Датчик уровня жидкости

 

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в химической, пищевой и др. отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия датчика уровня жидкости. Для этого в датчике жидкости, имеющем измерительный 1 и компенсационный 2 резисторы, включенные в мостовую схему, эти резисторы выполнены линейно протяженными и из фольги. Измерительный резистор выполнен таким образом, что его проводимость изменяется в зависимости от длины так же, как объем бака в зависимости от его уровня, что позволяет измерять уровень жидкости в баках сложной формы. Оба резистора размещены в трубке 5, которая в свою очередь помещается в бак. На нижнем конце трубки имеется жиклер 6, а верхний конец сообщается с полостью бака, что делает датчик нечувствительным к кренам, вибрациям, ускорениям и позволяет использовать его для измерения уровня топлива в баках наземных транспортных средств. 4 ил.

СО1О 1 СОПI FC:КИХ

СОII,ÈAIIÈE. TÈ 1ГСKÈХ

P F Г f I Y E) J I I(I K

Is!Is G 01 F 23/22

ГОСУДЛР СТБ Е11НЫ И КОМИ1 Г т

ПО ИЭОБРГТЕНИ11М И ОТКРЫ ГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг. 1 (21) 4485709/10 (22) 2? .09.88 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (72) Г.А.Франк, Ю,И.Гладков. А Б Иг(шин

С,В.Голобоков (53) 681. 128. 64(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 836529, кл. G 01 F 23/22, 1983. (54) ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано в химической, пищевой и др, отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия датчика уровня жидкости, Для этого в датчике жидкости, имеющем измерительный 1 и

„„5Ц „„1б73857 А1 компенсационный 2 резисторы, включенные в мостовую схему, эти резисторы выполнены линейно протяженными и из фольги.

Измерительный резистор выполнен таким образом, что его проводимость изменяется в зависимости от длины так же, как объем бака в зависимости от е!о уровня, что позволяет измерять уровень жидкости в баках сложной формы. Оба резистора размещены в трубке 5, которая в свою очередь помещается в бак. На нижнем конце трубки имеется жиклер 6, а верхний конец сообщается с полостью бака, что делает датчик нечувствительным к кренам, вибрациям, ускорениям и позволяет использовать его для измерения уровня топлива в баках наземных транспортных средств. 4 ил.

1673857

Изобретение относится к автомобилестроению, в частчости к датчикам информационных систем, и может быть использовано в других отраслях, например в химической, пищевой, нефтеперерабатывающей и т.д, Цель изобретения — повышение точности и быстродействия датчиг а уровня жидкости за счет уменьшения температурной погрешности, колебаний уровня топлива и пр.

На фиг.1 представлена конструкция датчика уровня;- на фиг.2 — электрическая схема; на фиг,3 — графики, поясняющие принцип получения линейного выходного сигнала для баков сложной геометрической формы; на фиг.4 — различные варианты топологии резистора, обеспечивающие получение заданного закона распределения сопротивления по длине, Датчик уровня устроен следующим образом.

Линейно-протяженные фольговые ре зисторы 1 и 2 и обладающие малой инерционностью, выполнены на гибкой подложке 3 и закреплены на рамке 4. Рамка размещена внутри трубки 5 с возможно меньшим внутренним диаметром, На прокатке уменьшение диаметра меньше 5 мм не приводит к эффективному гашению колебаний жидкости, но сопровождается трудностями конструктивного характера. Нижний конец трубки 5 заглушен жиклером 6 с диаметром проходного сечения не более 0,5 мм, Трубка с жиклером, опущенная B жидкость, играет роль гидравлического демпфера, который сглаживает колебания топлива в баке автомобиля. Проходное сечение жиклера подбирается таким, чтобы колебания уро„:è;я топлива в баке не передавались внутрь трубки, в то же время, чтобы быстродействие датчика оставалось достаточно высоким с постоянной времени 60 с.

Верхний конец трубки 5 снабжен крышкой 7 и сообщается с полостью бака. В крышке 7 имеется камера, в которой размещается электронный блок 8, подключенный к электрическому разъему 9, смонтированному на крышке и обеспечивающему коммуникацию с внешними системами, и к терморезисторам. Сама трубка вертикально устанОвлена в полости 1 бака, а крышка крепится на верхней стенке бака с наружной его стороны.

