Устройство для контроля уровня

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ, состоящее из датчика, содержащего измерительный и заземляю щий электроды и охранное кольцо, измерительного блока, связанного с датчиком линией связи, исполните ного органа и источника питания, отличающе еся тем, что с: целью повышения эксплуатационной надежности путем исключения ложных срабатываний от помех, наводимых в линии связи, и утечек тока между электродами датчика и охранным кольцом, измерительный блок выполнен в виде усилителя, вход которого через два детектора, включенных встречно-параллельно, подсоединен к точке соединения ограничительного и балластного резисторов, а выход усилителя с исполнит.ельным органом подсоединен через выпрямитель к одному полюсу источника питания, соединенного с другим концом балластного резистора, вход усилителя через шунтирующий диод, подключенный анодом к другому полюсу источника питания, соединен через один конец линии связи с охран ным кольцом и через диод - е заземляю1щм электродом, при этом другой конец линии связи, соединенный с ограничительным резистором, подключен к измерительному электроду, а точки соединения диодов и резисторов , образующих два детектора, соединены через конденсаторы с анодом шунтирующего диода.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (! !) 4(5!) G 01 F 23/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2856071/24-10 (22) 20.12.79 (46) 23.04.85. Бюл. ¹ .15 (72) В.С. Прудников, A.À. Галибин и B.Ì. Соломко (53) 681.128.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 491036, кл. G 01 F 23/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 489958, кл. G 01 Р 23/24, 1974 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

УРОВНЯ, состоящее из датчика, содержащего измерительный и заземляющий .электроды и охранное кольцо, измерительного блока, связанного с датчиком линией связи, исполнительного органа и источника питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем исключения ложных срабатываний от помех, наводимых в линии связи, и утечек тока между электродами датчика и охранным кольцом, измерительный блок выполнен в виде усилителя, вход которого через два детектора, включен-. ных встречно-параллельно, подсоединен к точке соединения ограничительного и балластного резисторов, а выход усилителя с исполнительным органом подсоединен через выпрямитель к одному полюсу источника питания, соединенного с другим концом балластного резистора, вход усилителя через шунтирующий диод, подключенный анодом к другому полю" су источника питания, соединен через один конец линии связи с охранным кольцом и через диод — e заземляющим электродом, при этом другой конец линии связи, соединенный с ограничительным резистором, подключен к измерительному электроду, а точки соединения диодов и резисторов, образующих два детектора, соединены через конденсаторы с ано= дом шунтирующего диода.! 151830

Изобретение относится к приборам контроля электропроводиых сыпучих и жидких материалов, например, руды, породы, угля, силоса, водыи т.д. и предназначен, в основном, для работы на предприятиях горнодобывающей, химической, нефтяной промышленностях и в сельском хозяйстве.

Известно устройство для измерения уровня сыпучих и жидких взрывоопас- 10 ных сред, основанное на принципе измерения активного сопротивления между электродом датчика и контро— лируемой взрывоопасной средой, содержащее датчик с измерительным 1S и заземляющим электродами и охранным. кольцом, измерительный блок, связанный с упомянутым датчиком линией связи, исполнительный орган и источник питания. В устройстве в 20 измерительный блок входит магнитный усилитель, обмотка возбуждения которого соединена с источником пи— тания, выходная обмотка вЂ,с входом детектора, подключенного к усилите- 25 лю постоянного тока, к выходу которого присоединен исполнительный орган. Обмотка управления магнитного усилителя соединена одним концом с измерительным электродом датчика, ЗО а другим — с охранным кольцом и искробезопасным выходом источника питания j1) .

