Следящий уровнемер электропроводных жидкостей

 

Изобретение предназначено для измерения уровня электропроводных сред с колеблющейся поверхностью, склонных к инкрустации и пенообразованию. Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения уровня за счет исключения зоны нечувствительности и повышение надежности работы за счет упрощения схемы и исключения влияния зарастания на работоспособность . Введение новых элементов и образование новых связей позволяет достичь того, что погрешность измерения уровня не превысит 0,5%. Так как погрешность измерений в случайные моменты времени будет разнознаковой, то происходит отслеживание среднего уровня по отношению к колебаниям поверхности жидкости. Скорость слежения определяется скоростью движения и минимально допустимым временем между реверсами исполнительного механизма 7, на который поступают управляющие сигналы с блока 6 управления. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. е (Л со ю 05 00 о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5д4 G01 F2324

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЧ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕЧ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3970224/24-10 (22) 28.10.85 (46) 30.07.87. Бюл. № 28 (7! ) Запорожский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института «Цветметавтоматика» (72) О. Б. Вейцман, К. В. Шендерович и В. А. Растяпин (53) 681.128.62 (088.8) (56) Уровнемер УРМ-3. Информлисток № 82-59, УкрНИИНТИ, ЗЦНТИ, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 449249, кл. G Ol F 23/24, 1972. (54) СЛЕДЯЩИЙ УРОВНЕМЕР ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение предназначено для измерения уровня электропроводных сред с колеблющейся поверхностью, склонных к ин„„SU„„1326896 А 1 крустации и пенообразованию. Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения уровня за счет исключения зоны нечувствительности и повышение надежности работы за счет упрощения схемы и исключения влияния зарастания на работоспособность. Введение новых элементов и образование новых связей позволяет достичь того, что погрешность измерения уровня не пре. высит 0,5%. Так как погрешность измерений в случайные моменты времени будет разнознаковой, то происходит отслеживание среднего уровня по отношению к колебаниям поверхности жидкости. Скорость слежения определяется скоростью движения и минимально допустимым временем между реверсами исполнительного механизма 7, на который поступают управляющие сигналы с блока 6 управления. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1326896

Изобретение относится к измерительной техпикс и может быть использовано для измерения уровня электропроводных сред с колеблк)щейся поверхностью, склонных к инкрустации .)! ценообразованию (например, д,)я измерения уровня щелочных пульп в корpcwiiH0titihtx бассейнах, мешалках глиноземпо)0 производства).

Цег)ь изобретения уменьшение погрешности измерения уровня за счет исключения зоны нечувствительности и надежности работы,pOBtieffepa за счет упрощения схемы и пск.<ю ц пия влияния зарастания на работоспособность.

На (риг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого следящего уровнемеры на фиг. 2 — осциллограммы напряжения

В узловых точках электрической схемы следящего уровнемеры; фиг. 3 иллюстрируе-) отслеживание среднего уровня следящим

> ) 0 В Н C M (. P 0 М .

Следящий уровнемер состоит из lip.ðâè÷ного преобразователя 1 электроконтактным зондом, фазовог0 дискриминатора 2, диффер((п(иальной цепочки 3, блока 4 разре<пения задержки, формирователя 5 задержки, блок» 6 управления и исполнительного меха и liзм» 7, меxа )I »÷åñêè соеди Hcííîãî с электроконтактным зондом.

Первичный преоб>разов»тель представляет с<и>ой х)остову)о < хему, в одно из плеч которой Включен чувствителы)ый элеме>гг (зонд), и соедfiklclilllIH с ней последовательно усилит<-ль I) 1, предназначенный для усилеEI èя сиг)<».1» с мос1 (!.

Мост состоит из сопротивлений Rt, R; и R i и сопротиl3.lен)(я жи,(кОсти )<(е?кду зондом и корпусом, причем сопротивление R больпи сопротивления жидкости, но мень(пе сопротивления среды ныд поверхностьк> жидко<.ти (Воздушпопаровая смесь, l)c»d).

