Помехоустойчивый сигнализатор предельных сопротивлений

Полезная модель относится к сигнализатору предельных сопротивлений, который состоит из последовательно включенных: генератора 1, токоограничивающего сопротивления 2, линии связи 3, датчика уровня жидкости 4, усилителя 5, набора компараторов 8, отличающийся тем, что с целью увеличения точности измерения при воздействии асинхронных помех между выходом усилителя 5 и входом набора компараторов 8 включен электронный ключ 10, управляемый схемой управления 9, вход которой подключен к выходу генератора 1 и образующий таким образом синхронный детектор; с целью увеличения точности измерения при использовании длинной линии связи синхронный детектор управляется импульсами, длительность которых меньше полупериода напряжения генератора 1 на время переходных процессов в линии связи.

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности к приборам контроля и может быть использована для сигнализации уровня электропроводных жидкостей в сосудах, например, в сигнализаторах предельных сопротивлений атомных электростанций.

Известны сигнализаторы уровня электропроводных жидкостей в сосудах, содержащие контактный датчик, источник постоянного тока, ограничительное сопротивление и схему обработки сигнала, включающую в себя фильтры нижних частот, усилители, исполнительное реле и схема его управления. [1, 2]. Недостатком таких сигнализаторов является то, что через контактный датчик при наличии уровня проводящей жидкости протекает постоянный ток, что приводит к разрушению датчика в процессе эксплуатации, вследствие электрокоррозии, а также снижению точности измерения вследствие появления электрохимической разности потенциалов между контактами датчика.

Известен также сигнализатор уровня электропроводной среды [3], в котором на контактный датчик подается переменный ток, который затем выпрямляется пиковым детектором. В этом патенте устранены недостатки первых двух патентов, но в случае, когда контактный датчик и сигнализатор разнесены на значительное расстояние и связаны электрическим кабелем, возникают ошибки, вследствие наличия емкости кабеля и возможных помех, например «наводок» сети 50 Гц.

Прототипом изобретения является «Сигнализатор предельных сопротивлений СПРС-2И» еФ2.838.001 [4]. Недостатком этого устройства так же, как и предыдущего, является низкая помехоустойчивость.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1.

Недостатком известного устройства (прототипа) является чувствительность к помехам и дополнительная погрешность при работе с длинными кабельными линиями связи сигнализатора с датчиком.

Погрешность измерений особенно значительна в случае работы датчика в высокоомной среде.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости измерения при воздействии несинфазных помех и снижение погрешности измерения при работе с длинными кабельными линиями связи.

Указанные цели достигаются следующим образом. Повышение помехоустойчивости измерения достигается введением синхронного детектора с большой постоянной времени, значительно превышающей период помехи. В отличие от прототипа, в котором детектирование осуществляется пиковым детектором, в изобретении детектирование осуществляется синхронным детектором.

Принципиальное отличие синхронного детектора от пикового в данном применении заключается в том, что в синхронном детекторе электронный ключ подсоединяет накопительную цепь, например, RC-цепь к источнику сигнала в течение положительного полупериода сигнала Т/2 и в течение времени накопления =nТ/2 происходит усреднение сигнала. Увеличение отношения сигнал/помеха составляет

К=/Тп,

здесь Тп - период повторения помехи.

В пиковом детекторе накопительная цепь, например, RC-цепь, подсоединяется к источнику сигнала только в моменты, когда напряжение источника сигнала превышает напряжение на накопителе, поэтому суммарное время накопления значительно меньше.

Увеличение точности измерения при работе на емкостную нагрузку (работа с длинными кабелями связи) достигается снижением частоты измеряемого сигнала и специальным временным стробированием и объясняется далее в описании реализации изобретения.

На фиг.1 изображена функциональная схема прототипа. На фиг.1 обозначены

1 - генератор напряжения,

2 - ограничительный резистор,

3 - линия связи,

4 - датчик уровня жидкости,

5 - усилитель,

6 - диод,

7 - RC - цепь

8 - набор компараторов.

На фиг.2 изображена функциональная схема полезной модели. На фиг2 обозначены:

1 - генератор напряжения,

2 - ограничительный резистор,

3 - линия связи,

4 - датчик уровня жидкости,

5 - усилитель,

7 - RC - цепь,

8 - набор компараторов,

9 - формирователь импульсов управления синхронным детектором,

10 - электронный ключ.

На фиг.3 изображены временные диаграммы работы СПРС.

На фиг.3а показан сигнал на выходе генератора напряжения 1;

на фиг.3б показан сигнал с выхода резистивного датчика уровня жидкости 4 при длинной линии связи;

на фиг.3с показан сигнал управления ключом 10.

Генератор 1 формирует прямоугольные импульсы, типа меандр, показанные на фиг.3а. Генератор 1 соединен с измеряемым сопротивлением Rизм через токоограничивающий резистор 2 (R1) и линию связи 3. Вход линии связи соединен со входом усилителя 4. Выход усилителя 4 соединен с электронным ключом 10, после которого установлена накопительная ячейка 7, выполненная, например, в виде RC - цепи. Управляемый вход электронного ключа соединен с выходом схемы управления 9. Вход схемы управления 9 соединен с выходом генератора 1. Выход синхронного детектора соединен со входами набора компараторов 8.

Генератор 1 может быть реализован в виде микросхемы, например, М1006ВИ1. Частота генератора 1 выбирается достаточно низкой, чтобы снизить влияние емкости линии связи. Ключ 10 и схема его управления 9 могут быть реализованы в виде микросхемы - оптрона.

Влияние на точность измерения переходных процессов в линии связи 3 устраняется специальным алгоритмом процесса измерения, в котором подключение синхронного детектора производится перед окончанием интервала измерения канала, как показано на фиг.3с. При этом на RC - цепи синхронного детектора происходит накопление (усреднение) результата измерения.

Библиография

1 Патент РФ 2057297 G01F 23/24

2 Патент РФ 2057298 G01F 23/24

3 Патент РФ 2002212 G01F 23/24

4 «Сигнализатор предельных сопротивлений СПРС-2И» еФ2.838.001.

Сигнализатор предельных сопротивлений, состоящий из генератора 1, токоограничивающего сопротивления 2, линии связи 3, датчика уровня жидкости 4, усилителя 5, набора компараторов 8, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения при воздействии асинхронных помех между выходом усилителя 5 и входом набора компараторов 8, включен электронный ключ 10, управляемый схемой управления 9, вход которой подключен к выходу генератора 1; с целью увеличения точности измерения при использовании длинной линии связи синхронный детектор управляется импульсами, длительность которых меньше полупериода напряжения генератора 1 на время переходных процессов в линии связи.