Недостатками такого устройства являются сложность, нетехнологичность изготовления из-за наличия магнитного усилителя и низкая чувствительность. Последнее обусловлено тем, что сопротивление горной массы, уровень которой контролируется в 4О бункере, может достигать нескольких мегаом. Вследствие этого величина тока в искробезопасной цепи обмотки управления магнитного усилителя составляет доли миллиампера, а при 4> наличии утечки между измерительным электродом и охранным кольцом иэ-за наличия токопроводящей пыли, шунтирующей обмотку управления, снижается еще в десятки раз. Вследствие этого изменения тока управления, определяющие порог срабатывания измерительного органа и его чувствительность, недостаточны для надежной работы устройства. 55

Наиболее близким к предлагаемому является сигналиэатор, состоящий из датчика, содержащего измерительный и заземляющий электроды и охранное кольцо, измерительного бло— ка, связанного с упомянутым датчиком линией связи, исполнительного органа и источника питания (2) .

Условием работы устройства является наличие в цепи положительной обратной связи меньшего сопротивления, чем в цепи отрицательной обратной связи. При контакте электрода с контролируемым материалом сопротивление в цепи обратной связи становится значительно меньше, чем в. цепи положительной обратной связи компаратора, что приводит к срыву релаксационных колебаний, а, следовательно, к срабатыванию сигналиэатора.

Чувствительность сигнализатора определяется чувствительностью компаратора и зависит от переходного сопротивления среды между электродами и величины приложенного напряжения.

В условиях утечек по поверхности датчика, вызванных слоем пыли и ее увлажнением, сопротивление между охранным кольцом и измерительным электродом может снижаться до нескольких- десятков килоом. В связи с этим величины сопротивлений в цепи положительной и отрицательной обратной связи компаратора выравниваются, что приводит к ложным срабатываниям устройства для контроля уровня.

Кроме того к ложным срабатываниям сигнализатора приводит и напряжение, выравнивающее потенциалы на обмотках положительной и отрицательной обратной связи компаратора, которое наводится в линии связи, подключенной к измерительному электроду и охранному кольцу. Это напряжение, обусловленное ЭДС, находимых в линии связи от силовых кабелей, которые, как правило, располагаются рядом, а иногда и в одном кабеле, значительно превышает измерительное напряжение компаратора. Вследствие этого эксплуатационная надежность указанного сигнализатора из-за ложных срабатываний не достаточно высока.. Цель из обр ет ения — повышение э ксплуаТационной надежности путем исключения ложных срабатываний от ЭДС, наводимых в линии связи, и утечек тока между электродами датчика и охранным кольцом. . Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля

1151830 4 уровня, состоящем из датчика, содержащего измерительный и заземляющий электроды и охранное кольцо, измерительного блока, связанкого с дат. чиком линией связи, исполнительного органа и источника питания, измерительный блок выполнен в виде усилителя, вход которого через два детектора, включенных встречно-параллельно, подсоединен к точке соединения lð ограничительного и балластного резисторов, а выход усилителя с исполнительным органом подсоединен через выпрямитель к одному полюсу источника питания, .соединенного с другим концом балластного резистора, вход усилителя через шунтирующий диод, подключенный анодом к другому полюсу источника питання, соединен через один конец линии связи с охранным кольцом и через диод — с заземляющим электродом, при этом другой конец линии связи, соединенный с ограничительным резистором, подключен к измерительному электроду, а точки соеди- 25 кения диодов и резисторов, образующих два детектора, соединены через конденсаторы с анодом шунтирующего диода.

На чертеже приведена принципиаль- 30 ная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из датчика, . содержащего измерительный 1 и зазем- ляющий 2 электроды и охранное кольцо

3, измерительного блока, который связан с упомянутым датчиком линией 4 и 5 связи, исполнительного органа 6. и источника 7 питания.

Измерительный блок выполнен на усилителе 8, выход которого с испол- 4р нительным органом 6 через выпрямитель, составленный из диода 9 и конденсатора 10, подключен до балластного резистора 11. А вход усилителя

8, зашунтированный диодом 12, через блок. сравнения токов подключен после балластного резистора 11, к которому через ограничительный резистор 13 присоединена линия 4-5 связи, связанная с измерительным электродом 1 и охранным кольцом 5, которое через диод 14 подключено к "земле".

Блок сравнения токов состоит из двух цепей измерения. Одна составлена из резистора 15, диода l6 и кок- 55 денсатора 17, а другая — из резисто- . ра 18, диода 19 и конденсатора 20.

