Устройство контроля уровня электропроводных сред

 

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СРЕД, содержаще.е электроконтактный датчик в виде двух измерительных и охранного электродов, усилитель-индикатор, входы которого соединены с одним измерительным и охранным электродами, источник напряжения с последовательно соединенным ограничительным резистором, включенным между охранным и вторым измерительным электродом, отличающееся тем, что, с целью повышения функциональной надежности и помехозащищенности, в него введены регулируемое сопротивление, пороговое устройство и опорный резистор, включеиньй между вторым измерительным электродом и источником напряжения , причем регулируемое сопротивлеg ние включено параллельно ограничительному , а его управляющий вход подключен к выходу порогового устройства , вход которого включен параллельно опорному резистору. СО со ;о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NUN

РЕСПУБЛИН

09) (11) 4(51) G 01 F 23/24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЬЮ НОНИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3469755/24-10 (22) 15.07.82 (46) 30.01.85. Бюп. У 4 (72) В.С.Прудников и А.А.Галибин (7.1) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (53) 681.1 28.62(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Ф 491036, кл. С 01 F 23/24, 1973.

2. Патент США У 4027122, кл. О Ol F 23/00, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СРЕД, содержащее электроконтактный датчик в виде двух измерительных и охранного электродов, усилитель-индикатор, входы которого соединены с одним измерительным и охранным электродами, источник напряжения с последовательно соединенным ограничительным резистором, включенным между охранным и вторым измерительным электродом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности и помехозащищенности, в него введены регулируемое сопротивление, пороговое устройство и опорный резистор, включенный между вторым измерительным электродом и источником напряжения, причем регулируемое сопротивление включено параллельно ограничи- Е тельному, а его управляющий вход подключен к выходу порогового устройства, вход которого включен параллельно опорному резистору.

1137319

Изобретение относится к приборам контроля электропроводных сыпучих и жидких материалов (например,.руды, породы, угля, силоса, воды и т.д.) и может быть использовано, для работы на предприятиях горнодобывающей, Химической, нефтяной промышленности и в сельском. хозяйстве.

Известно устройство для измерения уровня сыпучих и жидких взрывоопас- 10 ньцс сред (работающее на принципе измерения активного сопротивления между электродами датчика и контролируемой средой), содержащее датчик с измерительным и заземляющим электрода- 15 ми и охранным кольцом, измерительный блок, связанный с упомянутым датчиком линией связи, исполнительный орган и источник питания Ц .

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно содержит магнитный усилитель, сложность изготовления и низкая чувствительность которого, особенно при контроле высоких сопротивлений, не позволили ему найти широкое применение на практике.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство контроля элект30 ропроводных сред, содержащее электроконтактный датчик, включающий в себя два измерительных и охранный электроды, усилитель-индикатор, входы которого соединены с одним иэмерительньпк и охранным электродами, источник З5 напряжения с последовательно включенным ограничительным резистором f2) .

Недостатками данного устройства являются низкая надежность и помехоустойчивость, обусловленные снижением чувствительности при отложении электропроводящих осадков на изоляторах.

Цель изобретения — повышение функциональной надежности и помехозащищенности устройства.

Поставленная пель достигается тем, что в устройство контроля уровня электропровопных сред, содержащее

MteKTpoKoHTaKTHbIA датчик в виде двух 50 измерительных и охранного электродов, 1 усилитель-индикатор, входы которого соединены с одним измерительным и охранным электродами, источник напряжения с последовательно соединен- з5 ным ограничительным резистором, включенным между охранным и вторым измерительным электродом, введены регулируемое сопротивление, пороговое устройство и опорный резистор, включенный между вторым измерительным электродом и источником напряжения, причем регулируемое сопротивление включено параллельно ограничительному, а его управляющий вход подключен к выходу порогового устройства, вход которого включен параллельно опорному резистору.

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 оперативного напряжения, который через ограничительный резистор 2 чодключен к усилителю-индикатору, состоящему из измерительного блока 3 и индикаторного элемента 4 ° К входу

/ измерительного блока 3 присоединены измерительный электрод 5 и охранное кольцо 6 электроконтактного датчика уровня. Корпус резервуара 7, уро,вень которого контролируется при заполнении, заземлен.

Параллельно ограничительному резистору 2 включено регулируемое сопротивление, которое выполнено на транзисторе 8, база которого через резистор 9 присоединена к одному полюсу источника 1 и к выходу порогового устройства на транзисторе 10.

