Многоточечный сигнализатор уровня (его варианты)

 

Сущность изобретения: устройство содержит группу измерительных емкостных датчиков, генератор переменного напряжения, разделительные конденсаторы, два коммутатора, два преобразователя ток-напряжение, вычитающее устройство, синхронный детектор, два компаратора, два RS-триггера, дифференциатор, тактовый генератор, две схемы совпадения, реверсивный счетчик импульсов, сумматор кодов, цифровой индикатор. Электроды датчиков выполнены с разными рабочими площадями. 2 с.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, более конкретно - к приборам для сигнализации достижения уровнем неэлектропроводной жидкости заданных значений.

Известны устройства для дискретного измерения уровня, содержащие группу емкостных датчиков, связанных через коммутатор и преобразователь ток-напряжение с устройствами сравнения, тактовый генератор, подключенный через ключи к счетчику импульсов, цифровой индикатор. Недостатком этих устройств является низкая точность фиксации заданных точек уровня, обусловленная влиянием капиллярных явлений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоточечный сигнализатор уровня, который содержит группу емкостных датчиков с горизонтально расположенными электродами, генератор переменного напряжения, два коммутатора, реверсивный счетчик импульсов, сумматор кодов, тактовый генератор и цифровой индикатор.

Благодаря горизонтальному расположению электродов измерительных датчиков существенно (в десятки раз) повышается чувствительность датчика к изменению уровня вблизи точек фиксации. Приемлемая чувствительность таких датчиков обеспечивается при значительном зазоре между электродами. Поэтому на точность фиксации не оказывают влияния такие факторы, как вязкость жидкости, капиллярные явления, поверхностные натяжение, имеющие место в датчиках с вертикально расположенными электродами. Поскольку плоскости электродов параллельны плоскости уровня в баке, а доступ жидкости в рабочий объем датчика открыт по всему периметру электродов, то отставание или опережение уровня в датчике по сравнению с уровнем в резервуаре отсутствует. Недостатком устройства-прототипа является сложность конструкции, обусловленная наличием наряду с измерительными датчиками верхнего и нижнего компенсационных датчиков, которые располагаются вне зоны контролируемого уровня (соответственно выше и ниже этой зоны), а также необходимостью использования двух компараторов тока трансформаторного типа, которые являются сложными изделиями.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

Цель достигается тем, что в многоточечном сигнализаторе уровня, содержащем измерительные емкостные датчики, рассредоточенные в пределах контролируемого диапазона, каждый из измерительных датчиков выполнен в виде двух плоскопараллельных конденсаторов с неодинаковыми рабочими площадями электродов, которые располагаются горизонтально и симметрично относительно средних линий датчиков, одни из электродов всех конденсаторов подключены к общей шине датчиков, первый и второй коммутаторы, вторые электроды меньшей площади связаны с входами второго коммутатора, источник переменного напряжения, подключенный выходом к общей шине датчиков, тактовый генератор, соединенный прямым выходом с одним из входов сумматора кодов, две трехвходовые схемы совпадения, первый RS-триггер, прямой выход которого связан с третьим входом первой трехвходовой схемы совпадения, выходы первой и второй трехвходовых схем совпадения соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика импульсов, выход которого связан с входом цифрового индикатора и с вторым входом сумматора кодов, соединенного выходом с управляющими входами коммутаторов, и первый преобразователь ток-напряжение, вторые электроды датчиков большей площади соединены с входами первого коммутатора через раздельные конденсаторы, емкости которых одинаковы, а параметры датчиков связаны с емкостями разделительных конденсаторов соотношением: = , где ε = - 1; S₁ и S₂ - соответственно большая и меньшая площади электродов датчиков; ε_o - диэлектрическая постоянная; d₁ и d₂ - зазоры датчиков с большей и меньшей площадью электродов; С_р - емкость разделительных конденсаторов; ε_min;ε_max- минимальное и максимальное значение диэлектрической проницаемости контролируемых сред, причем > , а в устройство введены второй преобразователь ток-напряжение, вычитающее устройство, второй RS-триггер, синхронный детектор, два компаратора напряжений и дифференцирующая цепочка, выходы первого и второго коммутаторов подключены к входам первого и второго преобразователей ток-напряжение, выходы которых связаны с входами вычитающего устройства, выход которого соединен с входом синхронного детектора, связанного опорным входом с выходом источника переменного напряжения, а выходом - с сигнальными входами двух компараторов напряжения, опорные входы которых соединены с источниками положительного и отрицательного напряжения, выходы компараторов связаны с S-входами первого и второго RS-триггеров, инверсные выходы которых соединены с вторыми входами второй и первой трехвходовых схем совпадения, прямой выход второго триггера связан с третьим входом второй трехвходовой схемы совпадения, первые входы обеих трехвходовых схем совпадения запараллелены и подключены к инверсному выходу тактового генератора, прямой выход которого через дифференцирующую цепочку подключен к R-входам RS-триггеров. Разделительные конденсаторы выполнены в виде диэлектрического покрытия хотя бы одного из электродов большей площади каждого из емкостных датчиков.

