Электроемкостный уровнемер
ЭЛЕКТРОЕМКОСТНЫЙ УРОВ НЕМЕР, содержащий общий электрод, измерительный и компенсационный элект роды емкостных датчиков, подключенные через постоянные резисторы к fcператору импульсов, элемент ЗИ, выход которого подключен к входу первого счсттк последовательно соединенные второй сче чик и ш;фрпоис,-:О1опь й преобр:53ова-: ;:.ч1, и генератор гакговых импульсои, о v л и чаю щ и с я ГСМ, что, с целью упрощения ; 3N:opuтельной схемы н повышения надежен ос; ги, в него введены два электронных 1шюча и элемент 21-f, при этох; входы электузонньтх кльэче подкяючо ны соответственно к .орите.льнокгу и KOMne;icaui.oH ;oN-rs емкостным , упраьчяющио входы - к выходам порво--го счетчика, а выходы электронных клЮ-чей соединены собо: : и с входом aioMOiiTa 31-1, элемент 2И одним ъходок подключе} к выходу генератора кмпулъсов и к вхо,ду элок-;енга ЗИ, друпм I.xoyдом - к 1зходу электронного ка-оч :, соединенного с j oN n :::caUiоин;jv. cMj-.OvTHbiM датчиком, н к выход;- Hepuor-j г :о1п; :о, выход элемента 2;: соедип-Г с вxoдo f второго счетчика, причг: -; i ..: rnx-TOBLX ИК ПуЛЬСОВ НОДТС;I i--4 i: к IXVj;,;/ : ЛО Meirra ЗИ, а выход цифроан лигоня 1 преоб5л: оОК1Г ля - v входу ггм;о а; с-;--:: ;:м™, пульсов.
СОН э СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ
РЕСПУБЛИК (())gq„y s3p (((())), 3, ".-: 4 l
-(<:(< (-; 0 1 ",. 2 /. (!
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 <
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3344526/18-10 (22 ) 0 1, 10.81 (46) 07.11,83, Бкл. № 41 (72) С.Л,Грмаков, E.È.Áàáåíêo, H.È.Ñåâîc TüFIíîâ, 10,В.ØèëèI!, В.И.Тихо,ненко и И,А,Ильинский (71) 11ентральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР (53 ) 681. 128.63 (088,8 ) (56) 1, Авторское свидетельство CCCP
¹ 573721, кл, G 01 F 23/2G, 1 976.
2. Авторское свидетельство № 756212, кл, Cj 01 F 23/26, 1978 (прототип ). (54) (57) ЭЛБКТРОБМ1(ОСТ11131 Й У13013НЕМЕР, содер>каший(обший электрод, измерительный и компенсациоьи(ый электродь! емкостных датчиков, подклю le!Iè!.!å через постоянные резисторы к генератору импульсов, лемент 3И, выход которого подключен к входу первого с !От (((ка, последовательно соединенные второй счетчик и и!(про(1 (а, (сгый преобра -i(3!-,, —.ъ и генератор Т;;<. О(11,(х .х(п3711.(Ов, л и ч а ю 1;! !1 и с я то.;., что, с целью упрошеиия .(з..:е131:.те;.!ьиой схемь; и повыT1IOI(I .S{ !<аД- ГКI(OC Tl! 1- НЕГО F3l3 ДЕ<и,(ДВа электрониь(х ключа и э<7е.,!енг 2И. ири э ток 13х<э<(ьь(3<7E!h;T1<0!(!IL<2 1! 1:< !cli по 1юIюче ны соотвеTст13е(!ио к из. <ори т<.=(1 ьному и к О(< !и е(. с а ц(. Он!! ОМ3 с м к Ос Г ны м д(1 тчl! !а." управляюише входы — к выходам первоI 0 c<,.: тчика а в(,!х<3ды э(ектгони<.(х к;!10-. чей соединс(ы 3!О>;1у coGo< с вхо(1<эх! злемг н та 3 И, эт(ек(ен г 2 И одним входом
T10;1F!:oчен и ьяхсду генератора имп <. .ьсов и к входу эле:..Онга 3И, д. уг.(-11 гхь" дом — и 1(хо<1У =< i(! 1 1313иис<г<О i(1 3ч <, < Ое».
Дни(.1;;1 Э-(C3,!CI(TÄ <, (-.О-Д«<;. 1 C ВХОДОК(ВГО(ОГО СЧЕТЧИ:< тоьт .х (м:.у11С(111 поjli. 1!:"i i< óL<,, л ° - ме га 3И, Q выход циф11оа(и.l (г: « . преpG> <,!::,:.
