Резонансный уровнемер

 

РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕМЕР по авт.св. № 654858, отличающ и и с я тем, что, с целью повьшения быстродействия, в цепь, связывающую выход задающего генератора с входом реверсивного счетчика. дополнительно введены последовательно соединенные блок вьщеления абсолютной величины напряжения расстройки и управляемый генера тор тактовых импульсов таким образом , что вход блока вьщеления абсолютной величины -напряжения расстройки с выходом задающего генератора связан через дискриминатор , а счетный вход реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора тактовых имяульсов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д1) С 01 Р 23/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (61) 654858 (2 i) 3535841/18-10 (22) 07.01.83 (46) 30.03.84..Бюл. У 12 (72) Е.К. Залядеев и Г.К. Порошенко (53) 681.128.083.2 (088.8) (54) (57) РЕЗОНАНСНЫЙ УРОВНЕЮР по авт.св. N - 654858, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в цепь, связывающую выход задающего генератора с входом реверсивного счетчика, „„SU» 18375 A дополнительно введены последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины напряжения расстройки и управляемый генератор тактовых импульсов таким образом, что вход блока выделения абсолютной величины напряжения расстройки с выходом задающего генератора связан через дискриминатор, а счетный вход реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора тактовых импульсов.

1 1083

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для прецизионного измерения уровня жидкости

По основному авт,св. 9 654858 известен резонансный уровнемер с подстройкой частоты генератора к резонансной частоте датчика или электрического колебательного контура, в который датчик входит как переменное реактивное сопротивление, однозначно зависящее от измеряемого уровня. Уровнемер содержит датчик с детектором, генератор высокочастотных колебаний и систему подстройки частоты генератора, включающую задающий генератор с частотным модулятором, подключенные к последовательно соединенным частотному дискриминатору и варикапу, а также дополнительную обратную связь в виде последовательно соединенных двух раэнополярных ключей, реверсивного счетчика и преобразователя код-напряжение, подключенных к выводам варикапа, при этом счетный вход реверсивного счетчика соединен с выходом задающего генератора.

Извес"ный уровнемер характеризуется недостаточно высоким быстро 30 действием ввиду низкой частоты задающего генератора. Простое повьппение частоты задающего генератора приводит к неустойчивости в работе, кото1 рая проявляется в виде периодических колебаний выходного сигнала,. воэни35 кающих в результате взаимного действия опережения дополнительной и запаздывания основной обратных связей си в стеме подстроики частоты.

Цель изобретения — повьппение быстродействия уровнемера.

Указанная цель достигается тем, что в резонансном уровнемере в цепь, связывающую выход задающего генера- 45 тора с входом реверсивного счетчика, дополнительно введены последовательно соединенные блок выделения абсолютной величины напряжения расcTpo(IKH и управляемый генератор так- 50 .товых.импульсов таким образом, что вход блока вьделения абсолютной величины напряжения расстройки с выходом эадаюыего генератора связан через дискриминатор, а счетный вход 55 реверсивного счетчика связан с выходом управляемого генератора тактовых импульсов.

075 2

На фиг. 1 изображена блок-схема резонансного уровнемера, на фиг.2 принципиальная схема блока вьделення абсолютной величины напряжения расстройки и управляемого генератора тактовых импульсов.

Уровнемер состоит из высокочастотного генератора 1, датчика 2 с детектором, частотомера 3 и системы подстройки частоты, выполненной в виде задающего генератора 4, частотного модулятора 5, варикапа 6, усилителя 7 низкой частоты, частотного дискриминатора 8, устройства дополнительной обратной связи, содержащего разнополярные ключи 9, реверсивный счетчик 10, преобразователь 11 код-напряжение, блок 12 вьделения абсолютной величины напряжения расстройки и управляемый генератор

13 тактовых импульсов.

Уровнемер работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение с генератора t подается на датчик 2.

Сигнал расстройки с детектора датчика 2 поступает в систему подстройки частоты, которая обеспечивает слежение частоты генератора 1 эа резонансной частотой датчика 2.