Измерительный Rg — 1 и гермокомпенсационный Н, — 2 резисторы (фиг,2) включены в плечи измерительного моста, в другие плечи которого включены образцовый Ro u подстроечный R> резисторы. На одну иэ диагоналей моста подается стабилизированное напряжение питания, с другой снимается сигнал разбаланса. Измерительный резистор, номинал которого не более 50 Ом, 5 имеет малую площадь теплоотдачи, номинал термокомпенсационного резистора не менее 1 кОм, его площадь как минимум на порядок выше.

Разогрев погруженной части резистора

10 будет гораздо меньше, чем непогруженной, и соответственно ее сопротивление будет также меньше. Изменение сопротивления приводит к разбалансу моста. Величина разбаланса является выходным сигналом

15 датчика.

В общем случае при разной температуре жидкости и газа сопротивление резисторов определяется по следующим формулам:

L — h

= RU 1 + < х (— — - — (т2 + Л tz ) +

+ (тж +Aтж))у7

L — h h

Вк = R„(1 -ГК((t2 Л12)

L L

25 где Ru0 и Вк — номиналы измерительного и компенсационного резисторов a — ТКС материала фольги;

L u h — длина резистора и глубина ego

30 погружения;

tw и т2 — температура жидкости и газа соответственно;

At и Atz — разогрев резисторов в жидкости и газе.

35 Устройство работает следующим образом.

При нулевом уровне жидкости подстроечным резистором Rn мост балансируется в ноль. На мост подается питание, резисторы

40 нагреваются, При возрастании уровня жидкости темпераТура погруженной части резистора падает, активное сопротивление резистора RH также падает согласно формуле, пропорционально глубине его погруже45 ния. Изменение сопротивления измерительного резистора приводит к разбалансу моста. Сигнал разбаланса определяется по формуле:

+ Рн Ro

50 = ст (р +р р +р )

Для усиления сигнала разбаланса в электрическую схему введен операционный усилитель ОУ (фиг,2), Выходной сигнал датчика равен:

Чвых = Ко A Ч1 где К вЂ” коэффициент усиления усилителя задается при настройке, Изменение температуры жидкости или газа приводит к изменению сопротивления

1673857 как измерительного. гак и гермокомпенса ционного резисторов ttpoltopltttoíàëüно их погруженной и непогружен ной части.

Вследствие этого баланс моста не нарушается, что делает устройство нечувствитель- 5 ным к изменению температур окружактщих сред. Выходной сигнал в виде напряжения постоянного тока однозначно определяет уровень жидкости, При измерениях уровня топлива в баках 10 сложной формы в датчике в качестве измерительного резистора применяют фольговый резистор специальной топологии с переменной проводностью по его длине.

Например, на фиг.Э а представлена эа- 15 висимость V от h для какого-то бака произвольной формы. Тогда, выполнив иэмерительныи резистор с измерением проводимости по длине по закону зеркально отражающему зависимость обьема сп вы- 20 соты наполнения бака (см. фиг.Зб), получим линейный выходной сигнал датчика количества топлива (фиг.Зв). Реализация требу мого закона распределения проводимости lo длине возможна следующими способами 25 — профилированный меандр г. раг, омерным шагом; — меандр постоянной высоты с переменным шагом — дорожка переменной ширины или тол- З0 щины; меандр с равномерным шагом и покрытием теплоизолятором переменной толщины.

Различные варианты представлены на фиг.4. Рациональное сочетание указанных конструктивных особенностей в предложенном устройстве позволяет повысить точность измерений, быстродействие датчика, его надежность.

Формула изобретения

Датчик уровня жидкости. содержащий мостовую схему с включенным в ее плечи измерительным и компенсационным термореэисторами, подключенные к одной диагонали моста источник стабилизированного напряжения, а к другой — регистрирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, измерительный и термокомпенсационный термореэисторы выполнены линейнопротяженными, причем измерительный термореэистор выполнен в соответствии с законом распределения сопротивления по длине, идентичным зависимости обьема бака от уровня наполнения, а оба термореэистора установ»ены в трубке, закрепленной в баке, при этом в ее нижней части размещен жиклер, а верхняя часть сообщается с полостью бака.! б73857 а) 8)

Риг. 5

3 Р.,-.асс «и

/lg, и)(r usirri

Я Fi rvurwng

Составитель,4. Кашаев

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О. Кравцова

Редактор А. Долинич

Заказ 2909 Тираж 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Г1роиэводственно-издательский комбинат "Патент". г Ужгород. ул Гагарина, 101