НОЙ ТРXI(33)(e (1 МОж: Т:-с)г(i ., НС!I ri=.::- )т:с). IC ДПЯ ОПРЕДЕЛ(НИЯ УПОВП,; ВОНЬ-. -. -(В) <С..(Г(() (звестно устройство.: с), .:-,(:,Г) .)Г MOP!3 ТОЛЬНЫЙ и 1(ov(IIC I)()ЯГ. :.1(О(3 (ГЬ(3(". )с (П(г)Е ДЯТЧИКИ (epРЭ ПОС)ТГ()ПIП>.Е -:.К-:-)!СС ГОГ(ГЬ. ПОДКН со 1Р ННЫЕ К П() Ног)Я ТОП r ij !И(()г. 1(СО)В рЕВЕрСИВНЫЙ СЧЕТЧИК И (Е!)1)Ь)33 Г )сц. т ("г ) НЕдОСТЯТКИ уетрОЙС(с)-:. - ==.) О)КНОС;т(,, НИЗКЯЯ «ЯЦЕжЦОС 1 с Я г Р",г<Р лт(Рс) ность измерений, обус.повпен((ая а()ало.-с-(Пт(МИ З)ГЕМЕН тами i),Ã1B(TÜ" Л ИГ t QT!fтrii(QT;;r) питания нестабиль (Q )т)- к; отпь().. Пт) --в . ДИТ К Т(ОГРЕШНОС Ттг((,, Наиболее близким по техпи ческ(;. )г:-.;-щ:::; hoсти 1()с!3<"д()ЯГЯР((и,),г (г . (Гср Г-сч <ГГ -ГОГ)((/ I!Q,. СОДЕРжЯЩЕЕ ИЗМЕ )1) с Р -1«-.((.-т. Н К.-)М = Н-, <СЯЩ(ОНЦЫй Е) (КОСТ(СЫЕ Дат (НКИ .,;:а ..=-.:. .Е-nriтельных канала„содержапп:е (омпарoто(-., г ТРПГ)"С Р Э((РМЕН т 3
К ОМПЕ НСЯЦИ ОННЫЙ ДЯ ТЧИ К И П ОДКП Юг(Е НЬ(ЧЕ ОЕ -: РЕЗИ С тОРЬ) т(ВЫ Х О Д ВЕ ив Р) а ОР Я т(ЕДСгсТРТСг)(ЗВ"-СТП(:-О . )О - С .- = СЛОХ(НОСг Ь„О()уСЛОВПг с(кгп<т 1 )Гг(Л гтте),; .)В-: ), ИЗМРрИ ТЕЛЬНЫХ (а()ЯЛ QB. г< ро)с(Е ТОгсо,::а)1 . ЧИЕ ГIВуХ Н)ЕЗЯВИСг(МЬ)." i НИЯ УРОВНЯ. ".: Q .3,)жаот . O ;.;-; -, Р =.Иг BQ. Пель изобретен(- - у(:т)о(1(Г)))чBQ И ПО.:= Ы(ИЕН ЛЕ Е(:Q;Q(IQ?:;-СГГС -. IУказанная )елт Пост)Г(-QQ-,--.;, В зле (трое)л)(асти)(й уровне(. Ос«-::д,--,. ::. -. Щий ОбЩий влек тос)д, )(в(с.ep)с.--"eilr, r г КОМПЕНС "БИОННЫй Зг Е!< ТРОПЫ СМ:(ОС -Рт-,тх )(Q(С(FIKQB., ПО ГКГС К) tei3 E!b!e (сс()ЕЗ .3- тт и Г..;, i.езис торы к QQHepа тору Г,)пуг;.: -Ов МЕНТ ЗИ. В)в((OII КО lPO! () ОДКЛ<ОЧQ-" .(ВХОДУ ПЕОВО)"О СЧЕ Г"- т)КЯ Г ССЛЕДОВ.-. .. I(r, (B(3 о СОЕДИНЕНЦЫe B).QPQT) CT;eò-(ИК ):H;t)(.-,:; =,ЯГС твовый преобразователь и; —.-Не-,; -,-.; р ТОВЫХ ИМ(1) )иг(ОВ„)>т)Ег)Г ((т;. )ГГЛ< . с с гс(i:(КЛ!Сча и Э)тЕМЕНТ . .!. Чт И -..-.); Э)(РКтранц (Х КЛ(ОЧЕй ПОД():;;: (П (Е(св((-,-; —:.;-- с ).Р(((3 О 3(И .)МО )И Т Е!! Er(I!)lv f К сто IIP f)r.f г":,,; t)rr МУ «Vi (Q, r, (IBIM )(re т 11(КЯ)с(. 3 i.F)Q):.TIFT(i г),(ст зт(ОДЬ(3(Вт>1 с Ода) г(Г(с i ter li с. г- ))),(ХОДЬ) ЛЕКТОО;»Btg (СЧ(С»-::",, C-.ГОДИНBH;i кт .,)(Ду coáo: H : )F i.. г .од с;;,е) ((тя О с(: -,; -, =-.;":, -.Г. о; . и Г) () E(,g;QT(e (( (-Г.:((г)- .;!; ТО(ра ((К(И"ЛЬСОВ И К ВХОду ,-.:Пс Г, .Гс((". ),:, 13: i i. T(Û ) -гЗДО)сЛ вЂ” К ВХОДУ l гн)(стi. !rz.) „.;; !r Q= Т((. -,)с, . t iQ ТTIHfi Qirr(И К )Ь(хес(т и —. BQ .3О С-(СТT.Ë à< ВЫХОД злЕмента .) !. ;:Г; (li, (r !! г ВХОДС)(„г,=..t Qpo)-О ЧЕ T !gKQ г-Piл г(сем(," .(ЯР<) Г ог) тат< ) (,Bfi . Их(1(,глi- ов ПОП:<ЛК-:;:.