Регулятор положения границы раздела сред

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, а также электропроводной жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде. Кроме того, изобретение может быть использовано для двухпозиционного регулирования и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков при проведении научных экспериментов с применением систем автоматизации экспериментальных исследований. Цель изобретения - упрощение эксплуатации. Для этого регулятор положения границы раздела сред содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, делитель 2 напряжения, датчик 3 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компаратор 4, блок 5 формирования управляющих импульсов, преобразователь 6 частота-напряжение, дифференциальный усилитель 7 и задатчик 8 нулевого уровня, блоки 9, 10 сравнения, задатчик 11 верхнего и задатчик 12 нижнего уровня, триггер 13, релейный элемент 14, исполнительный механизм 15 и идикатор 16. Изобретение позволяет упростить настройку и контроль уровня при перестройке регулятора. 2 ил.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 5 G 05 D /12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВйдЕЧ ЕЛЬСТВУ ";.1 (21) 4422214/24-24 (22) 06.05.Û8 (46) 30.03. .)О. Бюл. Н 12 (71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством

Института металлофизики АН УССР (72) В.О. Ступак, Н.Е. Синицкий, В.и. Проскурко и В.И. Филиппов (53) 62-50(ОЫЯ.b) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1423987, кл. G 05 D )/12, 1)87.

Авторское свидетельство СССР

NÃ 1423988, кл. С 05 D 9/12, 1987. (54) РЕГУЛЯТОР ПОЛОНЕНИЯ. ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, а также электропроводной жидкости с возможности независимой дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде. Кроме того, изобретение может быть исполь2 зовано для двухпозиционного регулирования и других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивных или резистивных датчиков при проведений научных экспериментов с применением систем автоматизации экспериментальных исследований. Цель изобретения упрощение эксплуатации. Для этого регулятор положения границы раздела сред содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, депитель 2 напряжения, датчик 3 уровня, выполненный в виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компаратор 4, блок 5 формирования управляющих импульсов, преобразователь 6 частота - @ напряжение, дифференциальный усилитель 7 и задатчик Ы нулевого уровня, блоки ), 10 сравнения, задатчик 11 С верхнего и задатчик 11 верхнего и задатчик 12 нижнего уровня, триггер

13, релейный элемент 14, исполнительный механизм 15 и индикатор 16. Изоб- СЛ ретение позволяет упростить настройку ОЧ и контроль уровня при перестройке ре-, СО гулятора. 2 ил. Ж

1553957

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том чис.пе криогенной, а также электропроводной жидкости с

Ъозможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройкой каждого из пределов во всем диапазоне 10 изменения уровня контролируемой жидкости в сосуде.

Цель изобретения - упрощение эксплуатации.

На фиг. 1 показана структурная схе-15 ма регулятора; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Регулятор положения границы раздела ред содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, выход которого>0 через делитель 2 напряжения и датчик 3 уровня, выполненный s виде интегрирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, подключен соответственно к первому и вто 25 рому входам компаратора Ч, выход которого соединен с входом блока 5 формирования управляющих импульсов и через преобразователь 6 частота - напряжение— к первому входу дифференциального уси- 0 лителя 7, второй вход которого подключен к задатчику 8 нулевого уровня, а выход подсоединен к первым входам пер@ого и второго блоков 9, 10 сравнения, к втсрым входам которых подключены соответственно задатчик 11 верхнего и йадатчик 12 нижнего уровня, а выходы блоков 9, 10 сравнения соединены с входами триггера 13, выход которого через релейный элемент 1 соединен с входом исполнительного механизма 15„ кроме того, к выходу дифференциального усилителя 7 подключен индикатор 16, а к выходу блока 5 — вход блокировки генератора 1 линейно изменяющегося напряжения.

Регулятор положения границы раздела сред, например, при регулировании уровня криогенной жидкости и применении н качестве чувствительного элемента датчика уровня термометра сопротивления, выполненного в виде керамического стержня, на который намотана бифилярно проволока с высоким температурным коэффициентом сопротивления, работает следующим образом.

При включении источника питания генератор 1 в момент t, (фиг. 2) начинает формировать импульс линейно изменяющегося напряжения Б в„(t) который, пройдя датчик 3 уровня и делитель 2 напряжения с соответствующими амплитудами U„,.(t) и U, „„(t) определяемыми соответственно постоянной времени датчика 3, которая прямо зависит от сопротивления резистивного чувствительного элемента, входящего в состав датчика 3, и коэффициентом передачи К делителя 2, поступает на входы компаратора 1, сравнивающ>его их амплитудные значения. При нарушении условия

U«„(t) (1), „() на выходе компаратора 4 в момент t. формируется уровень >О" и по отрицательному перепаду напряжения блок 5 формирует на входе генератора 1 импульс отрицательной полярности длительностью t, (фиг, 2, V ), в результате чего выходное напряжение Ьц„,(t) генератора падает. до нуля и формирование очередного импульса задерживается на время t,. В дальнейшем в момент t,+t, генератор начинает генерировать очередной импульс линейно изменяющегося напряжения U «„(t), описанные процессы повторяются и на вход преобразователя 6 поступают импульсы частоты f 0 (фиг. 2, Ч ), соответствующей пустому регулируемому сосуду, в результате чего на выходе преобразователя 6 присутствует напряжение V,,соо" âåòñòâóþùåå частоте fo.