Питание моста осу(цсствляется OT сети перемен)(ого тока ч»стотой 50 Рц через понижак)щий тр»нсформатор.

Ф()зовый дискриминатор 2, соедине ы>! с Выхо io>t перви ного преобразователя представляет собой ф iзочувствительпый элc÷< íò 8 и соединенный с ним пîc;låäов»те. I hi!0 I(. (>СЗ дно:), 9 > сил ите>ль 1 О, н(! и н Ве()ти р > )Оп(и и ВхОд KQTOt>ОГО пода но полож ительное cvetitcttttc, определяющее начальнсе состояние cx(мы. На Вто вой вход фазово! о дискри;tH»»TOp» 2 посг) пает переменный сигнал от того же источника питания (IIÎII}lж(! )Он(его р(! Не<1)ор ма Оры ) . ко kOpf>IH пита(T мост Ifcðtlè (ш>г0 преобразователя. Сигналы на Вхо;!»х дискриминатора могут либо со;— падать IIO фазе, либо иметь фазы, против<— положные tfo знаку. Других ситуаций нет.

Дифференциальная ц<)почка 3, соединеllная с выходом фазового дискриминатора 2, с.)у?Ки! д1я формирования имп >.1hcoB, неооходимых для перевода электрической схемь. следя)пего хровнемера В состояние задержки

Блок 4 разреп)ения задержки представля "T собой управляемый оптронный кл(оч, состоящий из двух диодных оптронов 11 и 1?, у которых излучатели соединены параллельно, а фотоприемники — . встречно, и усилителя 13, служащего для усиления выходного сигнала антропов. Одним входом блок 4 разрешения задержки соединен с выходом дифференциальной цепочки 3, вторым (управляющим) входом — с выходом формирователя 5 задержки. Выход блока 4 соединен с ВходoM формирователя 5 задержки.

Б.(ок 4 разрешения задержки дает разрешение на перевод схемы в состояние задержки и осуществляет защиту этого состояния от импу IbcoB, приходя)цих на вход схемы и Могх щих изменить длительность задержки.

Формирователь 5 задержки содержит усилитель 14, к входам которого подсоединены конденсаторы СЗ и С4, определяющие своим временем разряда длительность задержки. На вхо.(е формирователя 5 задержки с.гоят диоды 15 и 16, служащие для рас2G п<х)навания полярности сигналов для подачи их па соответстtf óю(цие Входы усилителя 14.

Ны прямой в>н>д усилителя 4, кроме того, подано малое положительное cìåùåние, определяющее выходной сигнал формировагеля 5 задержки floe,iå окончания задержки.

К выходу формирователя 5 задержки по.)клK) )еп управляющий вход блока 4 разpilIl(íèÿ задержкH и один из входов блока 6 уifрыпления. Второй В. Од блока 6 управления подклк>ч lt к Bf>!xî;tc фазового дискриминагоры 2.

Блок 6 управления можно условно разделить на три канала. Г1ервый и второй каt!» lhi подключеllt>1 Hx0,)»x;è к вь)ходу фазового дискри))НИ»торы 2 и определяют соответстнук)щие п»правления движения зонда (вверх

BHHB) . ТР(11tH

:(ый с В tx010xt формирователя 5 задержки, c,t>,?IiHT для управления вклк)ченпем одного из первых lt)уx кана toB после выхода схемы из состояния задержки. Первый и третий каналы содержат в.,одные диоды 17 и 18, ttpi)ftx скаю(цие управляк)щий сигнал поло.кительной полярнос.ги, эмиттерные повторигели на тран"-,èñòîðàõ 19 и 20, включенные последовательно с диодами, служащие для уснл HHH тока. поступающего на управляю<цие электро Ihl симис-.оров 21 и 22, коммутирующих обмотки двигателя исполнительного механизма 7. ВО втором канале Входной диод 23 Включен В обратном направлении, ы для f10.ló÷åíèÿ си(1!»ла положительной пог>ярности, постунао цего на управляющий эл(ктрод симистора 24, между диодом 23 ч эмиттерным повторителем на транзисторс 25 вкгпоче Инвертирующий каскад на транзисторе 25.

