Регулятор уровня электропроводных сред

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Соцмапмстмческмк

Республик (iii 940138 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)»» «o 25.12.80 (21) 3223623/18-24 с присоединением заявки М (23) Нриорнтет (5l)M. Кл.

6 05 0 9/12

3Ъеударстаенный квинтет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.06 82. Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 30.06.82 (53) УД К681. 128..62(088.8) (72) Авторы изобретения

Н.Н.Арасланов, Н.Н.Ильин и Е. В.Кутуков

Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-. конструкторский институт торгового машиностроения (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ СРЕД

Изобретение относится к автоматике и предназначено для контроля и регулирования уровня воды в водонагревателе, например, посудомоечной машины.

Известен регулятор уровня электропроводных сред, содержащий трехэлектродный датчик уровней, задатчик и -мостовую схему сравнения. Одна точка диагонали места является средней точкой резисторных плеч моста, а другая сбединена со средним электродом датчика (1 ).

Недостатком указанного устройства является то, что чувствительность его падает по мере образования накипи на электродах, и устройство не может отличить сопротивление слоя накипи .на электродах при покрытии их водой от сопротивления паров кипящей воды при отсутствии воды между электродами, так как эти сопротивления одного порядка.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор уровня электропроводных сред, содержащий датчики уровней с электродами, один из которых соединен с источником питания, а два других через резисторы, образующие делитель напряжения, подключены к входам усилителя, -связанного с исполнительным элементом. Регулятор содер. жит также пороговое устройство на тиратронах, релаксационный генератор и RC-контуры (23.

Недостатком известного устройства является то, что его чувствительность (и коэффициент передачи) падает по мере образования накипи на электродах, величина сопротивления которой постепенно нарастает со временем от

2о 0 до 100 кОм и выше. Кроме того, при понижении уровня воды в условиях ,парообразования сопротивление паров кипящей воды между электродами может меняться от 10 кОм (при интенсивном 13 1 ндк 8,9

К= = 1

1 а+ "нак ч 8

1 как вя 1 И(В т 81

3 9401 парообразовании) до !00 кОм и выше (при менее интенсивном парообразовании). При этом известное устройство не может отличить сопротивление слоя накипи при покрытии электродов водой от сопротивления паров кипящей воды при наличии или отсутствии накипи на электродах. Указанный недостаток приводит к ненадежной работе регулятора, что может привести к 1О аварии.

Цель изобретения — повышение надежности работы регулятора в условиях парообразования и отложения накипи на электродах. 15

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем датчик уровня с тремя электродами, первый из которых подключен через резистор к источнику питания, второй -- к входу усилителя, выход которого связан с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом задатчика, а выход компаратора подключен к входу исполнительного элемента, третий электрод через резистор связан с выходом усилителя.

На чертеже показана схема регулятора.

Регулятор уровня электропроводных сред, например воды, содержит источник 1 питания, датчик Z уровня, операционный усилитель 3, задатчик 4, компаратор 5 и исполнительный элемент 6. Датчик 2 уровня представляет собой электроды 7-9, размещенные на соответствующих уровнях в емкости 10, заполненной водой. В нижней части емкости 10 размещен электронагреватель 11. Электрод 7 ао через резистор 12 подключен к источнику 1 питания. Электрод 8 через резистор 13 подключен к выходу 14 операционного усилителя 3. Электрод

9 подключен непосредственно к потен- 45 циальному инвертирующему входу 15 усилителя 3. Входное сопротивление усилителя 3 значительно превышает величину сопротивления воды между электродами 8 и 9. В качестве операционного усилителя может быть использован, микроэлементный усилитель с полевым транзистором.

Устройство работает следующим образом..

При пол ност ью за полне н ной водой емкости 10 все три электрода датчика 2 покрыты водой. Напряжение от

38

4 источника 1 питания через резистор

12 и сопротивление воды между электродами поступает на потенциальный и инвертирующий вход 15 операционного усилителя 3. Напряжение отрицательной обратной связи с выхода 14 операционного усилителя 3 через резистор

13, сопротивление воды между электродами 8 и 9, слой накипи поступает на потенциальный инвертирующий вход

15 усилителя 3. Таким образом, сравнение входного сигнала от источника питания и противоположного ему по знаку сигнала обратной связи происходит .на электроде 8.