RS-триггеры, компараторы напряжений, схемы совпадения, вычитающие устройства, синхронные детекторы широко используются в измерительных устройствах. Однако использование вычитающего устройства, синхронного детектора, двух компараторов напряжения, двух RS-триггеров, дифференцирующей цепочки и разделительных конденсаторов с описанными выше связями в схемах многоточечных сигнализаторов нам неизвестно. Это применение позволяет получить новые свойства, а именно упростить конструкцию устройства. При этом отпадает необходимость в использовании верхнего и нижнего компенсационных емкостных датчиков, не нужны дополнительные кабели, с помощью которых эти датчики подключались бы к устройству. Вместо двух компараторов тока трансформаторного типа, которые являются сложными и низкотехнологичными моточными изделиями, используется вычитающее устройство, которое может быть построено на интегральной микросхеме, отсутствует необходимость в использовании трех управляемых ключей. Благодаря этому упрощается конструкция устройства.

Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема многоточечного сигнализатора уровня; на фиг. 2 - схема расположения электродов измерительного емкостного датчика; на фиг. 3, 4 - зависимости емкости датчиков (фиг. 3) и выходного напряжения U₈ вычитающего устройства (фиг. 4) от изменения уровня h жидкости; на фиг. 5 - временные диаграммы выходных сигналов (тактовый генератор 15 - U₁₅; дифференцирующая цепочка 14 - U₁₄; триггер 12 - U₁₂; триггер 13 - U₁₃.

Группа измерительных датчиков 1 состоит из конденсаторов 1-1 с большей площадью S₁ электродов и конденсаторов 1-2 с меньшей площадью S₂электродов. Одни из электродов всех датчиков соединены между собой и подключены к выходу генератора 2 переменного напряжения. Вторые электроды конденсаторов 1-1 с большей площадью через разделительные конденсаторы 3 подсоединены к входам коммутатора 4. Вторые электроды конденсаторов 1-2 меньшей площади подключены к входам коммутатора 5. Выходы коммутаторов 4 и 5 соединены с входами преобразователей 6 и 7 ток-напряжение, выходы которых связаны с входами вычитающего устройства 8. Выход вычитающего устройства 8 соединен с сигнальным входом синхронного детектора 9, опорный вход которого связан с выходом генератора 2 переменного напряжения. Выход синхронного детектора 9 подсоединен к сигнальным входам компараторов 10 и 11 напряжений, опорные входы которых связаны с источниками положительного U₊ и отрицательного U_- напряжений. Выходы компараторов 10 и 11 напряжений подключены к S-входам RS-триггеров 12 и 13, R-входы которых связаны с выходом дифференцирующей цепочки 14, вход которой подключен к прямому выходу тактового генератора 15. Прямые выходы RS-триггеров 12 и 13 подключены к третьим входам, а инверсные - к вторым входам трехвходовых схем 16 и 17 совпадения соответственно. Первые входы трехвходовых схем совпадения подсоединяются к инверсному выходу тактового генератора 15, а выходы - к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 18 импульсов. Выход реверсивного счетчика 18 импульсов подключен к одному из входов сумматора 19 кодов и к цифровому индикатору 20. К второму входу сумматора 19 кодов (младшему разряду) подсоединен прямой выход тактового генератора 15 импульсов. Выход сумматора 19 кодов связан с управляющими входами коммутаторов 4 и 5.

Электроды 21 и 22 конденсатора 1-1 (фиг. 2) с большей площадью S₁ и электроды 23 и 24 конденсатора 1-2 с меньшей площадью S₂ расположены горизонтально и так, что середины рабочих зазоров обоих конденсаторов находятся на одном горизонтальном уровне. Расстояния между электродами конденсатором 1-1 и 1-2 соответственно d₁ и d₂. Конструктивные параметры конденсаторов 1-1 (S₁; d₁) и 1-2 (S₂; d₂) должны удовлетворять соотношению: = , где > ; ε = - 1. (1) Разделительные конденсаторы могут быть выполнены в виде изоляционного покрытия хотя бы одного из электродов большей площади каждого из емкостных датчиков. При этом общая толщина покрытия электродов большей площади одного датчика должна быть выбрана из соотношения: d_д = , где ε_д - относительная диэлектрическая проницаемость покрытия; d_д - толщина покрытия.

