SU1673859A1 - Трехпозиционный датчик уровн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  контрол  уровн  жидких и сыпучих материалов, обладающих даже незначительной электропроводностью. Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости, расширение номенклатуры видов жидкостей с сильноразличающейс  электропроводностью и обеспечение возможности питани  устройства от источника как переменного так и посто нного тока. При достижении контролируемой средой электрода 3 срабатывает делитель напр жени , состо щий из резистора 5 и сопротивлени  контролируемой среды между электродами 1 и 3. Поэтому диод 13 закрываетс  и на входе элемента НЕ 8 потенциал падает до логического нул , соответственно на его выходе он возрастает до логической единицы, а на выходе элемента НЕ 16 падает до логического нул  и через цепь, состо щую из последовательно включенных (между выходами элементов НЕ 8 и 16) резистора 20, оптопары и резистора 22 начинает протекать ток. Это свидетельствует о достижении жидкостью уровн  электрода 3. При понижении уровн  сигнал на входе элемента НЕ 8 возрастает до логической единицы и поэтому состо ние выходов элементов НЕ 8 и 16 мен етс  на противоположное. Через цепь с оптопарой ток не течет, что сигнализирует об уровне жидкости ниже электрода 3. Аналогично работает устройство по достижении жидкостью места расположени  электродов 4 и 10. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  контрол  уровн  жидких и сыпучих материалов, обладающих даже незначительной электропроводностью .

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости , расширение номенклатуры измер емых жидких и сыпучих материалов с различающейс  электропроводностью и обеспечение возможности питани  от источника как посто нного, так и переменного тока.

На чертеже показана схема трехпози- ционного датчика уровн .

Датчик содержит общий электрод 1, соединенный с первой входной клеммой 2, электрод 3 нижнего уровн  и .электрод 4 верхнего уровн , соединенные соответственно через первый 5 и второй 6 резисторы с торой входной клеммой 7, первый 8 и второй 9 элементы НЕ, электрод 10 аварийного уровн , третий резистор 11. одним выводом подключенное к электроду 10 аварийного уровн , а другим к второй входной клемме 7, четвертый диод 12, анодом подключенный к входной клемме 7, первый диод 13. анодом подключенный к электроду 3 нижнего уровн , а катодом к входу первого элемента НЕ 8, второй диод 14, анодом подключенный к электроду 4 верхнего уровн , а катодом к входу второго элемента НЕ 9, третий диод 15, анодом подключенный к электроду 10 аварийного уровн  третий элемент НЕ 16, входом подключенный к выходу элемента НЕ 8, четвертый элемент НЕ 17, входом подключенный к выходу элемента НЕ 9, п тый элемент НЕ 18, входом подключенный к катоду диода 15. шестой элемент НЕ 19, входом подключенный к выходу элемента НЕ 18. четвертый резистор 20, одним выводом подключенный к выходу элемента НЕ 8, а другим к первой выходной клемме 21, п тый резистор 22, одним выводом подключенный к выходу элемента НЕ 16, а другим - к второй выходной клемме 23, шестой резистор 24, одним выводом под ключенный к выходу элемента НЕ 9, а другим к третьей выходной клемме 25, седьмой резистор 26, одним выводом подключенный к выходу элемента НЕ 17, а другим к четвертой выходной клемме 27, восьмой резистор 28, одним выводом подключенный к выходу элемента НЕ 18, а другим к п той выходной клемме 29, дев тый резистор 30. одним выводом подключенный к выходу элемента НЕ 19, а другим к шестой выходной клемме 31. Все шесть элементов НЕ составл ют КМОП-микросхему D, вывод Un которой соединен с катодом диода 12, а общий вывод соединен с первой входной клеммой 2

Трехпоэиционныи датчик уровн  р бо тает следующим образом.

В исходном состо нии, когда в электропроводную контролируемую среду погружен только общий электрод 1. а входные клеммы 2 и 7 подключены к источнику переменного тока напр жением 2,5..10 В (например , к вторичной обмотке трансформатора), микросхема D зэпитыва- етс  только положительной полуволной от источника переменного тока через вторую входную клемму 7 и диод 12. При этом поло5 жительна  полуволна через резистор 5 и диод 13, резистор 6 и диод 11, резистор 11 и диод 15 поступает соотетственно на входы первого 8, второго 9 и п того 18 элементов НЕ. т.е. на  ходах этих элементов

0 присутствует CHI нал логической единицы (2.5...10 В), а на выходах - сигнал логического нул  (0...0.4 В) и далее на выходах элементов НЕ 16. 17. 19 присутствует сигнал логической единицы.

