Вибрационный сигнализатор уровня
Владельцы патента RU 2269099:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии (RU)
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля уровня сыпучих и жидких материалов. Сущность: вибрационный сигнализатор уровня содержит чувствительный элемент (щуп) 1, связанный с якорем 2, устройство возбуждения 4 в виде катушки с ферромагнитным сердечником, а также датчик 5 перемещений якоря, генератор импульсов 6 и последовательно соединенные усилитель 7 и релейный блок 9. Усилитель 7 охвачен регулируемой отрицательной обратной связью, выполненной в виде резистора 8. Датчик 5 перемещений якоря может быть выполнен в виде катушки с ферромагнитным сердечником, при этом участок якоря 2 между катушками выполнен из немагнитного материала, что препятствует электромагнитной связи между катушками, обеспечивая защиту от высокочастотных колебаний в системе якорь-катушки-усилитель. Технический результат: изобретение позволяет контролировать уровни сыпучих и жидких продуктов, находящихся в агрессивных средах, под давлением (разряжением) и при температуре до 200°С. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля уровня сыпучих и жидких материалов.
Известен вибрационный сигнализатор уровня сыпучих и вязких продуктов, заявка Франции № 2441151, G 01 F 23/00, 1980 г., содержащий генератор для скачкообразного возбуждения в механической системе. Выход генератора присоединен к датчику уровня контролируемого продукта и входу усилителя, выход которого подсоединен к сигнальному устройству, а также через схему ограничения и дифференцирующую цепь к входу генератора.
Известен вибрационный сигнализатор уровня сыпучих материалов, патент России № 2047104, G 01 F 23/00, 1995 г., содержащий чувствительный элемент в виде вибрирующего щупа с наконечником в форме лопатки, второй конец щупа использован в качестве якоря преобразователя перемещений, два жестких упора, расположенных по разные стороны щупа, электромагнит и пружину, оттягивающую якорь от электромагнита. Щуп под действием импульсов тока, подаваемых на электромагнит, и пружины совершает колебательные движения с периодическими ударами якоря об упоры.
Эти сигнализаторы обладают рядом крупных недостатков:
- постоянное импульсное возбуждение механических колебаний чувствительного элемента приводит к механическому "разгребанию" материала, что снижает точность определения уровня, а для пылевидных материалов и жидкости такой сигнализатор вообще не применим;
- индикация момента касания щупа материала затруднена, так как не носит строго релейный характер и требует дополнительных электронных элементов (усилителей, полосовых фильтров, т.д.), что усложняет схему сигнализатора.
Известен вибрационный сигнализатор уровня, А.С. СССР № 1211610, G 01 F 23/00, 1986 г. (прототип), содержащий связанную с чувствительным элементом (щупом) механическую колебательную систему с устройством возбуждения в виде катушки с ферромагнитным сердечником, генератор импульсов и последовательно соединенные полосовой фильтр, усилитель и релейный блок. Сигнализатор имеет параметрический датчик перемещений чувствительного элемента (щупа), связанный как с усилителем, так и с генератором. Генератор формирует короткие импульсы положительной полярности и более продолжительные импульсы отрицательной полярности. Положительные импульсы поступают на катушку и ударно возбуждают механическую колебательную систему. При наличии контролируемого материала механическая колебательная система демпфируется, что фиксируется изменением потребляемого тока питания датчика перемещения.
Этот сигнализатор по причинам, указанным выше, также обладает невысокой точностью срабатывания, схема регистрации уровня сложна, и он непригоден для жидкости и пылевидных материалов.
Задачей изобретения является обеспечение высокой точности срабатывания и упрощение схемы.
Задачу решают тем, что для регистрации уровня сыпучих и жидких материалов в вибрационном сигнализаторе, содержащем связанный с чувствительным элементом якорь и устройство возбуждения в виде катушки с ферромагнитным сердечником, датчик перемещений якоря, генератор импульсов и последовательно соединенные усилитель и релейный блок, датчик перемещений якоря выполнен в виде катушки с ферромагнитным сердечником, первый вывод которой подключен к неинвертирующему входу усилителя, усилитель охвачен регулируемой отрицательной обратной связью, выполненной в виде переменного резистора, и выходом соединен с первым выводом катушки устройства возбуждения, с управляющим входом генератора и - через переменный резистор - со своим инвертирующим входом, при этом другой конец резистора и вторые выводы катушек датчика перемещений якоря и устройства возбуждения соединены с общей точкой, а участок якоря между катушкой устройства возбуждения и катушкой датчика перемещений якоря выполнен из немагнитного материала.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого сигнализатора; на фиг.2 - эпюры напряжений на отдельных блоках.
