SU763689A1 - Датчик уровн - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике контрол  и регулировани  уровн  жидкости или межфазного уровн  с помощью разогреваемых электрическим током термоэлементов и может быть применено в ршличных отрасл х народного хоз йства преимущественно в т жель1Х климатических и производственных услови х, в том числе в агрессивных среда: под высоким статическим давлением. Известны датчики с двум  термоэлементами в виде терморезисторов, расположенных на заданном уровне {1 , Разогреваемый электрическим током рабочий термоэлемент и неразф-реваемый компенсационный включены в дифференциальную измерительную схему с усилителем, пороговым элементом и индикатором на выходе. Эти устройства компенсированы по температуре среды, но степень термокомпенсащси и соотношение сигнал-помеха завис т от электротепловых режимов термоэлементов и физическнх свойств сред. Наиболее близким техническим рещением к предложенному  вл етс  устройство, содержа шее погруженные в контролируемую среду рабочий с нагревателем и компенсационный термоэлементы в виде терморезисторов, расположениых на заданном уровце и включенных в дифференциальную (мостовую) измерительную схему. К измерительной диагонали моста подключен усилитель, пороговый элемент с индикатором или исполнительным механизмом системы регулировани  (2. Недостатком известного устройства  вл етс  незначительна  надежность измерени . Цель изобретени  - повышение надежности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик уровн  дополнительно снабжен стабилизатором напр жени , включенным между входом усилител  и выходом порогового элемента, и ключевым элементом, введенным в цепь нагревател , управл ющий вход которого соединен с выходом порогового элемента. На чертеже юображена электрическа  схема датчика. Датчик содержит рабочий 1 и компенсационный 2 терморезисторы, расположенные на

заданном VJKIHUC. Рабочий (с наг Ч тслем 3) и компенсационный 2 тсрморсзисгоры соединены с посто нными резисторами , образу  дифференкиальнуи) (мостовую) измерительную схему. К измсритель}|ой диагонали Mocrd подключен вход усилител  6, выход которого подсоединен к пороговому элементу 7. Между вьгходом пороговою элемента 7 и входом усилител  6 включен стабилизатор 8 напр жени  на диодах Зенера. Последовательно в цепь нагревател  3 включен ключевой элемент 9 (на снмисторе и оптроне), управл ющий вход которого подключен к выхду порогового элемента 7, св занного со счетным входом триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

Пусть тсрморсзисторы I и 2 погружены полностью в oiwy из сред, уровень раздела которых контролируетс . Дифференциальна  измерительна  схема уравновеншна нри температуре перегрева рабочего терморезистора 1 (относительно температуры среды), равной

(t2-ti1-(t.-tf)

-2.

где tj-t - максимальный перегрев, при котором нагреватель 3 отключаетс  и герморезистор начинаетохлаждатьс ;

t) -t г - перегрев, до которого охлаждаетс  терморсзистор 1 и при котором вновь гюдключаетс  нагреватель 3 к источнику штани . Неразогреваемый терморезистор 2 имеет температуру контролируемой среды tj.

При подключении нагревател  3 к источнику питани  и при температуре перегрева менее t -tf в измерительной диагонали моста напр жени  имеет отрицательную пол рность (-DM). При этом на выходе порогового элемента 7 напр жение максимальное отрицательное значение, которое и переводит ключевой элемент 9 в провод шее состо ние, а на выходе стабилизатора 8 напр жение принимает также отрицательное значение. Абсолютна  напр жени  (± UCT) на выходе стабилизатора 8 41ропорциона.гп,на средней температуре:

(t2-t)-(t,-tj)

2

С повышением температуры терморезистор;) 1 напр жение --Ум уменьшаетс  до нул , далее мен ет знак и при lUf l/ rUcil происходит переключение порогового элемента 7 и на его выходе устанавливаетс  максималное положительное напр жение. Ключевой элемент 9 переходит в непровод щее состо ние и начинаетс  охлаждение терморезистора

I. Напр жение в измерительной диагонали моста уменьшаетс  до нул , далее знак и при 7/|Uj;-r|, т.е. при

охлаждении до t|-tx происходит переключение порогового элемента 7, на выходе которого напр жение принимает максимальное отрицательное значение. Это напр жение переводит ключевой элемент 9 в провод п ее состо ние, и процессы в схеме вновь повтор ютс .

Врем  нагрева терморезистора I в газовой фазе равно

-,

5 2

,где tor - посто нна  термической инерции терморезистора 1 в газе; ts - стационарна  температура терморезистора при посто нно включенном нагревателе 3.

Врем  охлаждени  терморезистора 1 в газовой фазе от tj-t до t)-t / равно:

Т -/j .

2Г ОГ

Длительность выходного импульса триггера 10, равна  Tj + Тзр  вл етс  информативным параметром выходного сигнала датчика уровм. С погружением термоэлементов J и 2 в жидкость, т.е. с изменением условий теплообмена, и, следовательно, с изменением посто нной термической инерции терморезистора 1 в жидкости ( бр,, ) измен етс  длительность выходного импульса триггера Т|ж Т2Ж- По этому изменению суд т о достижении уровнем жидкости заданного значени .

Так как длительность (Т, + Tj) функционально св зана с посто нной термической инерции терморезистора котора   вл етс 

существенно более помехоустойчивым параметром терморезистора I, чем его температура, .- то предложенный датчик отличаетс  более высокой надёжностью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Датчик уровн , содержащий погруженные в контролируемую среду рабочий с нагревателем и компенсационный термоэлементы, включенные в дифференцигшьную измерительную схему с измерительной диагональю, к которой подключены последовательно соединенные усилитель и пороговый элемент, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности измерени , он дополнигельно снаб