Двухпозиционное реле уровня

 

СОН5Э СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПХБЛИН

g- g G 01 F 23/24

3 \ Q p» „ -„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7»Ф

»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3502414/18-10 (22) 15.10.82 (46) 30.08.84. Бюл. и 32 (72) А.Л. Березин, В.Н. Бершаков и В.M. Радзиховский (53) 681.128.62(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 614333, кл. С 01 F 23/24, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 970122, кл. С 01 F 23/24, 1980 (прототип). (54)(57) ДВУХПОЗИЦИОННОЕ РЕЛЕ УРОВНЯ, содержащее источник питания, размещаемые в контролируемой емкости общий электрод и электроды верхнего и нижнего уровней, промежутки. между которыми и общим электродом образуют с двумя резисторами два делителя напряжения, содержащее, кроме того, три элемента И-НЕ, первые два из которых выходами подключены к соответствующим входам первого триггера, а входами — первый через третий элемент И-НЕ к средней точке делителя напряжения для электрода нижнего уровня, а второй— непосредственно к средней точке делителя напряжения для электрода верхнего уровня, а также генератор импульсов и одновибратор, соединенные последовательно, транзисторный ключ, подключенный входом к общей точке делителей напряжения, а выхо„,SU„„1111032 А

1 дом — к общему электроду, при этом выход первого триггера подключен к коммутатору, соединенному последовательно с,исполнительным элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения надежности, в него введены два триггера,три элемента И, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом транзисторного ключа, а входы — с выходами первого и второ-, го элементов И, и два транзистора, коллекторы которых подключены к средним точкам делителей напряжения, эмиттеры — к общему электроду, а ба-. зы — к выходу второго элемента И, соединенному со счетным входом .третьего, триггера, выход которого подключен к входу "Установка в нуль" .первого триггера, а информационные

3- н К-входы — соответственно к инверсному и прямому выходам третьего элемента И, входы которого соединены с выходами второго и третьего элементов И-НЕ, выход одновибратора соединен с первыми входами первого и второго элементов И и со счетным входом второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, а информационные 3- и К-входы — с источником питания, и выход первого элемента И соединен со счетным входом первого триггера.

1111032

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для контроля и регулирования уровня жидких материалов, обладающих даже незначительной электропроводностью. 5

Известно устройство для контроля уровня электропроводных сред, содержащее два элекТродных датчика, подключенный через резистивные делители на входы двух пороговых устройств, триггер и коммутатор (13.

Однако данное устройство характеризуется повышенным значением потребляемой мощности и недостаточной надежностью работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухпозиционное реле уровня, содержащее датчик с тремя электродами, генератор импульсов, коммутатор, подключенный к исполнительному элементу, одновибратор, RS -триггер, два транзисторных ключа, два резистора, образующие с электроконтактными стержнями датчика делители напряжения, и три элемента И-НЕ, два из которых выходами подключены к соответствующим входам R5 -триггера, а входами — непосредственно к средней точке делителя напряжения для электрода нижнего уровня и через третий элемент И-НЕ к средней точке делителя напряжения для электрода верх.него уровня, причем вторые входы двух элементов И-НЕ подключены к 35 входам транзисторных ключей, выходы которых соединены с общими точками делителей напряжения, и к выходу одновибратора, подключенного к выходу генератора импульсов (2J.

Однако известное устройство ха рактеризуется недостаточной надежностью работы, так как при возможном обрыве одного из проводов, соединяющих электроды датчика с двумя

45 резисторами, образующими с электродами датчика делителя напряжения, или с выходом транзисторного ключа, не происходит. отключения исполнительного элемента при достижении контролируемой жидкостью электрода верхнего уровня, что может привести к переливу токопроводящей жидкости.

Цель изобретения — повьпление надежности двухпозиционного реле

55 уровня.

Указанная цель достигается тем, что в двухпозиционное реле уровня, содержащее источник питания, размещаемые в контролируемой емкости общий электрод и электроды верхнего и нижнего уровней, промежутки между которыми и общим электродом образуют с двумя резисторами два делителя напряжения, содержащее, кроме того, три элемента И-НЕ, первые два из которых выходами подключены к соответствующим входам первого триггера, а входами — первый через третий элемент И-HE к средней точке делителя напряжения для электрода нижнего уровня, а второй — непосредственно к средней точке делителя напряжения для электрода верхнего уровня, а также генератор импульсов и одновибратор, соединенные последовательно, транзисторный ключ, подключенный к общей точке делителей напряжения, а выходом — к общему электроду, при этом выход первого триггера подключен к коммутатору, соединенному последовательно с исполнительным элементом, введены два триггера, три элемента И, элемент