При помощи задатчика 8 нулевого уровня путем подачи на второй вход дифференциального усилителя 7 уровня напряжения, равного 7 „ устанавливают на выходе последнего напряжение, равное нулю, что соответствует пустому регулируемому сосуду, и на выходе блока .

10 сравнения формируется "0", устанавливающий на выходе триггера 13 уровень

1 (фиг. 7„ V V„, V, »т) в ре зультате чего срабатывает релейный элемент 14, и исполнительный механизм

15 начнет подачу жидкости в регулируемый сосуд (e случае применения в качестве жидкости хладагента релейный элемент 14 замыкает цепь электромагнитного клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сссуде )1ьюара повышается и она начинает по трубопроводу поступать в регулируемый сосуд).

Поскольку в пустом регулируемом сосуде сопротивление чувствительного элемента датчика 3 максимально, то и постоянная времени 2, интегрирующей цепи максимальна, что соответствует не1553957 которой минимальной частоте импульсов на выходе компаратора 4

f

О л

"о

Очевидно, что по мере повышения уровня хладагента сопротивление чувствительного элемента падает, что приводит к уменьшению постоянной времени интегрирующей цепи датчика 3, 1Q соответственно, к повышению частоты на выходе компаратора 4, поскольку

t = coI1s ts и к возрастанию уровня выходного напряжения усилителя /, которое в некоторый момент t превысит значение i V,, нижнего порога регулирования и установит на выходе блока 10 уровень логической "1", не изменяющей состояние триггера 13 1фиг. 2, V Ч

t ) при превышении в некоторьв40 момент t значения выходного напряжения

V4 усилителя 7 верхнего порога Ч регулйрования, блок 9 сравнения Формирует на выходе уровень "0", опрокидывающий триггер 13 в нулевое состояние (Фиг.2,25

V 4, V, V, t ),,в результате чего релейный элемент 14 отключает исполнительный механизм 15., и подача жидкости прекращается, При этом индикатор 1Ь постоянно индицирует уровень жидкости 30 в регулируемом сосуде.

По мере испарения хладагента и снижения его уровня постоянная времени интегрирующей цепи 3 возрастает, что приводит соответственно к уменьшению частоты следования импульсов на выходе компаратора 4 и значения напряжения v 4 нHа e вBbы хxо д е e у сcи лsи тTеeлsя s 77, и в некоторый момент времени t era уровень станет меньше значения Ч, что не из- 4Q менит состояние триггера 13 (Фиг, 2, Ч, Ч, с ). И только при сниженйи уровня жидкости ниже нижнего предела регулирования, т.е. при Ч4 (Ч„, начнут повторяться описанные процессы 4 для периода времени t „-t „.

8 случае применения датчиков, параметры которых, зависимые от уровня жидкости, увеличиваются по мере повыmeNus уровня, например, емкостных для 5Q диэлектрических жидкостей, работа устройства не отличается от описанной для резистивного датчика, за исключекием того, что в начальный момент (при пустом сосуде) постоянная времени интегрирующей цепи 3 минимальна и увеличивается по мере повышения уровня жидкости, а частота и выходное напряжение преобразователя Ь максимальны и соответственно снижаются, что требует лишь изменения полярности подключения дифференциального усилителя 7.

Формула изобретения

Регулятор положения границы раздела сред, содержащий последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения, делитель напряжения, коипаргтор и блок формирования управляющих импульсов. соединенный выходом с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход ко- . торого соединен с входом датчика уровHss подключенного выходом к второму входу компаратора, последовательно соединенные триггер, релейный элемент и исполнительный механизм, а также первый и второй блоки сравнения, первые входы которых объединены, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами триггера, задатчик верхнего уровня, подключенный выходом к второму входу первого блока сравнения, и задатчик нижнего уровня, подключенный выходом к второму входу второго блока сравнения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения эксплуатации, в него введены задатчик нулевого уровня, преобразователь частота-напряжение, индикатор и дифференциальный усилитель, подключенный выходом к индикатору и первому входу одного из блоков сравнения, а первым входом — к выходу задатчика нулевого уровня и вторым входом - к выходу преобразователя частота-напряжение, соединенного входом с выходом компаратооа.

1553957

Составитель В. Прямицын

Техред А.Кравчук.

Редактор И. Келемеш

Корректор И. Кучерявая

Заказ 456

Тираж 655

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101