Сигнализатор уровня
Сущность изобретения: устройство содержит: 2 электрода (3,4), 2 ключа (5,6), 1 высокочастотный генератор (7), 1 детектор (8), 1 пороговое устройство (9), 1 компаратор напряжений (11), 1 схему совпадения (12), 1 схему запрета (13), 1 схему управления, 1 тактовый генератор, 1 триггер, 2 диэлектрических держателя, 15 - 14 - 6 - 7 - 8 - 9 - 13 - 16, 14 - 10 - 11 - 13, 14 - 12 - 13, 14 - 5 - 7, 8 - 11 - 13, 3 - 17 - 6, 14 - 16, 9 - 12. Диэлектрический держатель второго электрода выполнен профилированным, а секциями в виде однополосных гиперболоид, вследствии чего разрываются образовавшиеся пленки. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к сигнализаторам уровня жидких сред, и может быть использовано в различных областях хозяйства, например, для сигнализации уровня водного отстоя в баках летательных аппаратов. Известен сигнализатор жидкости, содержащий высокочастотный генератор, антенну-пробник, которая регистрирует высокочастотный сигнал, преобразователь, формирующий напряжение, уровень которого является функцией амплитуды излучающего сигнала в зависимости от наличия или отсутствия контролируемой среды в зоне установки зонда. Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является электронный сигнализатор уровня жидкости, содержащий высокочастотный генератор и два электроемкостных датчика, излучающие электроды которых соединены с высокочастотным генератором. Электроды установлены на держателях из диэлектрического материала, при этом держатель первого электрода выполнен цилиндрическим с радиусом Rцип. Емкость датчиков выбрана такой, что срыв и затягивание генерации происходит в результате суммарного изменения емкости и датчиков. Недостатком указанных устройств, в том числе и прототипа, является наличие ложных срабатываний при возникновении электропроводных пленок на излучающем электроде датчика и диэлектрическом креплении, что снижает надежность работы сигнализатора. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет исключения ложных срабатываний. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее первый электрод, установленный на цилиндрическом с радиусом Rцип держателе, второй электрод, установленный на держателе из диэлектрического материала, и высокочастотный генератор, к которому подключены первый и второй электроды, дополнительно введены схема управления, первый и второй ключи, детектор, пороговое устройство, компаратор напряжений, схема запрета, схема совпадения, триггер и динамическое запоминающее устройство, причем электроды расположены вертикально на одном уровне, а держатель второго электрода выполнен профилированным с секциями, представляющими собой однополостные гиперболоиды с радиусом Rгипер Rизл и малой полуосью a 
, а высоты диэлектрических держателей равны. Излучающие электроды подключены к высокочастотному генератору через ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами схемы управления, которые также соединены с входами динамического запоминающего устройства и триггера соответственно, вход схемы управления соединен с выходом тактового генератора, выход высокочастотного генератора соединен через детектор со входами порогового устройства и компаратора напряжения, другой вход которого подключен к выходу динамического запоминающего устройства, а выход соединен с первым входом схемы запрета, второй вход которой подключен к выходам схемы совпадения, при этом инверсный вход схемы запрета соединен с выходом порогового устройства и входом схемы совпадения, управляющий вход которой подключен к третьему выходу схемы управления, а выход схемы запрета соединен со входом триггера. