Автогенераторный сигнализатор уровня заполнения

 

АВТОГЕНЕРАТОРНЬЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ, содержащий автогенератор синусоидальных колебаний с вихретоковым датчиком, включенным в колебательный контур нагрузочной цепи, и нелинейным элементом. управляемую резистивно-емкОстную цепь автосмещения и передающую антенну , амплитудньм детектор и селективный приемник-частотомер, состоящий из последовательно соединённых приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и . регистратора, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности контроля уровня заполнения жидкости, в него введены частотный детектор и управляемый резонансньй контур с в-ключенным в него варикапом, при этом резонансный контур подключен к входу нелинейного элемента, а частотный детектор, подключенный к выходу автогенератора-, своим выходом соединен с управляющим входом управляемого резонансного контура, вход амплитудного детектора подключен к выходу автогенератора, а его выход соединен с входом управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещекия, выход которой соединен с нелинейным элементом, при этом резистор управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения имеет логарифмическую характеристику.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 01 Р 23 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3631831/24-10 (22) 05. 08. 83 (46) 30.01.85,Вюл. В 4 (72) Э.И.Арш, А.С.Данилевский, И.Г.Певзнер, Д.П.Сивцов и А.К.Флоров (71) Крымское научно-производственное объединение винодельческой промышленности и Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 618. 128(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

; Ф 157525, кл. С 01 F 23/28, 1962.

2. Патент ФРГ Ф 956629, кл. 42 9 5, 1957.

3. Патент Великобритании

N9 987692, 1965.

4. Авторское свидетельство СССР

В 883794, кл. С 01 R 27/26, 1970 (прототип). (54)(57) АВТОГЕНЕРАТОР1ЬЙ СИГНАЛИЗАТ0Р УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ, содержащий автогенератор синусоидальных колеба/ вий -с вихретоковым датчиком, включенным в колебательный контур нагрузочной цепи, и нелинейным элементом, ;,SU,„1137 20 А

Ъ управляемую резистивно-емкостную цепь автосмещения и передающую антенну, амплитудный детектор и селективный приемник-частотомер, состоящий из последовательно соединенных приемной антенны, узкополосного фильтра, усилителя, фильтра низкой частоты и регистратора, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности контроля уровня заполнения жидкости, в него введены частотный детектор и управляемый резонансный контур с включенным в него варикапом, при этом резонансный контур подключен к входу нелинейного элемента, а частотный детектор, подключенный Я к выходу автогенератора, своим выходом соединен с управляющим входом управляемого резонансного контура, вход амплитудного детектора подключен к выходу автогенератора, а его И выход соединен с входом управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения, выход которой соединен с нелинейным элементом, при этом резистор управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения имеет логарифмическую характеристику.

1 11373

Изобретение относится к устройствам для сигнализации уровня жидкостей и может быть использовано для сбора информации о заполнении электропроводными жидкостями различных емкостей, в частности на предприятиях винодельческой промышленности.

Известен сигнализатор уровня электропроводящих жидкостей, содержаший автогенератор, собранный на 1п транзисторе, колебательный контур которого индуктивно связан с цепью датчика кондуктометрического типа.

Ври достижении заданного уровня жидкости через электроды кондуктометрического датчика начинает протекать ток, в контур автогенератора вносит-, ся сопротивление, в результате чего происходит срыв генерации. Изменение режима автогенератора приводит 20 к изменению коллекторного тока транзистора, достаточного для срабатывания реле (1).

Однако устранение процесса электролиза контролируемой жидкости и кор-25 родирования контактных электродов известным сигнализатором возможно только в случае контроля таких жидкостей, которые не образуют на поверхности датчиков электропроводкой пленки, как это имеет место для виноматериалов. В случае образования электропроводных пленок на датчиках, сигнализатор будет постоянно находиться в режиме срыва генерации, что

35 практически приводит к его неработоспособности.

Известно устройство (отмечающее изменение состояния материалов, в частности заполнение резервуаров), содержащее автогенератор с датчиком в колебательном контуре, включенном в цепь сетки. Устройство работает как электронное реле при срыве колебаний автогенератора в момент запол- 45 нения датчика контролируемой средой эа счет внесенного в контур комплексного сопротивления. Достоинством устройс ва является его высокая чувствительность и использование двухобмоточного электромагнитного реле, причем одна обмотка обтекается анодным, а другая — сеточным током t21.