Вибрационный сигнализатор уровня сыпучих и жидких материалов содержит чувствительный элемент (щуп) 1, связанный с якорем 2, имеющим участок 3 из немагнитного материала, и устройство возбуждения 4 в виде катушки с ферромагнитным сердечником, а также датчик 5 перемещений якоря в виде катушки с ферромагнитным сердечником, генератор импульсов 6, последовательно соединенные усилитель 7, охваченный регулируемой отрицательной обратной связью, выполненной в виде резистора 8, и релейный блок 9.
Участок 3 из немагнитного материала якоря 2 расположен между катушкой устройства возбуждения и катушкой датчика перемещений якоря, он препятствует электромагнитной связи между катушками, обеспечивая защиту от высокочастотных колебаний в системе якорь-катушка-усилитель.
Первый вывод катушки датчика перемещений якоря подключен к неинвертирующему входу усилителя, усилитель выходом соединен с первым выводом катушки устройства возбуждения, с управляющим входом генератора и - через переменный резистор - со своим инвертирующим входом, другой конец резистора и вторые выводы катушек датчика перемещений якоря и устройства возбуждения соединены с общей точкой (позиция 10 на фиг.1).
Сигнализатор работает следующим образом.
Перед включением сигнализатора в работу производят его настройку при отсутствии контролируемого материала в емкости. Подают напряжение питания при отключенном генераторе 6. Резистором 8 устанавливают глубину отрицательной обратной связи усилителя 7 таким образом, чтобы автоколебания, которые появляются в системе якорь-катушки-усилитель из-за положительной электромеханической обратной связи, не возникали сами собой, а требовали дополнительного импульса запуска в виде механического толчка щупа или якоря. Включают генератор 6, который одним коротким импульсом, поданным на неинвертирующий вход усилителя 7, запускает систему якорь-катушки-усилитель в автоколебательный режим. При этом на выходе усилителя 7 появляется сигнал запрета работы генератора 6. При касании щупа 1, связанного с якорем 2, поверхности сыпучего материала или жидкости автоколебания в системе легко срываются, что регистрируется релейным блоком 9. Генератор 6 при этом запускается, но его редкие короткие одиночные импульсы релейный блок 9 не регистрирует как автоколебания в системе якорь-катушки-усилитель. При снижении уровня измеряемого материала щуп освобождается от материала и система переходит в автоколебательный режим от импульса запуска генератора 6. Так как автоколебания в системе не возникают автоматически, а требуют дополнительного стартового импульса, они легко прекращаются от небольшого касания щупа поверхности материала. На эпюре напряжений выхода усилителя 7 - U7 хорошо просматривается нарастающие по амплитуде автоколебания от небольшого импульса запуска генератора 6 - эпюра U6 и резкий их срыв при касании щупа поверхности материала, который отрабатывается релейным блоком 9 - эпюра U9.
Такое выполнение сигнализатора обеспечивает высокую точность его срабатывания по сравнению с известными устройствами и не требуют дополнительных электронных цепочек, благодаря чему упрощается его схема.
Вибрационный сигнализатор уровня сыпучих и жидких материалов, содержащий связанный с чувствительным элементом якорь и устройство возбуждения в виде катушки с ферромагнитным сердечником, датчик перемещений якоря, генератор импульсов и последовательно соединенные усилитель и релейный блок, отличающийся тем, что датчик перемещений якоря выполнен в виде катушки с ферромагнитным сердечником, первый вывод которой подключен к неинвертирующему входу усилителя, усилитель охвачен регулируемой отрицательной обратной связью, выполненной в виде переменного резистора, и выходом соединен с первым выводом катушки устройства возбуждения, с управляющим входом генератора и через переменный резистор со своим инвертирующим входом, при этом другой конец резистора и вторые выводы катушек датчика перемещений якоря и устройства возбуждения соединены с общей точкой, а участок якоря между катушкой устройства возбуждения и катушкой датчика перемещений якоря выполнен из немагнитного материала.