ИЛИ, выход которого соединен с входом транзисторного ключа, а входы— с выходами первого и второго элементов И, и два транзистора, коллекторы которых подключены к средним точкам делителей напряжения, эмиттеры — к общему электроду, а базы— к выходу второго элемента И, соединенному со счетным входом третьего триггера, выход которого подключен к входу "Установка в нуль" первого триггера, а информационные 3— и К-входы — соответственно к инверсному и прямому выходам третьего элемента И, входы которого соединены с выходами второго и третьего элементов И-НЕ, выход одновибратора соединен с первыми входами первого и второго элементов И и со счетным входом второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, а информационные 7- и К-входы — с источником питания, и выход первого элемента И соединен со счетным входом первого триггера.

На чертеже представлена схема двухпозиционного реле уровня.

- Реле содержит общий электрод 1, электроды верхнего 2 и нижнего 3 уровней, резисторы 4 H 5, лементы

1111032

И-НЕ 6, 7 и 8, выходы двух из которых (7 и 8) подключены соответственно к 3 — и К-входам .первого триггера 9, одновибратор 10, входом подключенный к выходу генератора импульсов 11, транзисторный ключ 12, вход которого подключен к общей точке резисторов 4 и 5, коммутатор

13, выход которого подключен к исполнительному элементу 14, а вход— к выходу первого триггера 9. Счетный вход второго триггера 15 соединен с выходом одновибратора 10 и с первыми входами первого 16 и второго 17 элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго триггера 15, информационные 3— и К-входы которого через резистор

18 соединены с источником питания.

Выходы элементов И 16 и 17 подключены к входам элемента ИЛИ 19.

Реле содержит также транзисторы

20 и 21, эмиттеры которых соединены с общим электродом 1 и с выходом транзисторного ключа 12, а базы— со счетным входом третьего триггера

22, и третий элемент И 23, инверсный вход которого подключен к 3-входу, а прямой — к К-входу третьего триггера 22.

Двухпозиционное реле уровня работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора импульсов 11 поступают на вход одновибратора 10, формирующего короткие импульсы. Каждый импульс с выхода одновибратора 10 опрокидывает триггер 15 в состояние, противоположное предыдущему. Так как исходное состояние .этого триггера нулевое, то на выходе первого элемента И 16 присутствуют лишь етные импульсы одновибратора 10, а на выходе второго элемента И 17 — только нечетные. С выхода элемента ИЛИ 19 к входу транзисторного ключа 12 и к общей точке делителей напряжения, состоящих из резисторов 4 и 5, промежутков между общйм электродом 1 и электродами верхнего 2 и нижнего 3 уровней, поступают короткие импульсы одновибратора 10,.что приводит к отпиранию транзисторного ключа 12. При поступлении каждого нечетного импульса одновибратора 10 открываются транзисторы 20 и 21, переходы коллектор— эмиттер которых шунтируют промежут45

Рассмотрим работу двухпозицион-ного реле уровня при поступлении каждого четного импульса с выхода одновибратора 10. Для данных моментов времени транзисторы 20 и 21 закрыты и информация на выходе треть-. его триггера 22 не меняется, так как на его счетном входе отсутствуют импульсы записи. Когда уровень контролируемой среды ниже уровня электрода 3 со средних точек делителей напряжения, образованных соответственно разисторами 4 и 5 и переходами коллектор — эмиттер транзисторов 20 и 21, через элементы И-HE 6,7 и 8 ки между общим электродом и электродами верхнего и нижнего уровней, что приводит к появлению логического нуля на входах элементов И-НЕ 6 и 8 независимо от уровня контролируемой жидкости. Сигналы логической единицы с выходов элементов И-НЕ 6 и 8 вызывают появление сигнала логической единицы и логического ну10 ля соответственно на прямом и ин1 версном выходах элемента И 23, что приводит к установке третьего триггера 22 в нулевое состояние по заднему фронту нечетного импульса с выхода одновибратора 10. Нри этом информация на выходе первого триггера 9 не изменяется, так как на его счетном входе отсутствует импульс записи и на входе установки нуля присутствует нулевой сигнал с выхода третьего триггера 22. При обрыве одного из проводов, соединяющих электродные стержни верхнего 2 и

25 нижнего 3 уровней с резисторами 4 и 5 и транзисторным ключом 12, изменяются сигналы на выходах элементов И-НЕ 6 и 8, а следовательно, и на 3- и К-входах третьего триггера

22, что приводит к установке последнего в единичное состояние и сбросу первого триггера 9 в нулевое состояние. Нулевое состояние первого триггера 9 соответствует отключенному состоянию исполнительного элемен35 та 14.

