Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, и электропроводящей жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости, а также других величин, измеряемых с помощью емкостных , индуктивных или резистивных датчиков . Цель изобретения - повьпиение надежности регулятора путем его упрощения . Для этого в двухпозиционном регуляторе уровня раздела сред задатчики 2, 3 соответственно верхнего и нижнего уровней вьшолнены в виде дифференцирующих цепей с постоянным временем дифференцирования, а датчик 4 уровня вьшолнен в виде дифференцирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом . Генератор 1 линейно изменяющегося напряжения подключен выходом к входам задатчиков 2, 3 и датчика 4 соединенного выходом с одними входами компараторов 5, 6, другие входы которых соединены с выходами соответственно задатчиков 2, 3, а выходы компараторов 5, 6 соединены с соответствующими входами симметричного триггера 7, последовательно включенного с релейным элементом 8 и исполнительным механизмом 9. 2 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

504 G 05 D 9/12

4CPpp..;.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l3 "

Вййд .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4197275/24-24 (22) 16.02.87 .(46) 23.09.88. Бюл. Я 35 (7 1) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института металлофизики АН УССР (72) В.С. Ступак и О.M. Барабаш (53) 62.50 (088.8) (56) Функциональные устройства на микросхемах. / Под ред. В.З. Найдерова. M.: Радио и связь, 1985, с.131132 °

Алексенко А.Г., Коломбет =.À., Стародуб F.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. 2-е изд.

M.: Радио и связь, 1985, с. 150-163.

Авторское свидетельство СССР

И- 903817, кл. С 05 D 9/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

И 1265719, кл. G 05 D 9/12, 1985. (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, и злектропроводящей жидкости с возможностью независимой

ÄÄSUÄÄ 1425 15 А1 дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во всем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости, а также других величин, измеряемых с помощью емкостных, индуктивньм или резистивньм датчиков. Цель изобретения — повышение надежности регулятора путем его упрощения. Для этого в двухпоэиционном регуляторе уровня раздела сред задатчики 2, 3 соответственно верхнего и нижнего уровней выполнены в виде дифференцирующих цепей с постоянным временем дифференцирования, а датчик 4 уровня выполнен в виде дифференцирующей цепи, один иэ элементов которой является чувствительным элементом. Генератор 1 линейно изменяющегося напряжения подключен вьмодом к входам задатчиков 2, 3 и датчика 4 соединенного выходом с одними входами компараторов 5, 6, другие входы которых соединены с выходами соответственно задатчиков 2, 3, а выходы компараторов 5, 6 соединены с соответствующими входами симметричного триггера 7, последовательно включенного с релейным элементом 8 и исполнительным механизмом 9. 2 ил.

1425615

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в устройствах для поддержания между двумя заданными значениями уровня диэлектрической, в том числе криогенной, и электропроводящей жидкости с возможностью независимой дистанционной плавной или дискретной перестройки каждого из пределов во 10 врем диапазоне изменения уровня контролируемой жидкости, а также других в личин, измеряемых с помощью емкостнЫх, индуктивных или резистивных датчиков. 15

Цель изобретения — повышение надежности регулятора путем его упрощения.

На фиг. 1 показана структурная схема регулятора; на фиг. 2 — диаг- 20 р4ммы, поясняющие принцип работы.

Двухпозиционный регулятор уровня раздела саед содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, к выходу которого подключены задатчики

2 и 3 соответственно верхнего и нижнего уровней, выполненные в виде дифференцирующих цепей с постоянным временем дифференцирования, и датчик

4 уровня, выполненный в виде диффе- 30

Ренцирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, компараторы 5 и 6, к первым входам которых подключен выход датчика 4 уровня, а к вторым входам — выходы задатчиков 2 и 3 соответственно верхнего и нижнего уровней, последов4тельно соединенные симметричный триггер 7, репейный элемент 8 и испс(лнительный механизм 9, причем вы- 40 ход компаратора 5 подключен к первому входу симметричного триггера 7, а выход компаратора 6 — к его второму вх оду.