Н к 3(ХОД с ЕП=.::-iei(та,- И Я ВЫХОД с(((ц)!:;С():(.:.)опо - опo прс -бразоватк(я == к .,ХQ Г г ) ГГ I РОЯ ТО(а Hi IQT . (ОВ ! -. r(i;f (:tредст",iT,;:,епв(блс)к-схема с .((г.()г(:г) -. Р(-Мове т СТРОЙC" BQ HQ (P 41 2 г - .": ".и ((о .;; (: Я) ря)(<е(!)л * В тра ГIИ™етых точ:.(С,,1(.! С .: ТЕМПЕРЯ: 7 !)Ьс., (=. а .- НЯНЯ! = сс - ) .: с .—.Ti-. -" .:.1- О 1Г т Цф Q-Q;IQП;лго;,<ОЯЗОВЯ -,:.(я, В -- НЯПряжЕr ВЫХОГ:;-,— Г ПЕРЯ тоВQ 2 П 1-ЯП) ГЯК.() li;I Г, гсг ВЬ(ОД(: JГЕ ÄrrсHТЯ, г ) 7", — Яс(."!5 7(Е .П:Г . Itа ..,: 7ВОКf, ВТО()ОМ ,(с Г. г., . : .,, -.:. т!)С:: ЛКОСтг Ый .) 1:-Iie: (e;: СОДЕржИ т 3 ГР" тр )П (. !;З;-„ЕГ)кт;.; Ьггi : -(0,(ПЕНСЯ ir OI ij: t:";. (-: . -!)КП = :: .. В(Л(3 ПЕНЕРа с . ) г гт (В:. ;, » .г г) () 3)0PBBIA ! ; ВТОПО):;"», гИС Топ(1 i: r ПС рТ)ый !i ВтО J. 1 ...- -, СО(<). ((Гзрцмг) -,3.,, Ог)ой С-IГ) Ч .;.КИ . 2 „)4 сс)t т . TT .i гт (Г(:т,, Г 7r )TQ r г г (О,(К,(. С Н ..:. . (О(1 =-.:..-г с -)ННО)ПО К.Г.<ОЧЯ 8 :, знс .....:. Г., -,о(3)(: (1 аиионный ВХС)гlir Е-;ТpQH}. 0 =,Ст,: .";..i Ктт-.-»:i:Ы: КЛ(()- .Сс.. СЛ П )Г ООЪЕ(ГПНЕНЫ вЂ” .,: Е (. .:; .-;ДЬ) -; с ПМЕНTQ : Р()С.— ()(Пг г)нiксдгГ Г elr("!С ТО; Q I 33)с(ПУ, IЬСОВ :-.,-;:о3)-; 7Г и:- р(, тора 1:: Г(к тот(:;(х . Мпуль:();, уi )а»:,,TQHI!i() .;:;;». ;:: ..П(очей::: (л 0 подг ) .(.(:,.i )r, а-.:т Е)-ro РЯЗРЯ::-а -с с-«Е ;-((:.,(й ) >(с).:-, ВТОРО;О:- -Чс, . %i,Qr ) .", т)т->Д)(Л (Д г Г -;-е((е(-""- - ) ы- ды счет1" : I Одк- . ьу .е((ы к хсдям =(1(ФТ)оа((алс?7 0„ иЭм Ь и3л1 и 11 Л зная, что 3 10528 I oI.of o преобразователя 14,выход которого подключен к шине питания генератора импульсов, а прямой выход послсдлего— к входам установки нуля всех, кроме старшего, разрядов первого счетчика 12 и к входам резисторов 6 и 7, Обший электрод 1 подключен к обшей шине, Генератор 4 и логический элемент 2И 5 выполнены на микросхемах 10 К176ЛА7, электронные ключи 8 и 9— на микросхемах К176ЛП1, логический элемент ЗИ 10 и генератор 11 тактовых импульсов - на микросхеме К176ЛА9, счетчики 12 и 13 — на микросхемах К176ИЕ5 и K176TN2, цифроаналоговый преобразователь 14 - на микросхеме 572ПА1В. Уровнемер работает следуюшим образом. 20 При включении питания (фиг.2a) счетчики 12 и 13 находятся в нулевом состоянии. Генератор 4 генерирует прямоугольные импульсы, длительность которых не менее чем в 10 раэ превышает длительность переходных процессов в измерительных резистивно-емкос тных цепях, образованных резистором 6 и емкостью 2, резис тором 7 и емкос ть ю 3. Импульс с прямого выхода генератора 4 поступает через