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого сигнализатора; на фиг.2 один из вариантов закрепления электродов. Сигнализатор состоит из излучающих электродов 1 и 2, первого и второго ключей 3 и 4, высокочастотного генератора 5, детектора 6, порогового устройства 7, динамического запоминающего устройства 8, компаратора напряжений 9, схемы совпадения 10, схемы запрета 11, схемы управления 12, триггера 13. Излучающие электроды 1 и 2 расположены на диэлектрических держателях 14. Излучающие электроды 1 и 2 соединены через электронные ключи 3, 4 с высокочастотным генератором 5, управляющие входы ключей соединены с соответствующими выходами схемы управления 12, выход высокочастотного генератора 5 соединен с входом детектора 6, выход которого соединен с входом порогового устройства 7, входом динамического запоминающего устройства 8 и одним из входов компаратора напряжений 9, другой вход которого соединен с выходом динамического запоминающего устройства 8, управляющий вход которого соединен с выходом схемы управления 12. Выход порогового устройства 7 соединен с одним из входов схемы запрета 11 и информационным входом схемы совпадения 10, тактовый вход которой соединен с соответствующим выходом схемы управления 12, два других входа схемы запрета 11 соединены с выходами компаратора напряжений 9 и схемы совпадения 10 соответственно, выход схемы запрета 11 соединен с информационным входом триггера 13, тактовый вход которого соединен с соответствующим выходом схемы управления 12. Схема управления 12 содержит, например, генератор тактовых импульсов, счетчик по модулю 3, например, на I-K-триггерах и дешифратор. Сигнализатор имеет периодический режим работы, период которой состоит из трех тактов: 1-й такт работы контроль, ключи 3 и 4 разомкнуты, производится контроль работы основных элементов схемы. Сигнал ВЧ-генератора 5, продетектированный детектором 6, поступает на пороговое устройство 7, а с его выхода на информационный вход схемы совпадений 10. 2-й такт работы ключ 3 замкнут, ключ 4 разомкнут и сигнал ВЧ-генератора 5 подается на излучающий электрод 2. В динамическом запоминающем устройстве 8 происходит запоминание величины напряжения на выходе детектора 6. 3-й такт работы ключ 3 разомкнут, ключ 4 замкнут и сигнал с генератора 5 подается на излучающий электрод 1, а в компараторе напряжений 9 производится сравнение значения напряжения на выходе детектора 6 в данный момент с напряжением, зафиксированным на динамическом устройстве 8, которое было на выходце детектора 6 в предыдущем такте. При появлении жидкости или электропроводных пленок на диэлектрических держателях 14 увеличивается нагрузка на генераторе 5 за счет потерь во время тактов работы и амплитуда выходного сигнала генератора 5 уменьшается. В случае, когда амплитуда на выходе генератора 5 окажется меньше порога срабатывания устройства 7, на выходе порогового устройства 7 формируется сигнал, соответствующий сигналу "наличие жидкости", который поступит затем на рабочий вход схемы запрета 11. Сигналы, поступающие с выхода детектора 6 на вход ДЗУ 8 и на вход компаратора напряжений 9 во второй и третий такты работы, сравниваются, и в случае их неравенства на выходе компаратора 9 формируется запрещающий сигнал, поступающий на один из входов схемы запрета 11, и блокирующий сигнал с выхода порогового устройства 7 на выход сигнализатора. В случае, когда отстой воды отсутствует, нагрузка генератора 5 будет определяться только электропроводностью пленок, которые возникают на диэлектрических держателях 14 электродов 12. Электропроводность пленок и налетов на держателях 14 определяется их сечением. Разной электропроводности пленок на двух держателях можно добиться выполнением держателей разной конфигурации, один цилиндрический с гладкой поверхностью, другой профилированный, с секциями однополостными гиперболоидами. Для держателей равной высоты Нцил Нгипер, Rцил Rгипер и a 
где а малая полуось гиперболоида (радиус в тонком месте) с идентичным проводящим налетом, разность в проводимости, за счет разности сечений, составляет 25% Основное назначение профиля секций 2-го держателя-создание острых режущих кромок на стыках секций. Для указанного соотношения Rцил, Rгипер и использования 3-х гиперболоидных секций общей высоты Н и цилиндрического держателя такой же высоты, разность в проводимости цилиндрического и профилированного держателей составляет не менее 50% за счет разрывов или сильного утоньшения электропроводящих пленок на острых кромках секций. Таким образом, активные электросопротивления налетов, образующихся на держателях 14 при сливе водного отстоя, будут различны, нагрузка на высокочастотный генератор 5 в рабочие такты будет не одинаковой, и на выходе компаратора 9 будет сформирован сигнал, запрещающий прохождение сигнала "наличие жидкости" с выхода порогового