Многоканальное устройство для сигнализации уровней жидкости

 

Использование: сельскохозяйственная техника и машиностроение. Сущность изобретения: в многоканальном устройстве для сигнализации уровней жидкости для опрыскивателей, машин внесения удобрений и дождевальных машин сигнал от опорного генератора поступает на буферные усилители и далее - на преобразователь напряжения, в котором сигнал выпрямляется и запитывает генераторы постоянного тока, каждый из которых связан с соответствующим датчиком уровня жидкости с резистивной зависимостью от температуры. При расположении датчика в жидкости его сопротивление велико и напряжением на нем передается как логическая единица на блок индикации. При расположении датчика вне жидкости он разогревается протекающим по нему током, его сопротивление уменьшается, что передается как логический ноль. 1 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а так же к машиностроению.

Известно устройство для сигнализации уровня жидкости, включающее мостовую схему, в одно плечо которой включен датчик температуры, причем выход данной схемы связан с входом операционного усилителя. При работе такого устройства баланс схемы меняется в зависимости от того, расположен ли датчик температуры в жидкости или нет вследствие изменения сопротивления самого датчика. Однако недостатком в этом случае является поддержания баланса моста, поскольку эксплуатация происходит в широком диапазоне температур не только в течение сезона, но и в течение дня, кроме того, электронная схемы должна находиться вблизи моста для исключения влияния проводников связи. Это делает устройство малопригодным для работы в полевых условиях и условиях с тяжелыми климатическими испытаниями.

Применение известных многоканальных электроконтактных устройств так же неприемлемо вследствие того, что зачастую необходимо измерять уровни диэлектрических жидкостей.

Наиболее близким к изобретению является многоканальное устройство для сигнализации уровней жидкости, содержащее генератор опорного сигнала, установленные на держателе друг за другом датчики уровня жидкости с резистивной зависимостью от температуры, первый вывод каждого из которых заземлен, а второй вывод посредством соответствующего блока сравнения связан с многоканальным блоком индикации. При работе данного устройства датчики, которые находятся ниже уровня жидкости, имеют температуру, отличную от температуры датчиков, находящихся вне жидкости, что и регистрируется. Однако в данном случае нет возможности выбирать наиболее чувствительный участок рабочей характеристики датчиков, что дает возможность эксплуатации устройства только при больших перепадах температуры самой жидкости, но это ведет к дрейфу так называемого исходного уровня отсчета. Кроме того, при изменяемых климатических условиях это устройство имеет незначительную точность.

Целью изобретения является повышение точности устройства, обеспечение его работоспособности в широком интервале внешних температур без изменения точности и выбор рабочей точки датчиков в любом заданном месте их характеристики.

Это достигается тем, что устройство снабжено буферными усилителями, включенными последовательно, преобразователем напряжения, выпрямителем и генераторами постоянного тока, при этом выход генератора опорного сигнала подключен к входу первого буферного усилителя, а выходы буферных усилителей посредством преобразователя напряжения связаны с выпрямителем, выход которого подключен к входам генераторов постоянного тока и выход каждого из которых связан с вторым выводом соответствующего датчика уровня жидкости с резистивной зависимостью от температуры.

Кроме того, каждый датчик уровня выполнен в виде пластины кремния, с внешней стороны окруженной слаболегированной окисью кремния и далее токопроводящим стеклом, в котором укреплены выводы датчика, при этом датчик заключен в защитный стеклянный корпус.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 установка датчиков, общий вид; на фиг.3 крепление датчиков; на фиг.4 зависимость сопротивления датчиков от подводимой мощности; на фиг.5 зависимость сопротивления датчиков от температуры; на фиг.6 датчик.

Устройство включает преобразователь 1 напряжения в виде двухтактного усилителя мощности, имеющего импульсный трансформатор 2, двухполупериодный выпрямитель 3 с емкостью фильтра 4, генераторы 5 постоянного тока с установочными резисторами 6 величины тока в цепи датчика 7 (датчика с резистивной зависимостью от температуры) причем таких датчиков может быть сколь угодно, в зависимости от типа решаемых задач.