В этом случае величина зазора d₁ должна отсчитываться от внешних границ изоляционного покрытия.

Многоточечный сигнализатор уровня работает следующим образом.

Пусть при включении прибора в счетчике 18 устанавливается произвольное число N (в частном случае N=0), которое индицируется цифровым индикатором 20. При отсутствии импульса на прямом выходе тактового генератора (фиг. 5 - U₁₅) код числа N присутствует на выходе сумматора 19 и на управляющих входах коммутаторов 4 и 5.

При этом коммутаторы подключают к устройству электроды конденсаторов с номером N. Работа сигнализатора осуществляется с периодом Т, состоящим из двух тактов t₁ и t₂. Такты работы задает генератор 15.

В течение времени t₁ первого такта работы (на прямом выходе генератора 15 присутствует сигнал логической "1") подключены датчики с номером N+ 1. На выходе вычитающего устройства 8 напряжение определяется разностью напряжений и на выходах преобразователей 6 и 7 ток-напряжение
= (-)K_ву, (2) где К_ВУ - коэффициент передачи вычитающего устройства 8.

Токи и , протекающие через конденсаторы измерительного датчика, пропорциональны величинам их емкостей С₁ и С₂:
где - напряжение генератора 2; ω - круговая частота напряжения; C = - эквивалентная емкость датчика с большей площадью пластин с учетом емкости разделительного конденсатора С_р. Если коэффициенты передачи К_птн обоих преобразователей 6 и 7 равны, то с учетом выражения (2) напряжение на выходе вычитающего устройства 8 = K_вуK_птн(C-C₂). (3)
Воспользуемся известным выражением для емкости С плоскопараллельного конденсатора с диэлектриком, неоднородным в направлении, перпендикулярном плоскости пластин: C = , (4) где n - число слоев;
h_m-1 и h_m - расстояния границ m-го слоя от одной из пластин;
ε_m - диэлектрическая проницаемость в m-ом слое;
S - площадь одной из пластин.

Для данного случая (см. фиг. 2) имеем C₁ = = = , (5) где Δε- разность диэлектрических проницаемостей измеряемой жидкости ε_ж и газа ε_г над ее поверхностью;
l₁ - толщина слоя жидкости в датчике;
X₁ = - - относительная степень заполнения датчика;
ε_o - диэлектрическая постоянная.

Эквивалентная емкость C^'₁ последовательного включения датчика и разделительного конденсатора
C = = . (6)
Конструктивные параметры датчиков выбираются из условия равенства емкостей C^'₁ и C₂ при наполовину заполненных контролируемой средой датчиках и определенном значении диэлектрической проницаемости контролируемой среды. С учетом соотношений (5) и (6) имеем = , (7) откуда при X₁=X₂=0,5 и при значении диэлектрической проницаемости контролируемой среды, равной ε,t = . (8) Графики зависимостей емкостей C^'₁ и С₂ от измеряемого уровня в зазоре датчиков представлены на фиг. 3 (кривые I и II соответственно). Кривые пересекаются в точке А, которая соответствует половинному заполнению датчиков контролируемой средой (X₁=X₂=0,5).

Нетрудно видеть, что выходное синусоидальное напряжение вычитающего устройства 8, определяемое разностью значений емкостей С^'₁ и С₂ (см. соотношение (3) настоящего описания), при изменении уровня в пределах измерительных датчиков сначала увеличивается (до тех пор, пока идет погружение только конденсатора 1-1 с большей площадью электродов), потом уменьшается за счет погружения второго конденсатора 1-2 с меньшей площадью электродов, изменяет фазу на 180^о при переходе через точку фиксации, достигается максимума при полном погружении датчика 1-2 и имеет какое-то постоянное значение при выходе уровня за пределы N-го датчика. Кривые U-1 и U-2 (фиг. 4) иллюстрируют изменение напряжения U₈в зависимости от уровня в пределах двух соседних датчиков с номерами N и N+1 (нумерация снизу вверх по высоте резервуара). Соотношение (8) является условием равенства емкостей наполовину заполненных датчиков. Ввиду того, что диэлектрическая проницаемость ε_ж конкретной контролируемой жидкости отличается от значения ε , определенного согласно (1), точка равенства емкостей конденсаторов С^'₁=С₂ не совпадает со средней линией датчика. Это несовпадение вызывает погрешность сигнализации. Подставив (8) в (7) и учитывая, что (см. фиг. 2).