Эмиттер транзистора 10 подключен к другому полюсу источника 1 и через опорный резистор 11 соединен с вторым измерительным электродом (корпусом), к которому через стабилитрон 12 подключена база транзистора 10. Вход измерительного блока 3 зашунтирован нелинейным элементом 13 с двухсторонним ограничением сигнала, в.качестве которого использован варистор (или стабилитрон), Вход измерительного блока. 3 соединен с его выходом через избирательный фильтр 14 низких частот. Сопротивление 15 слоя пыли на датчике между измерительным" электродом 5 и охранным кольцом 6 шунтирует вход измерительного блока 3, а сопротивление 16 слоя пыли между охранным кольцом 6 и корпусом 7 шунтирует источник 1.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии измеритель ный электрод 5 не касается контролируемой среды в резервуаре 7. В измерительной цепи тока нет. Транзистоз . 1137 ры 8 и 10 закрыты. На индикаторный элемент 4 сигнал не поступает.

При отсутствии утечки тока (через сопротивления 15 и 16 на датчике) и касании измерительным электродом 5 контролируемого материала в резервуаре 7 измерительный постоянный ток от источника 1 замыкается по цепи: ограничительный резистор 2, вход измерительного блока 3, измеритель- 10 ный электрод 5, контролируемый материал, корпус и резистор 11. Величина этого тока, протекающего через вход измерительного блока 3, определяется (в основном) напряжением источника 1 и сопротивлением материала, уровень которого контролируется в резервуаре 7 (сопротивлениями резисторов 2 и 11 и входным сопротивлением измерительного блока 3 можно пренебречь, так как уровень сопротивления контролируемого материала на порядок выше) . Вследствие этого напряжения на нелинейном элементе 13 мало, а сопротивление, которое опре- 25 деляется величиной приложенного к нему напряжения, высокое и не оказывает влияния на чувствительность измерительного блока 3. В результате постоянный сигнал после его усиления блоком 3 поступает на индикаторный элемент 4, который срабатывает и сигнализирует о достижении контролируемого уровня заданного, значения.

При наличии помехи сигнал последней ограничивается по амплитуде нелинейным элементом 13 и отфильтровывается фильтром 14 низких частот..

В результате этого переменный сигнал

40 поступает на вход измерительного бло,ка 3 с коэффициентом усиления попе.ременному току, равным единице. В то же время постоянный контролируемый сигнал усиливается с коэффициентом усиления больше 1000. В результате разностный сигнал между контролируемьм сигналом и переменным сигналом помехи очень большой. Вследствие этого наличие сигнала помехи не оказы50 вает влияния на работу измерительного блока 3, порог срабатывания которого практически определяется лишь величиной контролируемого постоянно-.

319 4

ro сигнала. При снижении утечек тока по поверхности датчика из-за налипания пыли, которая покрывает датчик (уменьшение сопротивлений 15 и 16), оперативный ток увеличивается. В результате этого транзистор 8 открывается базовым током через резистор 9 и шунтирует эмиттер-коллекторным переходом ограничительный резистор 2.

При этом оперативный ток от источника 1 замыкается по цепи: эмиттер-коллекторный переход транзистора 8, резистор 16, резистор 11. Так как сопротивление резистора 11 мало по сравнению с сопротивлением 16, то все напряжение источника 1 прикладывается к последнему. Следовательно, к датчику прикладывается все напряжение источника 1, которого достаточно для разрушения окисных пленок в измерительной цепи. Вследствие этого повышается надежность работы устройства для контроля уровня,.при этом обеспечиваются условия искробезопасности, так как при возникновении короткого замыкания измерительного электрода 5 или охранного кольца 6 на заземленный корпус резервуара 7 происходит следующее. Из-за увеличения оперативного тока напряжение на резисторе 11 также увеличивается.

Этого увеличения напряжения достаточно, чтобы сопротивление стабилитрона 12, установленного в цепи базы транзистора 10, резко уменьшилось. В результате транзистор 10 открывается базовым током и эмиттер-коллекторным переходом через резистор 9 шунтирует источник 1 и закрывает транзистор 8, тем самым резко ограничивает оперативный ток, протекающий через внешнюю измерительную цепь.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять надежный контроль уровня, так как наличие переменного сигнала помехи на линии связи измерительного блока 3 с датчиком и наличие утечек по поверхности датчика не оказывают влияния на его функционирование, поскольку разность между контролируемым сигналом искробезопасного источника и сигналом помехи во всех режимах работы остается большой.

Филиал ШШ Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 10511/29

tl

Тираж 703 Подписное