Исполнительный механизм 7 представcoookf cTBHдыргнь|Й реверсивный гатель, на который поступают управляющие сигналы с блока 6 управления. Он осуществляет перемещение механически связанного с пим зонда (вверх и вниз).

1326896

Следящий уровнемер работает следующим образом.

Предположим, что зонд находится в разрыве с поверхностью среды и исполнительный механизм 7 отрабатывает движение вниз (фиг. 2). При этом фазы переменных сигналов на входах фазового дискриминатора 2 отличаются на 180, а на выходе фазового дискриминатора 2 будет постоянный сигнал отрицательной полярности. Этот сигнал поступает на вход второго канала блока 6 управления и после инверсии транзистором 26 и усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 25 проходит на управляющий электрод тиристора 24.

На выходе дифференциальной цепочки 3 и блока 4 разрешения задержки сигнал равен нулю, а на выходе формирователя задержки будет положительный сигнал из-за опорного напряжения, поданного на прямой вход усилителя 14. Выходной сигнал формирователя 5 задержки поступает на управляющие электроды оптронов 11 и 12 блока 4 разрешения задержки, поддерживая их в открытом состоянии, и на вход третьего канала блока 6 управления, где после усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 20, подается на управляющий электрод симистора 21, открывая его. Так как симисторы 21 и 24 открыты, то исполнительный мехачизм 7 продолжает отрабатывать движение вниз до касания зондом поверхности контролируемой жидкости.

В момент касания зонда поверхности жидкости происходит разбаланс моста первичного преобразователя 1 в противоположную сторону и выходной сигнал первичного преобразователя меняет свою фазу на 180 .

При этом на обоих входах фазового дискриминатора 2 будут сигналы одной фазы, а на эмиттере транзистора 8 появляется положительный полупериод сигнала, который через диод 9 поступает на прямой вход усилителя 10. Выходной сигнал фазового дискриминатора 2 становится положительным и поступает на вход первого канала блока 6 управления, где после усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 19 поступает на управляющий электрод симистора 22, открывая его. В момент смены полярности выходного сигнала фазового дискриминатора 2 на выходе дифференцирующей цепочки 3 возникает положительный импульс который, пройдя через открытые оптроны 11 и 12 и усилитель 13 блока 4 разрешения задержки, поступает на инверсный вход усилителя 14, одновременно заряжая конденсатор СЗ формирователя 5 задержки. Выходной сигнал формирователя 5 задержки изменяет полярность на отрицательную и будет отрицательным, пока конденсатор СЗ будет разряжаться через входное сопротивление усилителя 14. При этом оптроны 11 и 12 блока 4 разрешения задержки закрываются, и импульсы, возникающие на выходе дифференциальной цепочки, из-за «ряби» на поверхности жидкости не проходят на вход формирователя 5 задержки. Это и есть состояние задержки. В состоянии задержки симистор 21 заперт, так как на его управляющем электроде нулевой потенциал, и исполнительный механизм 7 не перемещает зонд. Состояние задержки длится до теx пор, пока емкость СЗ не разрядится через цходное сопротивление усилителя 14 формирователя 5 задержки. После этого выходной сигнал формирователя 5 задержки становится положительным и поступает на вход третьего канала блока 6 управления и после усиления тока в эмиттерном повторителе на транзисторе 20 поступает на управляющий электрод

15 симистора 21, открывая сго. Так как снмисторы 21 и 22 открыты, то исполнительный механизм 7 начинает отрабатывать движение зонда вверх. Одновременно с этим выходной сигнал формирователя 5 задержки поступает на управляющие выводы оптронов 11 и 12 блока 4 разрешения задержки, открывая их, в результате чего следящий уровнемер снова переходит в следующее состояние задержки, которое наступает в момент выхода зонда из жидкости. При раз25 рыве КоНТВКТ3 зонд — жидкость пpolloходllT разбаланс моста в противоположную сторону и на выходе первичного преобразователя 1 фаза сигнала меняется на 180 . Фазы сигналов на обоих входах фазового дискриминатора отличаются на !80 -" и транзистор