X₁ = = + = +X₂ , где Δ- расстояние между нижними электродами двух конденсаторов, получим
X = (9)
Погрешность сигнализации, то есть отклонение Х^'₂ от значения 0,5 в данном случае:
δ=X-X₂ = - 0,5 . (10)
Емкостные сигнализаторы уровня проектируются для эксплуатации при определенном диапазоне значений диэлектрических проницаемостей контролируемой среды(ε_min-ε_max), где ε_min;ε_max- соответственно минимальное и максимальное значения диэлектрической проницаемости. Поэтому при расчете параметров датчиков нужно брать некоторое среднее значение ε диэлектрической проницаемости. Это значение можно выбрать из условия равенства погрешностей δ₁иδ₂ на краях диапазона, т.е. при ε_minи ε_max. При этом имеем
=. (11)
С учетом выражений (11) и (10) получим:

После принципиально несложных, но громоздких преобразований окончательно получим выражение (1).

Это выражение позволяет минимизировать значения погрешностей, обусловленных изменением диэлектрической проницаемости контролируемых сред, путем выбора соответствующих значений параметров датчиков (условие (8)). Как показывают расчеты, погрешеность сигнализации при этом весьма незначительная. При выборе параметров датчиков должно выполняться условие S₁/d₁>S₂/d₂. Это условие следует из выполнения соотношения (8)
= = .

Поскольку знаменатель последнего выражения 1 + > 1, то, очевидно, что S₁/d₁>S₂/d₂.

Нами произведены расчеты для следующего случая: S₁=0,03м²; S₂=0,015м²; d₂=0,005 м; d₁=0,00997 м; ε_min=1,05 (жидкий гелий); ε_max=81 (дистиллированная вода); С_р=0,01 мкФ.

Этот диапазон диэлектрических проницаемостей охватывает практически все существующие неэлектропроводные жидкости. При этом значение ε , рассчитанное согласно (1), составляет приблизительно 1,1, а максимальная погрешность на концах диапазона ε_ж(ε_min-ε_max):
≈ ≈ 0,003 d₂=0,015 мм.

В случае, если диапазон ε_ж значительно сужен, например ε_min=1,8; ε_max= 3,0 (это пределы изменений диэлектрических проницаемостей для нефтепродуктов), максимальная погрешность на концах диапазона
≈ ≈ 0,0014 d₂=0,007 мм.

Если учесть, что погрешности современных сигнализаторов составляют 1 .. . 10 мм, то очевидно, что полученные величины весьма значительны и на практике или вполне можно пренебречь.

Таким образом, при выполнении условий (8) и (1) обеспечивается практическая независимость значений сигнализируемого уровня Х^'₂ от значений диэлектрической проницаемости ε_ж контролируемых сред.

Напряжение с выхода вычитающего устройства 8 подается на сигнальный вход синхронного детектора 9. При синфазности напряжения и выходного напряжения источника переменного напряжения (это будет при значениях уровня X₂<0,5) на выходе детектора 9 формируется постоянное напряжение положительной полярности. При переходе измеряемого уровня через точку фиксации выходное напряжение вычитающего устройства 8 меняет фазу и на выходе синхронного детектора 9 формируется постоянное напряжение отрицательной полярности.

Напряжение с выхода детектора 9 поступает на сигнальные входы компараторов 10 и 11 напряжения. При этом на выходе компаратора 10 появляется импульс при наличии положительного напряжения, а на выходе компаратора 11 - отрицательного напряжения на сигнальном входе. Для этого на опорные входы компараторов 10 и 11 подаются соответственно положительное U₊ и отрицательное U_- напряжения смещения.

Выходные импульсы компараторов 10 и 11 поступают на S-входы RS-триггеров 12 и 13. При этом триггер 12 устанавливается в единичное состояние при появлении напряжения на выходе компаратора 10, что в свою очередь происходит при значениях контролируемого уровня в пределах X₂<0,5, а триггер 13 - соответственно при Х₂>0,5. В начале каждого тактового импульса на R-входы триггеров 12 и 13 через дифференцирующую цепочку 14 поступают короткие импульсы, которые сбрасывают их предыдущее состояние, и таким образом триггеры готовы к запоминанию очередной информации (фиг. 5 - U₁₄).