Однако в условиях контроля уровня заполиения виноматериалов при образо- 5> вании электропроводной пленки на поверхности датчика известное устройство имеет малую надежность, так как

20 1 из-за влияния электропроводной пленки автогенератор постоянно будет находиться в режиме срыва генерации.

Известен электронный датчик уровня, содержащий автогенератор, в резонансный контур которого включены датчик и дополнительный реактанс в виде управляемого дросселя, управляемый сигналом низкой частоты. Под действием изменений контролируемой среды происходит. срыв или возбуждение колебаний автогенератора. Изменение дополнительного реактанса, управляемого низкочастотным сигналом в виде прямоугольных импульсов, приводят к возникновению циклов срыва и возбуждения колебаний автогенератора. На выходе устройства включен детектор ч интегратор. Выходной сигнал пропорционален доле цикла, соответствующего возбужденному состоянию автогенератора. Использование интегратора является достоинством устройства (3) .

Недостатком устройства является

его неработоспособность в случае контроля виноматериалов при образовании электропроводной пленки на поверхности датчика.

Наиболее близким к предлагаемому является автогенераторный измерительсигнализатор, содержащий автогенераторный измеритель, инвертор, передающий автогенератор с антенной и селективный приемник-частотомер. Вихретоковый датчик включен в колебательный контур автогенераторногы измерителя, который работает в режиме непрерывной генерации. Амплитудный детектор через элемент задержки времени выделяет сигнал, который управляет величинами сопротивления двух управляемых резисторов, емкости и варикапа, включенных в цепь передающего автогенератора, работающего в режиме прерывистой генерации. К достоинствам данного устройства следует отнести высокую чувствительность по измеряемому параметру (измерения проводятся в непрерывном режиме и на оптимальной частоте) и возможность осуществления ближней телеметрии j4).

Однако данное устройство не решает задачу надежного контроля уровня заполнения (в случае контроля вино материалов) при образовании электропроводной пленки (с переменной толщиной) на поверхности датчиков.

1137320 4

Цель изобретения — повышение надежности контроля уровня заполнения жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в автогенераторньпЪ сигнализатор уровня заполнения, содержащий автогенератор синусоидальных колебаний с вихретоковым датчиком, включенным в колебательный контур нагрузочной цепи, и нелинейным элементом, управляемую резистивно-емкостную цепь автосмещения и передающую антенну, амплитудный детектор и селективный приемник-частотомер, состоящий из последовательно соединенкых прием— ной антенны, узкополосного фильтра, усилителя фильтра низкой частоты

Ч

Ф, и регистратора, введены частотный детек,тор и управляемый резонансный контур с включенным в него варикапом, при этом резонансный контур подключен к входу нелинейного элемента, а частотный детектор, подключенный к выходу автогенератора, своим выходом сОединен с упраВляющим ВхОдОм упраВ ляемого резонансного контура, вход амплитудного детектора подключен к выходу автогенератора, а его выход соедикен с входом управляемой резистивно-емкостной цепи автосмещения, выход которой соединен с нелинейным элементом, при этом резистор управляемой резистивно-емкосткой цепи автосмещения имеет логарифмическую характеристику.

На фиг. 1..приведена блок-схема

35 автогенераторного сигнализатора уровня заполнения; на фиг. 2 — изменения параметров режима автогекераторного измерителя в зависимости от измене40 ний электропроводности К Я контролируемого объекта, влияющей на эквивалентное сопротивление автогенератора.

Автогекераторный сигнализатор уровня содержит автогенераторный из- 45 меритель 1, амплитудный детектор 2, частотный детектор 3 и селективный приемник-частотомер 4. Автогенераторньй измеритель с брак на нелинейном элементе 5 и содержит колебателькьп» 50 контур 6 с вихретоковым датчиком, цепь 7 управляемого автосмещения, в которую включен управляемый резистор с логарифмической характеристикой, корректирующий резонансный контур 8 55 с включенным В него варикапом, и передающую антенну 9. Селективный приемник-частотомер 4 содержит приемную антенну 10, узкополосный фильтр 1 1, усилитель 12, фильтр 13 низких частот и регистратор 14 °

Выход амплитудного детектора 2 соединен с управляющим входом управляемой цепи 7 автосмещения, а выход частотного детектора 3 подключен к управляющему входу корректирующего контура 8.