5По достижении контролируемой средой

электрода 3 возникает делитесь напр жени , состо щий из первого резистора 5 и сопротивлени  контролируемой среды между электродами 1 и 3. Сопротивлени  рези0 сторов 5, 6 и 11 подбираютс  такого номинала, что и при самой незначительной электропроводности контролируемой среды потенциал средней точки делител  не превышает логического нул  Дл  этого до5 сгаточно трехкратного превышени  значени  сопротивлени  резисторов 5, 6 и 11 по сравнению со значением сопротивлени  контролируемой среды между соответствующим электродом и общим электродом. По0 скольку возникает цепь дл  входного вытекающего тока элемента НЕ 8 через обратно включенный диод 13 (с достаточным обратным током) и сопротивление контролируемой среды между большим электро5 дом 1 и электродом 3 нижнего уровн , то на входе элемента НЕ 8 потенциал падает до логического нул , соответственно на его выходе возрастает до логической единицы, а на выходе элемента НЕ 16 падает до логиче0 ского нул . Аналогично происход т процессы по достижении контролируемой средой электродов 4 и 10 верхнего и аварийного уровней соответственно.

Поскольку входной вытекающий ток дл 

5 логического нул  на входе элемента НЕ не превышает 1 мкА в диапазоне от -45°С до 85°С, то при сопротивлении контролируемой среды между общим и любым контроль- ным электродом до сотен килоом происходит изменение входного сигнала соответствующего элемента НЕ от логической единицы до логического нул .

Таким образом, при отсутствии контакта электрода с контролируемой средой положительный импульс во врем  положительной полуволны присутствует на выходе элемента НЕ 16 (в случае, когда уровень контролируемой среды ниже электрода 3) или элементов 17 и 19 (когда уровень контролируегюй среды ниже электрода 4) или элемента 19 (когда уровень контролируемой среды ниже электрода 10). При контакте с контролируемой средой положительный импульс во врем  положительной полуволны присутствует на выходе элемента НЕ 8 (среда не ниже электрода 3), элементов 8 и 9 (среда не ниже электрода 4), элементов 8, 9 и 18 (среда не ниже электро да 10) Парафазные сигналы с выходов элементов НЕ 8 и 16. 9 и 17, 18 и 19 однозначно определ ют наличие или отсутствие- контакта соответствующего эле трода с ки . ролн- руемой средой Эти сигналы через симметрирующие резисторы 20 и 22 24 и 26, 28 и 30 поступают на соответствующее выходные клеммы 21 и 23, 25 и 27, 29 и 31 Подключа  к этим клеммам через длинные линии регистрирующие элементы, например оптопары, как это изображено на чертежепунктиром ,свыходов регистрирующих элементов получают сигналы о достижении контролируемой средой того или иного уровн 

При питании датчика от источника переменного тока через контролируемую среду протекает очень незначительный знакопеременный ток, определ емый напр жением на входной клемме 7, величиной сопротивлений резисторов 5, 6 и 11.сопротивлением контролируемой среды между общим элек- тродом 1 и соответственно электродами 3, 4 и 10

При питании датчика от источника посто нного тока протекающий череэ контролируемую среду, посто нный ток также очень незначителен, а выходные сигналы

имеют не импульсный, а потенциальный характер .

Помехоустойчивость выходных сигна- пов датчика достигаетс  за счет их парафаз- ности и симметрировани , вследствие чего люба  помеха приводит к возникновению одинаковых по знаку и величине импульсных помех в обоих проводах длинной линии, что исключает возможность их выделени  на регистрирующих элементах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Трехпозиционный датчик уровн , содержащий общий электрод, подключенный к заземленной клемме источника питани , первый, второй и третий резисторы, первый, второй и третий электроды,установленные по высоте резервуара, подключенные через первый, второй и третий резисторы соответственно к незаземленной клемме источника питани  и соединенные с анодами первого, второго и третьего диодов соответственно, логическую схему, содержащую первый, второй и третий элементы НЕ, у которой первый, второй и третий входы соединены с катодами первого, второго и третьего диодов соответственно, отличающийс  тем. что, с целью повышени  помехоустойчивости , расширени  номенклатуры измер емых жидких и сыпучих материалов с различающейс  электропроводностью и обеспечени  возможности питани  от источника как переменного так и посто нного тока, в логическую схему введены четвертый , п тый и шестой элементы НЕ, входы которых подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего элементов НЕ, входы которых  вл ютс  входами схемы, при этом в устройство дополнительно введены четвертый диод, катод которого соединен с входом Питание, а анод - с незаземленной клеммой источника питани , и шесть резисторов, подключенных соответственно к шести выходам первого, второго.третьего, четвертого, п того и шестого элементов НЕ,  вл ющихс  выходами логической схемы.