30 будет закрыт. При этом на выходе фазового дискриминатора 2 сигнал приобретает отрицательную полярность из-за опорного напряжения, подаваемого на инверсный вход усилителя 10. Этот сигнал поступает на вход второго канала блока 6 управления и от35 крывает симистор 24. Одновременно симистор 22 закрывается, так как закрывается транзистор 9, и на управляющем электроде симистора 22 нулевой потенциал. Симистор 21 при этом также запирается, так как возникающий на выходе дифференциальной цепочки 3 отрицательный импульс, пройдя через блок 4 разрешения задержки, IlocTi пает на прямой вход усилителя !4 формирователя 5 задержки, заряжает емкость С4. в результате чего выходной сигнал формирователя задержки становится отрицательным. Транзистор 20 блока 6 управления закрывается, а значит закрывается и симистор 21. Исполнительный механизм 7 прекращает отрабатывать движение зонда вверх.

Оптроны 11 и 12 блока 4 разрешения задерж50 ки также закрываются, и наступает новое состояние задержки, которое длится до тех пор, пока емкость С4 не разряди1ся через входное сопротивление усилителя 34 формирователя 5 задержки. После этого выходной сигнал формирователя 5 задержки приобретает положительную полярность, оптроны 11 и 12 открываются, открывается OIIxllIOTop 21, и двигатель начинает отрабатывать движение зонда вниз до касания с поверхностью жидкости. Затем цикл работы следящего

)326896 уровнемера повторяется. (Осциллограммы напряжений в узловых точках электрической схемы следящего уровнемера изображены на фиг. 2).

Приведенная погрешность измерения уровня не превышает 0,5%. Так как погрен1ность измерений в случайные моменты времени будет разнознаковой, то можно говорить об отслеживании среднего уровня по отношению к колебаниям поверхности жидкости (фи г. 3) . Скорость слежения оп ределяется скоростью движения и минимально допустимым временем между реверсами стандартного исполнительного механизма.

Формула изобретения

1. Следящий уровнемер электропроводных жидкостей, содержащий первичный преобразователь с электроконтактным зондом, подключенный к источнику переменного напряжения, формирователь задержки и исполнительный механизм, соединенные с блоком управления, отличаюи(яйся тем, что, с цельк> уменьшения погрешности измерения и повышения надежности устройства, в негх> введены фазовый дискриминатор, дифференцирующая цепочка и блок разрешения задержки, при этом первичный преобразователь выгголнен Б виде мостовой схемы, выход которой соединен последовательно с фазовым дискриминатором, дифференцирующей цепочкой, блоко vl разрешения задержки и формирова-елем задержки, выход фазового дискриминатора соединен с блоком упp;-.вления, а выход формирователя задержки соединен с управляющим входом блока разрешения задержки, при этом блок управления исполнительным механизмом содержит первый и второй каналы команд «Вверх» и «Вниз», соединенньц. с фазовым дискриминатором, и третий общий канал, соединенный с формирователем задержки, первый и второй каналы имен>т на входе прямо и обратно включенные диоды, à третин имеет прямо включенный диод, выходы каждого канала подключены K управляющим электродам соответствующих симисторов, из Котор >>х первый и второй имеют подключенный к выя>ду третьего спмистора объединенный

20 вход, г1 их выходы соединены с исполнительпым меха.

2. Уровнемер по и, I, от гичаюи(ийся тем, что блок разрешения задержки выполнен на двух огггронах, у которых фотоприемники включены встречно, а излучатели -- парал. 1 ЕЛ Ь fi 0.

1326896 оРюь сргА

ОЮРфхиОс/77д

pter /

Составитель А. Некрасов

Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 3270/35 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Ра>шская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4