Генератор 1.может быть реализован на основе интегрального. таймера.

Задатчики 2 и 3 верхнего и нижнего уровня можно выполнить на основе днфференцирующих RC-цепей, а датчик

4 уровня в зависимости от типа датчика - на основе дифференцирующей ВХ50 цепи или КС-цепи.

В качестве компараторов 5 и 6 можно применить компараторы с гистерезисом с защитой их входов от отрицательных выбросов напряжения при помощи диодов.

Симметричный триггер 7 представляет собой асинхронный RS-триггер.

U t

U ьь! х (Ф.1 и на выходе цепи напряжение равно

Ц /

U ю (1 1 с ) ььп (t) т и где Ц вЂ” максимальная амплитуда импульса;

/ — постоянная времени дифференцирующей цепи; — длительность импупьса, Очевидно, что при t »i, 1 (< 1 это выражение принимает вид

Uei

11ьых(Ц =

4 (2) т.е. амплитуда напряжения на выходе определяется значением постоянной времени дифференцирующей цепи (на фиг. 2 показано без отрицательных выбросов, поскольку последние убираются защитными диодами «а входах компараторов 5 и 6).

Таким образом, в данном случае применение параметров датчиков, зависящих от регулируемого параметра, например, уровня жидкости (изменение сопротивления, емкости или индуктивности), позволяет получить амплитуду

В качестве релейного элемента 8 можно применить любое реле с соответствующим напряжением и током срабатывания, имеющее коммутационную группу с замыкающими контактами, Выбор исполнительного механизма 9 определяется функциональным назначением регулятора. Например, в случае регулирования уровня криогенных жидкостей им может быть электронагреватель, помещенный в сосуд Дьюара с хладагентом, и электромагнитный клапан, служащий для сброса давления паров хладагента в атмосферу.

Выполнение датчика 4 уровня в виде дифференцирующей цепи позволяет, как и в известном регуляторе, применять как емкостной и индуктивный, так и резистивный датчики, параметры которых, зависящие от регулируемого параметра, могут изменяться в широких пределах, изменяя постоянную времени дифференцирующей цепи, и, кроме того, значительно проще сформировать сигналы управления. При прохождении через дифференцирующую цепь импульса линейно нарастающего напряжения

142561 (3) Ущэ U 7 а компаратора 6 — формирование выход- 50 ного уровня "Лог.О" при уровне жидкости, находящейся ниже нижнего предела регулирования, т.е. в данном случае при (4) Пул Uma

Поскольку в момент времени t при пустом сосуде условие (4) выполняетвыходного напряжения, прямо зависящую от величины регулируемого уровня.

Регулятор уровня, например, криогенной жидкости и пара с резистивным чувствительным элементом в качестве. датчика уровня, выполненного в виде намотанной на стержень проволоки с высоким ТКС, работает следующим образом. 10

При подаче питания на регулятор на выходе триггера 7 устанавливается низкий уровень напряжения — "Лог.О" (устройство, формирующее напряжение начальной установки триггера, не показано). В момент времени t генератор 1 начинает генерировать импульс линейно нарастающего напряжения длительностью t„, который через дифференцирующие цепи задатчиков 2 и 3 20 и датчика 4 поступает на входы компараторов 5 и 6 с амплитудой, определяемой постоянной времени этих цепей.