резисторы 6 и 7 и заряжает эти емкости относительно обшего электрода 1 до своего амплитудного значения (фиг. 2д), Так как в момент включения все разряды счетчика 12 обнулены, то на инверсном выходе старшего разряда 35 единица. При этом к элементу 3 И через ключ 9 подключается компенсационная емкость, Предлагаемое ус тройс тво производи г 40 измерение времени переходного процесса на компенсационной, емкости ог напряжения импульса генератора 4 до собственного электронного порога срабатывания элемента 3 И 1 О, Коли чес тво импульсов, 45 прошедшее эа время переходного процесса с генератора 11 через элемент 10, записывается в счетчик 12 и может быть рассчитано по формуле ген и Р С Все ваз1.яды с п»гчи;.а .1 3 г»ff» ь)»fe!! g e0l,f f," » "т, ., 1 то» »»" ч 1 BQI4cо» Lf;! .1f -оана:(огokfE flf Ilpeо ..разоваг »чь 1 1 выдаег в цепь ffffwffffa некоторое минимальное напри:. »ение О от которого 1i и зам6ряют вр.мя переходного процесса на компенсационной емкости, Импульс с генератора - . поступает через элемент 211 5 в счетчик 1.3 и увели швает B нем код на одну единицу, прн этом цифроаналоговый преобразовател ° 1 1 выдает несколько большее чек: 0 напряжение 1.1 которое в виде импульса генератора 1 поступает через резистор 7 на емкость 3 (фиг,2в). Время переходного процесса увели п.вается, с=ледуюшая пачка импульсов больше rlz (фиг.2г). Процесс подстройки напряжения U ..„, с помошло с rel.чика 13 н щ.". рэаналого ого преобразователя 1 1 продолжается до Тсх. пор, гока в счетчик 12 запишется число Й4 =1000„, 0 и единица старшего разряда прекратит подачу импульсов с генерагора 4 через элсменг 11 5 в счет»пп» 1 3. Кл юч 9 закрьп ае гся и открывается ключ 8. Число импульсов 1 4 кочстанта, поэ тому и f R C 0 — = Соп51 =4 К л 11 П u,„д пл ГЯс, После переключения ключей 8 и 9 стар> шим разрядом счетчика 12 устройство переходит из режим-: подстройки в режим измерения емкости изме1игельной 2. В процессе подстройки илгпульс с прямого выхода генератора обпуляе1 в кажllîlf такте все кроме сгаршегэ. 1-.з11ягы счет шка 12. 3тог же процесс обнуления продглл:-: .аегcя н в 1 ежиме измс1.с.«.:«ел1косги из. ерительного дат Iffffff . (,гарший разряд счет п.ка сохраняет с..- jxffничное значеш:е и своим при ням в, . оlioM держит ключ 9 включенным. Количество импу льсов tf можно опиьл редели ть ..как 4 А U„f Я,c получают 6 и м иэл1 т где Е С к (feН частота генератора 11; сопротивление резистора 7, емкость компенсационная ампли туда импульсов генерато- 55 ра 4 значение собственного электронного порога элемента 10.