Каждый нечетный импульс с выхода одновибратора 10 не приводит к увеличению тока, протекающего через контролируемую жидкость, так как со40 противление перехода коллектор эмиттер транзисторов 20 и 21 много меньше сопротивления контролируемой жидкости.

1111032

10 !

Исполнительное устройство 14 остается отключенным и при понижении контролируемой среды нике электрода верхнего уровня 2, так как при этом на,:информационные 3- и К-входы триггера 9 с выходов элементов

И-НЕ 7 и 8 поступают сигналы логического нуля, что не приводит к изна информационные 3- и К-входы первого триггера 9 поступают соответственно сигналы логической единицы и логического нуля, что приводит к установке триггера 9 в единичное состояние по заднему фронту четного импульса одновибратора 10. Установка триггера 9 в единичное состояние приводит к включению исполнительного устройства 14 через коммутатор 13.

При достижении контролируемой г электропроводной жидкостью электрода никнего уровня 3 на входе элемента И-НЕ 6 присутствует сигнал логического нуля, так как сопротивление резистора 5 намного выше сопротивления цепи, состоящей из параллельно соединенных перехода коллектор — эмиттер закрытого транзистора 21 и сопротивления электропроводной жидкости. Следовательно, на 3вход триггера 9 поступает сигнал логического нуля при неизменном сигнале логического нуля на его К-входе, что не меняет его единичного состояния, а следовательно, и включенного состояния исполнительного устройства 14.

При достижении контролируемой ж щкостью электрода верхнего уровня

2 происходит изменение сигнала на входе элемента И-НЕ 8 с логической единицы на логический нуль при не.изменном нулевом сигнале на входе элемента И-НЕ 6, так как происходит шунтирование перехода коллектор— эмиттер закрытого транзистора 20 . электропроводной жидкостью. Следовательно, на информационные 3 — и

К-входы первого триггера 9 через элементы И-НЕ 6,7 и 8 поступают соответственно сигналы логического нуля и логической единицы, что приводит к установке первого триггера

9 в нулевое состояние по заднему фронту четного импульса одновибратора 10, поступающего на счетный вход триггера 9, и отключению исполнительного устройства 14 через коммутатор 13. менению нулевого состояния триггера

9. При понижении уровня электропроводной жидкости ниже электрода,нижнего уровня 3 на информационные 3— и К-входы триггера 9 с выходов элементов И-HE 7 и 8 поступают соответственно сигналы логической единицы и логического нуля, что приводит к установке триггера 9 в единичное состояние по заднему фронту четного импульса с выхода одновибратора 10 и включению исполнительного устройства 14 через коммутатор 13. В дальнейшем процесс работы двухпозиционного реле уровня повторяется.

Частота генератора импульсов 11 определяется скоростью заполнения емкости средой и непревышает 20 Гц.

Возможность работы двухпозиционного реле уровня в чередующихся двух режимах (в режиме непосредственного контроля уровня электропроводной жидкости и в режиме сохранности линий связи электродов верхнего и нижнего уровней с другими элементами двухпозиционного реле уровня) позволяет повысить надежность работы двухпозиционного реле уровня.

Существенным фактором является то, что работа двчхпозиционного peke уровня во втором режиме не приводит к увеличению количества электричества, протекающего через контролируемую электропроводную среду, что важно для уменьшения вредного влияния электролиза как на контролируемую среду, так и на электродные датчики.

Дополнительно введенные в устройство элементы позволяют контролировать работоспособность элементов

И-HE 6 и 8, влияющих непосредственно на контроль и поддержание в заданных пределах уровня электропроводной жидкости. При выходе из строя элементов И-НЕ 6 и 8 на их выходах возможна следующая комбинация выходных сигналов: 00, 01, 10, 11, (1 и Π— соответственно логическая единица и логический нуль). При комбинациях ОО, 01, 10 на Э- и К-входах триггера 22 присутствуют соответственнб сигналы логической единицы и логического нуля, что приводит к сбросу триггера 9 и к отключению исполнительного элемента 14.

Прн комбинации 11 выходных сигналов элементов И-НЕ 6 и 8 на 3 — и

1111032

Составитель А. Курочкин

Редактор М. Дылын Техред М.Кузьма Корректор A. Обручар

Заказ 6298/33 Тирах 609 Подписное

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

К-входы триггера 9 поступают соответственно сигналы логического нуля и логической единицы, что приводит

8 к установке данного триггера в нулевое состояние и также отключению исполнительного элемента 14.