SU798491A1 - Емкостный измеритель уровн жидкостей - Google Patents

Description

54) ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТЕЙ

1

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  измерени  уровн  различных жидкостей .

Известны емкостные уровнемеры, содержащие измерительный и компенсационный датчик, включенные в измерительный мост, питающийс  от высокочастотного генератора ij .

Однако эти устройства не обладают высокой точностью измерени  и стабильностью в широком диапазоне изменени  свойств контролируемой среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  емкостной уровнемер , содержащий измерительный и компенсационный датчики, тактовый генератор, выполненный в виде симметричного мультивибратора, усилитель посто нного тока и преобразователь емкости в напр жение, включающий в. себ  коммутирующие элементы, источник стабилизированного посто нного напр жени  и эталонные конденсаторь1 2j .

Однако известный уровнемер характеризуетс  недостаточной надежностью н помехоустойчивостью.

Цель .изобретени  - пов1Л11ение надежности и помехоустойчивости.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что емкостной измеритель уровн  жидкостей дополнительно снабжен коммутируюдим элементом, синхронным детектором и вторым эталонным конденсатором, причем измерительный

датчик и первый эталонный конденсатор соединены последовательно и включены между двум  коммутирующими элементами, подключенными к источнику стабилизированного посто нного

напр жени , компенсационный датчик и второй эталонный конденсатор также соединены последовательно и включены между двум  другими коммутируквдими элементатии , подключенными к выходу

усилител  посто нного тока,управл ющие входы коммутирующих элементов попарно соединены между собой и подключены к разным выходам тактового генератора, а синхронный, детектор

включен между преобразователем емкости в напр жение и входом усилител , при .этом измерительный вход синхронного детектора через весовые резисторы подключен к эталонным конденсаторам .

На фиг. 1 представлена функционална  схема устройства;на фиг. 2 - эпюры напр жени  в различных точках измерительной схемы.

Устройство содержит датчик 1, включающий измерительный датчик Г ; компенсационный датчик 1 , преобразователь 2 емкости в напр жение, тактовый генератор 3, выполненный в виде симметричного мультивибратора, синхронный детектор 4 и усилитель посто нного тока 5.

Преобразователь 2 содержит четыре коммутирующих элемента 6-9, представл ющих собой электронные ключи,причем управл ющие входы элементов 6-9 а также 7 и 8 соединены между собой и подключены к разным выходам генератора 3.

Измерительный датчик и эталонный конденсатор 10, емкость которого равна начальной емкости измерительного датчика, включены между коммутирую .щими элементами 6 и 7, а их обща  точка через весовой резистор 11 подключена ко входу синхронного детектора 4, к которому через весовой резистор 12 подключена средн   точка другого емкостного делител , включенного между элементами 8 и 9 и составленного компенсационным датчиком и эталонным конденсатором 13, емкость которого равна начальной емкости ком пенсационного датчика.

Синхронный детектор 4 выполнен на одном транзисторе, коллекторна  цепь которого подключена к выходу мультивибратора, а эмиттерна  цепь ко входу усилител  посто нного тока

Устройство работает следугацим образом.

Управл ющие сигналы с генератора поступают одновременно на два коммутирующих элемента, поэтому в один полупериод закрыты элементы 6 и 9 и соответственно измерительный датчик подключаетс  через зар дное сопротивление к источнику посто нного напр жени  UQ, эталонный конденсатор 13 - к выходу усилител , а элементы 7 и 8 открыты. Компенсационный датчик и эталонный конденсатор 10 подключены к общей шине измерительной схемы, котора , в частном случае, может быть заземлена и напр жение , образующеес  при этом на компенсационном датчике и конденсаторе 10,подаетс  на вход синхронног детектора.

В следующий полупериод закрыты коммутирующие элементы 7 и В,а 6 и 9 открыты, и сигнал на входе детектора снимаетс  с измерит.ельного датчика и конденсатора 13.

Такой режим работы преобразовате приводит к по влению импульсного синала в средних точках 14 и 15 емкостных делителей, которые подаютс  на вход синхронного детектора.В исходном состо нии, при отсутствии уровн  в измерительном датчике , его емкость С ц равна емкости С« напр жени  вточке 14, существующие в разные моменты времени, также равны между собой (за исключением моментов переключений), и на входе детектора сигнал равен нулю, выходное напр жение усилител  посто нного тока также равно нулю.

При по влении жидкости в объекте контрол  емкость измерительного датчика растет, т.е. Сц , в точке 14 по вл етс  импульсный сигнал разбаланса , причем амплитуда импульсов определ етс  величиной UQ и соотношением CH и . Этот сигнал вызывает по вление на выходе синхронного детектора посто нного напр жени  которое усиливаетс  усилителем. Выходное напр жение усилител , пита  коммутирующие элементы 8 и 9, вызывает по вление импульсного сигнала в точке 15, величина которого определ етс  выходным напр жением усилител  и соотнощением емкости компенсационного датчика и эталонного конденсатора 13, но который существует в другой полупериод. Это напр жение поступа  также на вход детектора, складываетс  с учетом весовых сопротивлений с сигналом, поступает с первого делител  и вызывает уравновешивание всей измерительной схемы.

Изменение диэлектрической проницаемости контролируемой среды вызывает увеличение амплитуды импульсного сигнала и в точке 14, ив точке 15, поэтому результирующий сигнал на входе детектора практически не мен етс , и выходное напр жение усилител  также не мен етс , зависит только от величины уровн  и может служить выходным сигналом всего измерительного устройства.

Синхронный детектор отрабатывает только тот сигнал, который синфазен с синхронизирующими напр жением. Если сигнал на выходе не совпадает во времени с синхронизирующим сигналом , напр жение на выходе детектора равно нулю.

Такой режим работы детектора и его включение между преобразователем емкости в напр жение и усилителем уменьшает возбудимость измерительной схемы и увеличивает ее помехоустойчивость .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 200799, кл. G 01 F 23/26, 1965.

5

2.Авторское свидетельство СССР I 435459, кл. G 01 F 23/26, 1972 (прототип). .,

На ( 71

На /ю/ие гщое 72

На тале щре тэ

На Mfi/ienmope /Ч

Rrovxe S