При этом диоды 16 и 19 включены между собой встречно. Конденсаторы 17 и 20 соответственно через резисторы

15 и 18 подключены к входу усилителя 8. Параллельно измерительным цепям подключены стабилитроны 2l и 22, которые соедикены между собой встречно.

Устройство для контроля уровня работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда нет контакта измерительного электрода 1 с материалом, уровень которого контролируется в емкости, через вход усилителя протекает разность токов, пропорциональных амплитудным значениям полуволн напряжения источника

7 питания. Эта разность токов, кото1-. уая определяется сооткошением сопротивлений резисторов 15 и 18, запирает вход усилителя 8. Поэтому усилитель 8 закрыт, исполнительный орган 6 обесточен. По мере заполнения емкости замыкается цепь тока через диод 14, "землю", электрод 2, контролируемый материал„ измерительный электрод 1, ограничительный резистор

13, балластный резистор 1 1 и источник 7 питания. Вследствие этого в проводящий диодом 14 полупериод на, пряжения на измерительной цепи, которое определяется соотношением между

1 сокротивлением балластного резистора

11 и сопротивлением параллельной цепи,состоящей из сопротивления контролируемого материала и резистора

15, уменьшается (сопротивлением ограничительного резистора l3 которое в десятки раз меньше, можно пренебречь). Вследствие этого уменьшается ток, протекающий через диод 12, резистор 15 и диод 16. При этом. ток, протекающий в полупериод на:пряжения источника 7, когда диод

14 закрыт, остается неизменным. В результате разность токов через вход усилителя 8 дбстигает порогойого значения, усилитель открывается, исполнительный орган срабатывает.

После снижения уровня контролиру- емого материала цепь через диод 14 размыкается и устройство приходит в исходное состояние. Утечки тока из-за наличия токопроводящей пыпи между охранным кольцом 3 и измерительным электродом 1 не могут привести к ложным срабатываниям устройства. Это обусловлено тем, что снижение напряжения на линии 4-5 связи, вызванного появлением сопроСоставитель И.Некрасов

Редактор Е.Лушникова Техред А.Бабинец Корректор А.Зимокосов

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2310/31

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тпвления между электродом 1 и охранним кольцом 3, происходит в оба полупериода напряжения источника 7.

Следовательно, соотношение между точками через вход усилителя 8 будет оставаться неизменным,, так как оно определяется лишь соотношением между сопротивлениями резисторов

15 и 18 и не зависит от,напряжения на линии связи. IJo этой же причине возникновение на линии связи 4 — 5 сигнала помехи, вызванного наводками от силовых кабелей, не оказывает влияния на точность работы устройства. Действительно, напряжение, обусловленное ЭДС, наводимых в линии связи, прикладываются к двум измерительным цепям, точность работы которых не зависит от величины приложенного напряжения, а определяется только соотношением сопротивлений резисторов 15 и 18.

Утечки тока между охранным кольцом 3 и заземляющим электродом 2 также не могут вызвать ложные срабатывания устройства, так как они в контролируемый полупериод напряже51830 ния, когда диод 14 открыт, шунтируются последним. Й случае, когда линией 4-5 связи служат контрольные жилы, расположенные в одном кабеле

5 с силовыми жилами, при повреждении кабеля возможно появление в линии связи рабочего напряжения. Это напряжение способно вызвать повреждение элементов устройства для контроля уровня. Для защиты элементов устройства от повреждений между линией 4-5 связи и измерительными цепями подключен ограничительный резистор

13, к которому параллельно указанным

15 измерительным цепям присоединены встречно включенные стабилитроны

21 и 22. При этом стабилитроны 21 и.

22 вместе с балластным резистором

11 обеспечивают искробезопасность

20 цепей линии 4 — 5 связи.

Предлагаемое .устройство позво-. ляет упростить и повысить помехоустойчивость работы для контроля

25 уровня жидких и сыпучих сред, а; следовательно, повысить его эксплуатационную надежность.