Если учесть, что сопротивление резисторов 12 и 13 (величина которых больше или равна 100 кОм) много больше сопротивления воды межэлектродного пространства (порядка несколько сотен Ом), то передаточный коэффициент К операционного усилителя 3 с потенциальным входом (сопротивление входа несколько мОм) определяется как отношение сопротивлений резистора 12 К „ и резистааа 13 R<> т.ет K= =1 паи

К„дВ„,!.

По мере отложения накипи на электродах сопротивление между ними увеличивается, так как кроме сопротивления воды в него входит сопротивление слоя накипи. Но передаточный коэффициент операционного усилителя 3 не изменяется. Действительно, где R - сопротивление слоя накипи на электродах 8 и 9;

К„с к z - сопротивление слоя накипи на электродах 7 и 8.

Напряжение с выхода 14 операционного усилителя 3 при его коэффициенте передачи равном 1 поступает на вход компаратора 5, на второй вход которого подается равное ему и противоположное по знаку напряжение с задатчика 4. Таким образом, напряже" ние на выходе компаратора 5 и на входе исполнительного элемента 6 при покрытии электродов водой равно нулю как при наличии слоя накипи на электродах, так и при отсутствии н.а кипи.

5 9

При понижении уровня воды в емкости 1 до среднего электрода 8 сопротивление между электродами 7 и 8 резко возрастает, коэффициент передачи и напряжение на выходе операционного усилителя 3 уменьшаются и на вход исполнительного элемента

6 подается сигнал, равный разности сигналов с задатчика 4 и с выхода операционного усилителя 3. Исполнительный элемент 6 срабатывает на подачу воды в емкость 10. Действительно, коэффициент передачи усилителя 3 для этого случая уменьшается

40138 6 передаточный коэффициент при образовании слоя накипи на электродах и отличает сопротивления слоя накипи, появляющейся на электродах, в процессе эксплуатации. Этим обеспечивается высокая надежность работы регулятора в условиях парообразования и отложения накипи на электродах. При использовании предлагаемого регулятора уровня в посудомоечной машине в условиях длительной эксплуатации уменьшаются затраты на ремонт машины, вызванные не. надежной работой регулятора. ае+QHdK 9119 с 1 г

R„g+R сцс 1,6+ le где R - сопротивление паров между 20 т,6 электродами 7 и 8.

Исполнительный элемент 6 срабатывает на подачу воды в емкость 10.

8 случае наличия паров по той или иной причине между тремя элек- 2s тродами 7-9 передаточный коэффици-ент усилителя 3 также меньше единицы. Действительно, включение последовательно потенциальному входу операционного усилителя 3, имеющего со- щ противление несколько десятков мОм, сопроти.вления паров между электродами 8 и 9 (порядка 100 кОм) не влияет на коэффициент передачи. Испол" нительный элемент 6, как и в предыдущем случае, срабатывает на подачу воды в емкость 10.

Таким образом, предлагаемая схема регулятора электропроводных сред позволяет сохранять постоянным его

Формула изобретения

Регулятор уровня электропроводных сред, содержащий датчик уровня с тремя электродами, первый из которых подключен через резистор к источнику питания, второй - к входу усилителя, выход которого связан с одним из входов компаратора, другой вход которого соединен с выходом задатчика, а выход компаратора подключен к входу исполнительного элемента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в нем третий электрод через резистор связан с выходом усилителя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент США N 4056978, кл. G 05 D 9/12, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР 517007, кл. G 05 D 9/ l2, 1974 (прототип).

940138

Составитель Т.Озерова

Техред Ж.Кастелевич Корректор A.Гриценко

Редактор С.Крупенина а

Заказ

9 Тираж 91 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,