SU748138A2

SU748138A2 - Дискретный электроемкостной уровнемер

Info

Publication number: SU748138A2
Application number: SU782623926A
Authority: SU
Inventors: Феодосий Борисович Гриневич; Анатолий Иванович Новик; Михаил Степанович Евдокимов; Зиновий Ярославович Монастырский; Владимир Викторович Хмелько
Original assignee: Институт Электродинамики
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1980-07-15

Description

1

Изобретение относитс к области измерени уровней сред и может найти применение дл измерени и сигнализации с высокой точностью уровн диэлектрических жидкостей в заданных точках диапазона измерени .

По основному авт .ев .M38883 известен дискретный электроемкостный уровнемер, содержащий группу емкостных преобразователей, расположенных по высоте измер емого уровн и включенных в плечи мостов переменного тока, мосты переменного тока в виде дифференциальных трансФорматоров и опорных конденсаторов и высокочастотный генератор синусоидальных колебаний, при этом информаци на выходе мостов об измер емом уровне, получаетс в виде кода Гре .

Цель изобретени - повышение точности измерени .

Это достигаетс тем, что в дискретный электроемкостный уровнемер дополнительно введены трансформаторный мост, образованный компенсационным конденсаторным датчиком/ опорным конденсатором и дифференциальным трансформатором, и последовательно соединенные преобразователь тока в напр жение, сравнивающее устройство, переключатель и источник посто нного напр жени , при этом переключатель соединен с вторыми входами основных схем сравнени и выходом дополнительного преобразовател тока в напр жение, а источник посто нного напр жени - с вто10 рым входом дополнительной схемы сравнени .

На чертеже представлена схема предлагаемого уровнемера.

Он содержит опорные конденсаторы

15 1, компараторы 2 токов и группу 3 емкостных датчиков уровн , образующих трансформаторные мосты, количество которых равно количеству разр дов кода Гре , необходимых дл

20 записи числа контролируемых точек уровн . Емкостные датчики подключены в плечи мостов таким образом, что информаци об измер емом уровне на выходе мостов получаетс в виде

25 кода Гре . Выходы мостов подключены ко входам соответствующих преобразователей 4 тока в напр жение (ПТН). Выходы этих преобразователей св заны с первыми входами сравнива30 ющих устройств 5. Опорный конденсатор 6, компенсационный датчик 7, посто нно погруженный в контроли- руемую среду, и компаратор 8 токов образуют дополнительный трансформаторный мост. Выход этого моста соединен со входом дополнительного преобразовател 9 тока в напр жение , выход которого св зан с первыми входами переключател 10 и допол штельного сравнивающего устройства 11. Вторые входы переключател и сравнивающего устройства подключены к источнику 12 посто нного напр жени . Выход переключател 10 соединен с вторыми входами сравнивающих устройств 5, а управл ющий вхо его - с выходом устройства 11. Уровнемер работает следующим образом . При незаполненных емкостных датчиках трансформаторные мосты уравно вешены благодар соответствующему выбору емкостей опорных конденсаторов 1, поэтому сигнал неравновеси на выходах компараторов 2 отсутствует . По мере погружени датчи ков в контролируемую среду нарушаетс равновесие тех мостов, в пле чи которых включены погруженные дат чики . Например, при погружении нижнего датчика нарушаетс равновесие левог ( по чертежу) моста, и на выходе левого компаратора токов по вл етс сигнал. При погружении следующего датчика сигнал по вл етс на выходе среднего компаратора. Далее благодар подключению третьего датчика в смежную ветвь первого моста погружение этого датчика восстанавливает равновесие первого моста. Таким образом, если наличие сигнала неравновеси прин ть за единицу двоичного кода, а равновесное состо ние - за нуль , причем считать, что первый (левый)из компараторов 2 (по чертежу) соответствует младшему двоичному разр ду, то при последовательном погружении Датчиков получаем информацию об измер емом уровне в коде Гре - 001, 011, 010 и т.д. Сигнал неравновеси мостовой цепи , как известно, пропорционален напр жению питани этой цепи, частоте питающего напр жени и изменен емкости соответствующего датчика за счет его погружени в контролируемую жидкость. Это изменение в свою очередь пропорционально изменению д электрической проницаемости среды п сравнению с воздухом и степени погружени в эту среду емкостного датч ка. Таким образом, напр жение на вы ходе любого из линейных преобразователей 4 тока в напр жение при на-рушении равновеси соответствующего моста можно представить в виде Uj-kjи ы/Ь йе, (1) где KJ - коэффициент пропорциональности , определ емый конструктивными пapa 1eтpaми датчиков и коэффициентом преобразовани ПТН; /5; - степень погружени i-ro датчика (i 1,2,...,п, п - количество датчиков, подключенных кj -му мосту),2,...,р ( р- число разр дов кода Гре датчика, равное отношению длины погруженной его части к общей длине); Л Е - разность диэлектрических проницаемостей контролируемой среды и воздуха. Компенсационный датчик 7 находитс ниже уровн нижнего рабочего датчика из группы 3, поэтому он полностью погружен {/2)(, 1), и напр жение Uo на выходе преобразовател 9 можно записать в виде u , где о - посто нный коэффициент, определ емый параметрами датчика 7, коэффициентом передачи преобразовател 9 и компаратора 8. Значение выходного напр жени источника 12 выбрано выше возможного уровн шумов и флуктуации на выходе преобразователей 4 и 9 при равновесии трансформаторных мостов, но ниже, чем выходное напр жение преобразовател 9 при погружении датчика 7 в среду с минимальным ( дл данного типа уровнемера) значением диэлектрической посто нной. При наличии сигнала на выходе преобразовател 9 сравнивающее устройство 11 переводит переключатель 10 в положение I.Ha входы сравнивающих устройств 5 при этом поступают напр жени , определ емые выражени ми (1) и (2). Если выполн етс соотношение iTj-cUp, то сигнал на выходе соответствующего сравнивающего устройства 5 равеннулю разр да Кода Гре ,а если нивающих устройств 5 определ етс равенством . Приравнива правые части уравнений (1) и (2), получаем условие срабатывани устройств 5ko Po j ( Выходы сравнивающих устройств 5 вл ютс информационными выходами уровнемера. Информацию об измер емом уровне получаем с выхода этих устройств в коде Гре . При этом, как видно из выражени (3), сигнал 1 в любом из разр дов кода Гре по вл етс лишь при определенной, наперед заданной степени погружени /§4 емкостного датчика, независимо от напр жени и частоты питани моеТОБОЙ цепи и диэлектрической посто нной контролируемой среды,

При пустом резервуаре, когда неэаполнен и датчик 7, напр жение источника 12, поступающее на вход сравнивающего устройства 11, превьлиает выходное напр жение преобразовател 9, поэтому сигналом с выхода устройства 11 переключатель 10 переводитс в положение II, Напр жение источника 12 в этом случае поступает на вторые входы всех сравнивающих устройств, обеспечива надежный отсчет показаний при пустом резервуаре.

Claims

Формула изобретени Дискретный электроемкостный уровнемер по авт,св, W438883, о т л и11ающийс тем, что, с целью повышени точности измерени ,в него дополнительно введены трансформаторный мост, образованный компенсационным конденсаторным датчиком, опорным конденсатором и дифференциальным трансформатором, и последовательно соединенные преобразователь тока в Напр жение, сравнивающее устройство, переключатель и источник посто нного напр жени , при этом переключатель соединен с вторыми входами основных схем сравнени и выходом дополнительного преобразовател тока в напр жение, а источник посто нного напр жени - с вто5 рым входом дополнительной схемы сравнени .