Сигнализатор уровня

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗС59 0 01 23 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3396090/18-10 (22) 03;02. 82 (46 ) 23 .01. 84 . Бюл. В 3 (72 ) М. A. Берман, В. Д. Волков, Л. Г. Гольденберг, A. И. Куцовский, A. Д. Пивоваров и A. И. Савкевич (71.) Воронежский инженерно- строительный институт (53) 681.128.66(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 513254, кл. а 01 F 23/00, 1976.

2. Акцептованная заявка ФРГ

Р. 2802912, кл. G 01 F 23/28,,197.9 (прототип ) . (54 ) (57 ) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ, содержащий электромагнитную катушку. с подвижным якорем, установленным на упругих элементах, генератор импульсов, выпрямитель, соединенный с перÄÄSUÄÄ 1068720 . А вым входом интегрирующего блока, выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, в цепь катушки введены бесконтактный ключ и датчик тока, выход которого соединен с выпрямителем, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом бесконтактного ключа и с вторыми входами интегрирующего блока и блока индикации, а интегрирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных элементов НЕ и усилителя-интегратора с односторонним ограничением, один вход которого соединен с а выпрямителем, второй вход через эле-мент НŠ— с генератором импульсов, а выход — с входом нуль-органа.

1 1068720

Изобретение относится к устройствам для контроля уровня сыпучих материалов и может найти применение в производстве строительных материалов, химии, пищевой промышленности и т.д.

Известен вибрационный сигнализа- 5 тор уровня, содержащий щуп, связанный с вибратором, и измерительное устройство в виде замыкающих электрических контактов j1 J.

Наиболее близким к предлагаемому 10 по технической сущности является вибрационный сигнализатор уровня, содержащий две электромагнитные катушки с подвижным якорем (щупом), установленным на упругих элементах, генератор импульсов, фильтр, выпрямитель, соединенный со входом интег-рирующего блока, выход которого через нуль-орган соединен с блоком индикации (.2 3.

Недостатком известных сигнализаторов является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная непрерывной во времени деформацией упругих элементов с большой частотой.

Целью изобретения является, повышение эксплуатационной надежности сигнализатора уровня.

Поставленная цель достигается тем, что в сигнализаторе уровня, содержащем электромагнитную катушку с под- 30 вижным якорем, установленным на упругих элементах, генератор импульсов, выпрямитель, соединенный с первым входом интегрирующего блока, выход которого через нуль-орган соединен с 35 первым входом блока индикации, в цепь катушки введены бесконтактный ключ и датчик тока, выход которого соединен с выпрямителем, выход генератора импульсов соединен с управляющим -10 входом бесконтактного ключа и с вторыми входами интегрирующего блока и блока индикации, а интегрирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных элементов HE и усилителяинтегратора с односторонним ограничением, один вход которого соединен с выпрямителем, второй вход через элемент НŠ— с генератором импульсов, а выход — с вхрдом нуль-органа. 50

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого сигнализатора уровня; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу .

Сигнализатор уровня содержит электромагнитную катушку 1 (фиг. 1) с магнитопроводом 2, которые укреплены на корпусе 3 и совместно с подвижным якорем 4 установлены на упругих элементах 5 с зазором по отношению к электромагнитной катушке 1 в резер- бО вуаре, уровень среды в котором контролируется. При этом якорь 4 установлен вертикально, что позволяет контролируемой среде под действием,гравитационных сил проходить через зазор между якорем 4 и катушкой 1 (перпендикулярно плоскости чертежа ).

Катушка 1 через датчик б тока и бесконтактный ключ 7 подключена к источнику переменного напряжения.

Бесконтактный ключ 7 коммутируется генератором 8 импульсов, выход которого подключен также к второму входу интегрирующего блока 9 и к второму входу блока 10 индикации, первый вход которого через нуль-орган 11 соединен с выходом интегрирующего блока 9, первый вход которого через выпрямитель 12 соединен с датчиком б тока ..

Интегрирующий блок 9 включает в себя элемент HE 13 и усилитель-интегратор 14 с односторонним ограничением, первый вход которого соединен с выпрямителем 12, второй вход через элемент НЕ 13 — с генератором 8 импульсов, а выход — с входом нуль-органа 11.

Блок 10 индикации содержит два формирователя 15 и 16 импульсов, два триггера 17 и 18 с раздельными входами, и элемент ЗАПРЕТ 19, первый вход которого через первый формирователь 15 импульсов соединен с выходом генератора 8 импульсов и входом второго формирователя 16 импульсов, вход которого соединен с первым sxoдом первого триггера 17, второй вход которого соединен с выходом нуль-ор-. гана 11 и вторым входсм второго триггера 18, первый вход которого соединен с выходом, элемента ЗАПРЕТ

19, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 17.

На фиг. 2 обозначены напряжение источника переменного напряжения, 1 напряжение U> на выходе генератора

8 импульсов, напряжение U на выходе бесконтактного ключа 7, напряжение U4 на выходе датчика б тока, напряжейие 05 на выходе выпрямителя 12, напряжение U6 на выходе интегрирующего блока 9, опорное напряжение U.7 в нуль-органе 11, напряжение

U на выходе нуль-органа 11, найряжение О9 на выходе второго формиро8 вателя 16 импульсов, напряжение на выходе первого триггера 17, напряжение U«на выходе первого формирователя 15 пульсов напряжение 012 на выходе элемента ЗАПРЕТ 19, напряжение 0 на выходе второго триггера

13

18 (напряжение на выходе блока 10 индикации), напряжение У„„ на выходе элемента НЕ 13.