Блок сравнения имеет диоды защиты входов микросхемы 8 от превышения напряжения от датчиков 7, резистивный делитель напряжения 9 и 10, логические инверторы 11, электронные ключи 12. Блок индикации включает световые индикаторы 13. Но блок индикации может быть выполнен так же в виде звукового сигнализатора, имеющего диодный сумматор 14, электронные ключи 15 и пьезокерамический звонок 16.

Устройство так же включает буферные усилители 17, генератор 18 опорного сигнала, элементы защиты 19 по питанию 20. Сами датчики посредством детали 21 устанавливаются в месте крепления. Линия связи 22 обеспечивает связь с электронным блоком, защитный кожух 23 исключает механические влияния на датчики 7, которые регистрируют уровень в емкости 24 любой жидкости 25. Активный элемент 26 датчика 7 укреплен в трубчатом держателе 27 с герметиком 28 для фиксации и изоляции соединительных проводников, датчик так же может иметь защитный корпус 29. В состав датчика 7 входит окись кремния 30 слаболегированная, имеющая электрический контакт с выводами 31, причем вся конструкция заключена в защитный стеклянный корпус 32, в котором выводы 31 укреплены посредством токопроводящего стекла. Слой окиси кремния 30 вместе с кристаллическим кремнием 34 и образует собственно рабочий элемент датчика 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с выхода генератора 18 через буферные усилители 17 поступают на преобразователь напряжения 1, выпрямляются выпрямителем 3 и через генераторы постоянного тока 5 подаются на датчики 7. Ток короткого замыкания датчика 7 практически не отличается от рабочего благодаря включению в цепь генераторов постоянного тока 5 резисторов 6. При погружении каких-либо датчиков 7 в жидкость, уровень которой регистрируется, погруженные датчики имеют температуру, близкую к температуре контролируемой жидкости, и ток от генераторов 5 и резисторов 6 создает на этих датчиках 7 высокий потенциал, через делитель 9 и 10 это напряжение передается как логическая единица и на выходе соответствующих инверторов 11 нулевой сигнал.

Отсутствие контакта датчика 7 с контролируемой жидкостью приводит к его саморазогреву и уменьшению сопротивления в несколько раз при снижении напряжения на вторых клеммах датчиков 7, находящихся вне жидкости. Через делитель 9,10 это напряжение на элемент 11 логический инвертор, передается как логический ноль, которое далее инвертируется в логическую единицу. Это приводит к открыванию соответствующих ключей 12 и загоранию соответствующих ламп 13. Диодный сумматор 14 при этом выдает разрешение на включение звукового сигнала через электронные ключи 15 на звонок 16.

Применение указанного устройства позволяет при низковольтном бортовом питании машин получить перепады сигналов от датчиков до десятков вольт, что упрощает селекцию сигналов, более того имеется возможность выбора рабочей точки датчиков, например при индивидуальной настройке каждого осуществляется контроль как диэлектрических, так и недиэлектрических жидкостей с высокой степенью точности и возможностью перенастройки устройства оперативно на любой тип жидкости, исключается влияние изменения внешних температур, поскольку вся система подстраивается на общий уровень. Устройство просто в эксплуатации, технологично и просто в изготовлении и настройке.

Формула изобретения

1. МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ УРОВНЕЙ ЖИДКОСТИ, содержащее генератор опорного сигнала, установленные на держателе друг за другом датчики уровня жидкости с резистивной зависимостью от температуры, первый вывод каждого из которых заземлен, а второй вывод посредством соответствующего блока сравнения связан с многоканальным блоком индикации, отличающееся тем, что оно снабжено буферными усилителями, включенными последовательно, преобразователем напряжения, выпрямителем и генераторами постоянного тока, при этом выход генератора опорного сигнала подключен к входу первого буферного усилителя, а выходы буферных усилителей посредством преобразователя напряжения связаны с выпрямителем, выход которого подключен к входам генератора постоянного тока и выход каждого из которых связан с вторым выводом соответствующего датчика уровня жидкости с резистивной зависимостью от температуры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый датчик уровня с резистивной зависимостью от температуры выполнен в виде пластины кремния, с внешней стороны окруженной слоем из слаболегированной окиси кремния и далее токопроводящим стеклом, в котором укреплены выводы датчика, при этом весь датчик заключен в защитный стеклянный корпус.

РИСУНКИ

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