Автогенераторный сигнализатор уровня заполнения работает следующим образом.

До заполнения ближней зоны электромагнитного поля вихретокового датчика колебательного контура 6 автогенераторный измеритель 1, работающий в режиме непрерывных колебаний, настраивается таким образом, чтобы его рабочая точка находилась ка квазиликейном участке статической характеристики (в области больших значений эквивалентного сопротивления Ку).

В случае отсутствия электропроводной пленки на поверхности датчика эта точка соответствует начальному значению R>=R>z (фиг. 20), при этом постоянная времени к колебательноп го контура с вихретоковым датчиком 6 больше постоянной времени цепи автосмещения, т.е. )> ",с, что обеспечивает режим непрерывной генерации.

Наличие на поверхности датчика электропроводной пленки приводит к снижению величины R sa счет уменьЭ шения добротности колебательного контура из-за внесенного пленкой активного сопротивления, а также к уменьшению постоянной времени колебательного контура, что уменьшает неравенство „ „ c,с . Величина зоны УменьйенияьК =К „ -R> (фиг. 2а) пропорциональна электропроводности пленки ка поверхности датчика и является величиной переменной. В момент заполнения поля датчика контролируемой средой добротность колебательного контура 6 резко падает, уменьшая э автогенератора, и на выходе амплитудного детектора 2 возникает сигнал, воздействующий на управляющий резистор цепи 7 автосмещения, увеличивая его значение по логарифмическому закону.

За счет внесекгОго активного. сопротивления уменьшается постоянная времеи ни c < колебательного контура 6, а за сче" увеличения активного сопротивления цепи 7 увеличивается посто1137320 янная времени цепи автосмещения. Это приводит к резкому переходу автогенератора в режим прерывистой генераг ции, так как с становится значительно больше, чем lK т.е. K» . На 5 селективный приемник-частотомер 4 через антенны 9 и 10 поступают импульсы прерывистой генерации, которые после узкополосного фильтра 11, усилителя 12 и фильтра 13 низкой час- 1О тоты подаются на регистратор 14, сигнализирующий о моменте заполнения уровня жидкости. Так как значение величины R > зависит от изменяющейся электропроводности пленки, то исполь- 15 зование управляемого резистора с логарифмической характеристикой увеличивает надежность работы сигнализатора, так как это приводит к уменьшению чувствительности устройства к электропроводной пленке и повышает чувствительность к полезному сигналу о заполнении уровня. Повышение надежности осуществляется также путем включения управляемого корректирующего резонансного контура 8 между входом нелинейного элемента 5 и общей шиной устройства. Этот контур . настраивается относительно колеба.тельного контура б таким образом, ЗО чтобы его рабочая точка находилась на нравом склоне резонансной характеристики. При увеличении электропроводности пленки увеличивается и внесенное реактивное сопротивление вихретокового датчика, несколько

Ф понижающее частоту нагрузочного контура. Этот сигнал после частотного детектора 3 подается на управляющий вход корректирующего контура 8, что приводит к изменению настройки корректирующего контура так, что его

1 рабочая точка перемещается в сторону увеличения амплитуды резонансной характеристики Резонансное сопротивление корректирующего контура увеличивается, вследствие этого переменное напряжение на входе нелинейного элемента 5 также увеличивается. Все это способствует увеличению эквивалентного сопротивления автогенератора и .увеличению значения R>K, тем самым компенсируя влияние увеличения электропроводности пленки в процессе эксплуатации датчика. При заполнении жидкостью ближней зоны датчика частота автогенераторного измерения снижается более резко и уходит за пределы настройки корректирующего контура, внося свой вклад в по- лезный сигнал.

Предлагаемый автогенераторный сигнализатор уровня (по. сравнению с базовым прибором, в качестве которого принят сигнализатор уровня заполнения типа СУС-13, выпускаемый заводом "Теплоприбор", исключает влияние увеличения электропроводности пленки на поверхности датчика, т.е. обеспечивает работоспособность сигнализатора уровня в указанных условиях работы.

i137320

d э R3H

Яэн дбрасть нелрерыбной

Составитель .Некрасов

Корректор Л Пилипенко

Редактор . ев

А Р ин Техред А.Бабинец

703 Подписное

Заказ 10511/29 Тираж комитета СССР ВНИИПИ Государственного комитета

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Филиал ППП "Патент" r.Óæãoðoä, ул.Проектная, Ф