Сигнализатор работает следующим образом.

Напряжение „:„ (фиг. 2,а,б) источника переменного напряжения через бесконтактный ключ 7 и датчик 6 тока (например, резистор) поступает на электромагнитную катушку 1. Бесконтактный ключ 7 коммутируется генера1068720 тором 8 импульсов, формирующим напряжение 02 в виде последовательности импульсов прямоугольной формы, период повторения которых значительно больше периода переменного напряжения

Длительность импульсов П состав- 5 . ляет половину периода их повторения.

При поступлении на управляющий вход бесконтактного ключа 7 импульсов U он открывается, и на электромагнитную.катушку 1 через датчик тока 6 подается напряжение (фиг. 2,а,б), повторяющее напряжение

U на интервале действия импульсов

13

2.

Под действием напряжения U через электромагнитную катушку 1 и датчик

6 тока протекает переменный ток, вызывающий притягивание подвижного якоря 4 к электромагнитной. катушке 1.

На датчике .6 тока образуется напряжение U пропорциональное протекающему через него току и, следовательно, отражающее переходной процесс.по току, протекающему в цепи электромагнитной катушки.1 . Длительность импульсов U2 выбрана такой, что переходной процесс по току за время действия импульсов U2 заканчивается.

Напряжение Пл выпрямляется выпрямителем 12 (фиг. 2,а,б кривые tJ>), и подается на первый вход интегриру- 30 ющего блока 9.

Дальнейшее функционирование эле-. ментов сигнализатора уровня определяется отсутствием или наличием контролируемой среды в зазоре между 35 якорем 4 и электромагнитной катушкой 1.

При отсутствии контролируемой среды в зазоре подвижный якорь 4 полностью притягивается к электромагнитной40 катушке 1. Индуктивность катушки при этом максимальна, .и в установившемся режиме ток, протекающий через, катушку 1, а следовательно, и напряжение и U6 будут минимальными (Фиг. 2,a).

Напряжение приводит к появлению

5 на выходе интегрирующего блока 9 нарастающего напряжения Ь, которое поступает на вход нуль-органа 11. В нуль-органе 11 напряжение 06 сравнивается с опорным напряжением, опре- 50 деляющим настройку нуль оргайа 11.

Поскольку в рассматриваемом случае установившееся значение напряжения

У5 мало, за время действия напряжения напряжение "Ь не достигнет уровня 55 опорного напряжения :,. „. Напряжение

U на выходе нуль-органа 11 равно нулю.. Напряжение 8 поступает на .

8 первый вход блока 10 индикации, т.е. на второй вход первого триггера 17 с раздельными входами .(Фиг. 1), на первый вход которого с выхода второго

Формирователя 16. импульсов поступает напряжение tJ9 (фиг. 2,а в виде по- следовательности импульсов прямоугольной формы фиксированной длительности.

Импульсы U9 устанавливают на выходе триггера 17 напряжение U о, равное нулю. Поскольку напряженйе U на инВ тервалах действия импульсов U2 равно нулю, состояние триггера 17 не изменится. Напряжение на выходе блока индикации U равно нулю, что фикси- ° рует отсутствие контролируемой среды в зазоре.

Импульсы U2 поступают одновременно на второй вход интегрирующего блока 9, т.е. на вход элемента НЕ 13, формируя на его выходе напряжение 1 которое, поступая на второй вход интегрирующего усилителя 14 с односторонним ограничением, вызывает быстрый спад напряжения U6 на его выходе до нуля, подготавливая сигнализатор уровня к измерению уровня на следующем периоде напряжения

При наличии в зазоре материала последний препятствует полному притяжению якоря 4 к электромагнитной катушке 1, т.е. в установившемся режиме величина зазора отлична от нуля.

Индуктивность катушки при этом значительно ниже, чем в случае, когда зазор равен нулю. ток, протекающий через катушку 1, и напряжения 04 и П (Фиг. 2,б) воз— растут. Напряжение t! на выходе ин Ь тегрирующего блока возрастает и достигает уровня срабатывания нуль-органа на интервале действия импульсов

02 . На выходе нуль-органа формируется напряжение в виде импульсов прямоугольной формы фиксированной длительности, передние фронты которых а-. ределяются моментами совпадения напряжений U6 и .J> (Фиг. 2,б). На-. пряжение U на выходе блока 10 индикации отлично от нуля, что фиксирует наличие среды в зазоре между якорем и электромагнитной катушкой

1. Напряжение с выхода блока индикации может быть подано на какой-либо сигнальный элемент или в. систему автоматического контроля или управления уровнем среды в резервуаре.

Благодаря значительному снижению частоты деформаций упругих элементов., на которых установлен подвижный якорь, повышается срок службы сигнализатора.

1068720 /1,7

+14

Составитель В. Аксенов

Редактор Н. Лазаренко Техред И.Метелева Корректор A. Тяско

Заказ 11447/34 Тираж 614 ПОднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4