаемых в воду электродов, нарушающих чистоту и стерильность воды.

Claims (2)

1.Многоканальный сигнализатор

уровн  жидкости, содержащий выносные

датчики с емкостными чувствительными

8

элементами, соединенными через кабель св зи с блоком сигнализации, содержащим источник посто нного напр жени  питани  и исполнительное устройство, подключенное к выходам источника питани , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и расширени  области применени , в блок сигнализации введен резистор- датчик тока, а в каждый выносной дат5 0 5

0

5

0

чик введены преобразователь, диодный мост, элемент нагрузки, причем входы преобразовател  соединены с емкостным чувствительным элементом, входы питани  преобразовател  включены в диагональ диодного моста, друга  диагональ которого подключрна к жилам двухпроводного кабел , одна из жил которого соединена с первым выходом источника питани  блока сигнализации, а друга  - с входом исполнительного устройства блока сигнализации и через резистор-датчик тока с вторым выходом источника питани  блока сигнализации, при этом выход преобразовател  каждого датчика подключен через последовательно соединенные элемент нагрузки и световой индикатор к одному из входов питани  преобразовател .

2.Сигнализатор по п.1, о т л и - чающийс  тем, что преобразователь выносного датчика выполнен в виде D-триггера, генератора импульсов , выход которого через элемент задержки подключен к С-входу D-триггера и через резистор - к D-входу D-триггера и к первому электроду емкостного чувствительного элемента, второй электрод которого подключен к входу Ноль питани  D-триггера, инверсный выход которого подключен к элементу нагрузки.

5

/s

Н Ь

лиг

Ksei лиг

1

26

М76ТН2

Фиг. 2

Фиг. 3

Ш. И

few (7

Вых. Я

в/- X

8б«22

Ток ЮМ)

Фиг.4

ГП Г