Уровень измеряемой жидкости определяется по показаниям частотомера

3, измеряющего несущую частоту генератора 1. С помощью задающего генератора 4 в системе подстройки час. тоты, напряжение которого подается на частотный модулятор 5, обеспечивается частотная модуляция напряжения высокочастотного генератора

Кроме того, напряжение задающего генератора 4 подается в качестве опорного на частотный дискриминатор

8. С опорным напряжением сравнивается низкочастотное напряжение

t поступающее на дискриминатор 8 с детектора датчика 2 через усилитель 7 низкой частоты. При несовпадении несущей частоты высокочастотного генератора 1 и резонансной частоты д::тчика на выходе дискриминатора появляется постоянное напряжение расстройки. Величина его определяется разностью частот генератора и датчика,а знак — знаком этой разности. Это напряжение подается на варикап 6 подстройки частоты высокочастотного генератора 1. Кроме того, с выхода частотного дискриминатора 8 напряжение расстройки

3 10830 подается на вход разнополярных ключей.9 и на вход блока 12 выделения абсолютной величины напряжения расстройки, выход которого соединен с управляющим входом генератора

13 тактовых импульсов. В зависимости от знака напряжения расстройки срабатывает один из ключей 9, и реверсивный счетчик 10 начинает суммировать или вычитать импульсы, поступающие на счетный вход от. управl ляемого генератора 13 тактовых импульсов. Код числа на выходе ревер-сивного счетчика 10 преобразуется преобразователем 11 код-напряжение в постоянное напряжение, подаваемое на варикап 6.

Таким образом, на варикап 6 поступают два напряжения: напряжение расстройки с выхода частотного дис- криминатора и ступенчато изменяющееся во времени напряжение с преобразователя код-напряжение. Напряжение, вырабатываемое дополнительной обратной связью, создает на варикапе 5

6 смещение, приближающее частоту высокочастотного генератора I к резонансной частоте датчика 2. Это напряжение.смещения изменяется до тех пор, пока напряжение расстройки, 30 уменьшаясь, станет меньше порогового напряжения срабатывания ключей 9.

В результате срабатывания ключей

9 реверсивный счетчик !О прекращает счет, и напряжение на выходе преобразователя 11 код-напряжение перестает изменяться. После прекращения счета напряжение на варикапе 6 определяется, в основном, напряжением на выходе устройства дополнительной обратной связи. Остаточное напряжение, подаваемое на варикап 6 с выхода частотного дискриминатора

8 по основной связи, обеспечивает слежение частоты генератора 1 за

45 резонансной частотой датчика 2 в зоне нечувствительности устройства допол-, нительной обратной связи, определяемой порогом срабатывания ключей 9.

Напряжение расстройки положительной или отрицательной полярности с выхода частотного дискриминатора . подается дополнительно на вход блока

75 4

12 выделения абсолютной величины напряжения расстройки, на выходе которого однополярное напряжение расстройки управляет частотой импульсов управляемого генератора 13 тактовых импульсов и изменяет его часто у от максимальной до минимальной в соот- ветствии с изменением величины расстройки на выходе частотного дискриминатора. Тактовые импульсы поступают на счетный вход реверсивного счетчика 10 и меняют скорость суммирования или вычитания импульсов.

Соответственно, преобразователь 11 код-напряжение подает на варикап напряжение смещения, скорость изменения которого максимальна при максимальной разности частот генератора 1 и датчика 2. По мере приближения несущей частоты к резонансной частоте датчика 2 напряжение смещения уменьшается до нуля, а скорость изменения напряжения смещения уменьшается до минимальной, обеспечивая плавный и устойчивый ход подстройки в цепях основнрй и дополнительной обратных связей. В результате повышается быстродействие устройства в целом при сохранении необходимой ус" тойчивости. Блок выделения абсолютной величины напряжения расстройки может быть выполнен на операционном усилителе Ai (фиг.2). Полярность выходного напряжения блока определяется направлением включения диодов

V1 и V2 и не зависит от полярности подаваемого на вход напряжения.

Управляемый генератор тактовых импульсов с времязадающей RC-цепью может быть выполнен на двух инверторах D 1. 1 и D 1.2 цифровой интегральной логики на МОП-структурах. Управление частотой генератора производится с помощью полевого транзистора V3, канал которого используется в качестве переменного сопротивления, управляемого напряжением. Остальные элементы, входящие в эти схемы, служат для обеспечения заданных режимов работы.

Предлагаемый уровнемер характеризуется. повышенным быстродействием.

1083075

Составитель А. Курочкин

Техред С.Мигунова Корректор С. Щекмар

Редактор С. Юско

Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1730/37

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