устройства 7. Если же в измерительной ячейке скапливается водный отстой, то сопротивление пленок будет шунтироваться электропроводностью водного отстоя и вносимой его емкостью, и нагрузка генератора 5 будет определяться в основном диэлектрическими потерями в воде, которые для обоих измерительных электродов 1, 2 будут примерно одинаковы. На выходе компаратора напряжений 9 будет сформирован сигнал, разрешающий прохождение сигнала с выхода порогового устройства 7 "наличие жидкости" на выход сигнализатора. Кроме того, на один из входов схемы запрета 11 поступает сигнал с выхода схемы совпадений 10, на информационный вход которой поступает сигнал с выхода порогового устройства 7, на тактовый с выхода схемы управления 12. Если схема сигнализатора исправна, т.е. на выходе детектора 6 напряжение больше порога срабатывания порогового устройства 7, то на выходе порогового устройства во время такта "контроль" будет сформирован сигнал, свидетельствующий об отсутствии жидкости логическая "1", которая зафиксируется в схеме совпадения 10, и на ее выходе сформируется сигнал разрешение на входе схемы запрета 11, в последующие такты работы сигнализатора. В противном случае, если какой-либо из элементов схемы неисправен, т.е. во время такта "контроль" на выходе порогового устройства 7 сформируется сигнал "наличие жидкости", то на выходе схемы совпадения 10 будет сигнал "запрета" "логический 0", который подается на схему запрета 11 и сигнал с выхода порогового устройства 7 не будет проходить через схему запрета на выход сигнализатора. Таким образом, в предложенном сигнализаторе исключено ложное срабатывание, вызванное электропроводными пленками за счет использования компаратора напряжений, отличающего полезную нагрузку генератора на излучающих электродах в случае наличия водного отстоя в контролируемом объеме от нагрузки, которая вносится электропроводными пленками, остающимися на излучающих электродах и их диэлектрических держателях при сливе водного отстоя, исключено срабатывание сигнализатора из-за выхода из строя наиболее ненадежных элементов (генератора, детектора, источника питания, электронных ключей) благодаря использованию в сигнализаторе схемы автоматического контроля. Это значительно уменьшает вероятность ложного срабатывания предложенного сигнализатора отстоя свободной воды, что особенно важно при использовании его в схемах управления автоматическим сливом водного отстоя из баков летательного аппарата.
Формула изобретения
СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ, содержащий первый электрод, установленный на цилиндрическом с радиусом Rцил держателе из диэлектрического материала, второй электрод, установленный на держателе из диэлектрического материала, и высокочастотный генератор, к которому подключены первый и второй электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения ложных срабатываний, в него введены схема управления, первый и второй ключи, детектор, пороговое устройство, компаратор напряжений, схема запрета, схема совпадения, триггер и динамическое запоминающее устройство, причем электроды расположены вертикально на одном уровне, диэлектрический держатель второго электрода выполнен профилированным с секциями, представляющими собой однополостные гиперболоиды с радиусом Rгипер=Rцил и малой полуосью
а высоты диэлектрических держателей равны, электроды подключены к высокочастотному генератору через ключи, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходами схемы управления, которые также соединены с входами динамического запоминающего устройства и триггера соответственно, вход схемы управления соединен с выходом тактового генератора, выход высокочастотного генератора соединен через детектор с входами порогового устройства и компаратора напряжения, другой вход которого подключен к выходу динамического запоминающего устройства, а выход соединен с первым входом схемы запрета, второй вход которой подключен к выходам схемы совпадения, второй инверсный вход схемы запрета соединен с выходом порогового устройства и входом схемы совпадения, управляющий вход которого подключен к третьему выходу схемы управления, а выход схемы запрета соединен с входом триггера.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