В течение первого такта работы t₁ триггеры 12 и 13 будут установлены в состояния, которые соответствуют погружению датчика N+1, а именно:
состояние логической "1" триггера 12 однозначно соответствует погружению этого датчика меньше, чем на половину (Х₂<0,5);
2>0,5.

При этом в конце первого такта в состоянии логической единицы может находится только один из триггеров.

В течение второго такта работы t₂ на прямом выходе генератора 15 (и втором входе сумматора 19) присутствует сигнал логического "0". При этом к входам преобразователей 6 и 7 подключаются конденсаторы датчика с номером N. В зависимости от степени погружения этого датчика на выходах компараторов 10 и 11 появляется импульс напряжения: при Х₂<0,5 - на выходе компаратора 10, а при Х₂>0,5 - на выходе компаратора 11.

Импульсы компараторов либо подтверждают предыдущее состояние логической "1" соответствующего триггера, либо устанавливают в это состояние один из триггеров. В конце второго такта состояния двух триггеров однозначно соответствуют степени погружения двух соседних по высоте датчиков N-го и (N+ 1)-го. Это соответствие представлено в таблице.

Состояние 0:0 триггеров 12 и 13 (Х₂(N)=0,5; X₂(N+1)=0,5 при нормальной работе сигнализатора невозможно, так как два соседних по высоте датчика не могут быть одновременно погружены в жидкость наполовину, при X₂(N+1)=0,5 всегда X₂(N)=1.

Выходы триггеров соединены с входами логических схем 16 и 17 совпадения таким образом, что импульс с инверсного выхода тактового генератора 15, действующий в течение времени t₂, проходит через одну из этих схем на счетный вход счетчика 18 только в том случае, когда логическая "1" записана в одном из триггеров 12 или 13. При этом состояние триггеров 1:0 (X₂(N)<0,5 и X₂(N+1)< 0,5) разрешает прохождение импульса на вычитающий вход счетчика, уменьшая его показание на единицу. Состояние триггеров 0:1 разрешает прохождение импульсов через логическую схему 17 на суммирующий вход счетчика 18, увеличивая его показание на единицу. При состоянии триггеров 1:1 импульсы на входы счетчика не поступают.

Следовательно, показания счетчика будут изменяться до тех пор, пока и преобразователя 6 и 7 поочередно не станут подключаться датчики N и N+1 со степенью погружения X₂(N)>0,5; X₂(N+1)<0,5. Цифровой индикатор 20 при этом высвечивает номер N датчика, погруженного в контролируемую среду выше средней линии (точки фиксации уровня). При изменении уровня и выходе его за пределы средних линий датчиков N и N+1 как вниз, так и вверх показания счетчика отслеживают эти изменения.

Благодаря своеобразной модуляции состояний коммутаторов 4 и 5 при помощи сумматора 19 кодов будет постоянно поддерживаться чувствительность схемы к изменениям уровня без необходимости периодического опроса всех датчиков, т.е. будет осуществляться слежение за изменением уровня. Благодаря отсутствию верхнего и нижнего компенсационных датчиков отпадает необходимость и в линиях связи этих датчиков с измерительной схемой, что повышает точность устройства. Кроме того, в схеме вместо двух компараторов тока трансформаторного типа использовано вычитающее устройство, которое может быть построено на интегральной микросхеме.

Кроме того, за счет исключения компенсационных датчиков уменьшается величина неконтролируемых зон уровня в резервуаре, вызванная необходимостью установки этих датчиков в устройстве-прототипе.

В качестве разделительных конденсаторов 3 можно использовать диэлектрические покрытия электродов большей площади. При этом все приведенные в описании выражения остаются в силе.

Если толщины покрытий двух электродов большей площади равны соответственно d_д1 и d_д2, то емкость этого покрытия, включенную последовательно с рабочей емкостью, определим из выражения
C_р = = , где ε_д- относительная диэлектрическая проницаемость покрытия; d_д=d_д1+d_д2- суммарная толщина покрытий двух электродов. В частном случае возможны значения d_д1=0 или d_д2=0, то есть необходимым является покрытие хотя бы одного из электродов большей площади. Зазор d₁ при этом следует отсчитывать от внешней границы изоляционного покрытия.

Благодаря горизонтальному расположению электродов измерительных датчиков 1 на точность фиксации не оказывают влияния такие факторы, как вязкость жидкости, капиллярные явления, поверхностное натяжение, имеющие место в датчиках с вертикально расположенными электродами, а конструкция устройства упрощается за счет специального выбора параметров датчиков.