Поскольку при пустом сосуде сопротивление проволоки чувствительного эле- 25 мента максимально, постоянная времени дифференцирующей цепи датчика 4 максимальна и согласно формуле (2) значение амплитуды У выходного импульса датчика 4 уровня максимально 30 (фиг. 2, U t, — й. ) . Постоянные времени дифференцирующих цепей задатчиков 2 и 3 выбраны таким образом, что значение напряжения на выходе дифференцирующей цепи задатчика 2 U 35 соответствует достижению уровня криогенной жидкости верхнего предела регулирования, значение напряжения на выходе дифференцирующей цепи задатчика 3 соответствует достижению уровня криогенной жидкости нижнего предела регулирования. Назначение компаратора 5 — формирование выходного уровня

"Лог.О" при превышении уровня жидкости верхнего предела регулирования, 45 т.е. в данном случае при

4 ся, то поступивший с выхода компаратора 6 уровень "Лог.О" на вход триггера 7 опрокидывает последний и устанавливает на его выходе высокий урсвень напряжения — "Лог.1" (фиг.2, F,, F, t ), в результате чего срабатывает релейный элемент 8 и исполнительный механизм 9 начинает подачу жидкости в сосуд (в случае применения в качестве последней хладагента релейный элемент замыкает цепь электромеханического клапана и включает нагреватель, в результате чего давление криогенной жидкости в сосуде Дьюара повьшгается и она начинает поступать в сосуд). По мере повышения уровня жидкости сопротивление датчика падает, уменьшая тем самым постоянную времени дифференцирующей цепи датчика 4 и значение его выходного напряжения U . В интервале времени С4- t< когда уровень жидкости находится между пределами регулирования, условия (3) и (4) не выполняются, на выходах компараторов 5 и 6 сформированы уровни "Лог.1", не изменяющие состояния триггера 7, и жидкость продолжает поступать в сосуд. Превышение уровня жидкости в момент времени верхнего уровня регулирования приводит к такому уменьшению постоянной времени Г, что в момент времени t выходной уровень "Лог.О" компаратора 6 опрокидывает триггер 7 в нулевое состояние, в результате чего релейный элемент 8 отключает исполнительный механизм 9 и подача жидкости прекращается (фиг.2, Е E» tz tq)

По мере испарения хладагента и снижения его уровня постоянная времени дифференцирующей цепи датчика 4 возрастает, увеличивая тем самым значение U, в результате чего условия (3) и (4) не нарушаются и состояние триггера 7 не меняется до момента снижения уровня жидкости до нижнего предела регулирования, при котором выполняется условие (4) и начинают повторяться описанные операции, приводящие к подаче жидкости в сосуд.

В случае применения датчиков, параметры которых увеличиваются по мере повышения уровня, например, емкостных для диэлектрических жидкостей, необходимо лишь настроить компараторы 5 и 6 таким образом, чтобы их выходные уровни "Лог.О" появлялись в случае выполнения условий U > И

14256

20 изобретения формула

Составитель В. Прямицын

Техред А.Кравчук

Корректор И. Муска

Редактор Н. Тупица

Заказ ч767/44 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 для компаратора 5 и U с U для ком" паратора 6, поскольку в данном случае U U . В остальном работа pel711 3Ъ) гулятора не отличается от описанной для резистивного датчика.

Таким образом, как и в известном

:устройстве регулятор позволяет peryФ лировать уровень между двумя заданны ми предельными значениями — верхним 10 ! и нижним, определяемыми соответствен но постоянными времени дифференцирующих цепей 2 и 3, которые легко пере-! страивать изменением номиналов элемен1

1ов цепей, плавно или дискретно во всем диапазоне возможного изменения

Уровня жидкости в сосуде, при испольвовании емкостных резистивных и индуктивных датчиков.

Двухпозиционный регулятор уровня раздела сред, содержащий датчик уров15 б ня и задатчики верхнего и нижнего уровней, подключенные входами к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, последовательно соединен-. ные симметричный триггер, репейный элемент и исполнительный механизм, а также два компаратора, подключенные выходами к соответствующим входам . симметричного триггера, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора путем его упрощения, задатчики верхнего и нижнего уровней выполнены в виде дифференцируюших цепей с постоянным временем дифференцирования, а датчик уровня выполнен в виде дифференцирующей цепи, один из элементов которой является чувствительным элементом, и подключен выходом к первым входам первого и второго компараторов, вторые входы которых соединены с выходами задатчиков соответственно верхнего и нижнего уровней.