Формула изобретения

1. Многоточечный сигнализатор уровня, содержащий группу измерительных емкостных датчиков, рассредоточенных в пределах контролируемого диапазона, каждый из которых выполнен в виде двух плоскопараллельных конденсаторов с разными рабочими площадями электродов, расположенных горизонтально и симметрично относительно вертикальной оси группы датчиков, генератор переменного напряжения, выход которого подключен к первым электродам каждого емкостного датчика, электроды большей и меньшей площади которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго коммутаторов, первый и второй компараторы, первый преобразователь тока в напряжение, тактовый генератор, первый триггер, второй триггер, выполненный в виде RS-триггера, дифференциатор, первую и вторую трехвходовые схемы совпадения, выходы которых подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора и первым входом сумматора кодов, выход которого подключен к вторым входам первого и второго коммутаторов, отличающийся тем, что в него введены разделительные конденсаторы, включенные между большими площадями электродов емкостных датчиков и первыми входами первого коммутатора, параллельно соединенные второй преобразователь тока в напряжение и блок вычитания и синхронный детектор, к сигнальному и опорному входам которого подключены выходы соответственно блока вычитания и генератора переменного напряжения, первый триггер выполнен в виде RS-триггера, при этом выход синхронного детектора соединен с входами первого и второго компараторов, выходы которых подключены к S-входам первого и второго триггеров, R-входы которых соединены с выходом дифференциатора, к входу которого и второму входу сумматора кодов подключен прямой выход тактового генератора, инверсный выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем совпадения, к вторым входам которых подключены соответственно инверсный выход второго и прямой выход первого триггеров, прямой выход второго и инверсный выход первого триггеров соединены соответственно с третьим и вторым входами второй схемы совпадения, причем к первому входу блока вычитывания подключен выход первого преобразователя тока в напряжение, вход которого и вход второго преобразователя тока в напряжение соединены с выходами соответственно первого и второго коммутаторов, а параметры емкостных датчиков и емкости разделительных конденсаторов выбирают из соотношения
= ;
> ;
ε = - 1,
где S₁ и S₂ - большая и меньшая площади электродов датчиков соответственно;
ε₀ - диэлектрическая постоянная;
d₁ и d₂ - зазоры датчиков с большей и меньшей площадью электродов соответственно;
C_p - емкость разделительных конденсаторов;
ε_min и ε_max - минимальное и максимальное значения диэлектрической проницаемости контролируемых сред.

2. Многоточечный сигнализатор уровня, содержащий группу измерительных емкостных датчиков, рассредоточенных в пределах контролируемого диапазона, каждый из которых выполнен в виде двух плоскопараллельных конденсаторов с разными рабочими площадями электродов, расположенных горизонтально и симметрично относительно вертикальной оси группы емкостных датчиков, генератор переменного напряжения, выход которого подключен к первым электродам каждого емкостного датчика, электроды большей и меньшей площадей которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго коммутаторов, первый и второй компараторы, первый преобразователь тока в напряжение, тактовый генератор, первый триггер, второй триггер, выполненный в виде RS-триггера, дифференциатор, первую и вторую трехвходовые схемы совпадения, выходы которых подключены к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика импульсов, выход которого соединен с входом цифрового индикатора и первым входом сумматора кодов, выход которого подключен к вторым входам первого и второго коммутаторов, отличающийся тем, что в него введены параллельно соединенные второй преобразователь тока в напряжение и блок вычитания и синхронный детектор, к сигнальному и опорному входам которого подключены выходы соответственно блока вычитания и генератора переменного напряжения, первый триггер выполнен в виде RS-триггера, а электрод большей площади каждого емкостного датчика выполнен с диэлектрическим покрытием, при этом выход синхронного детектора соединен с входами первого и второго компараторов, выходы которых подключены к S-входам первого и второго триггеров, R-входы которых соединены с выходом дифференциатора, к входу которого и второму входу сумматора кодов подключен прямой выход тактового генератора, инверсный выход которого соединен с первыми входами первой и второй схем совпадения, к вторым входам которых подключены соответственно инверсный выход второго и прямой выход первого триггера, прямой выход второго и инверсный выход первого триггеров соединены соответственно с третьим и вторым входами второй схемы совпадения, причем к первому входу блока вычитания подключен выход первого преобразователя тока в напряжения, вход которого и вход второго преобразователя тока в напряжения соединены с входами соответственно первого и второго коммутаторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6