Измеритель уровня жидкости

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт экспериментальной ботаники имени В.Ф.Купревича Национальной академии наук Беларуси Республиканское унитарное предприятие Приборостроительный завод ОПТРОН(72) Авторы Пугачевский Александр Викторович Янкевич Николай Григорьевич Кухарчик Иван Иванович Григорьев Анатолий Федорович Филиппов Игорь Михайлович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт экспериментальной ботаники имени В.Ф.Купревича Национальной академии наук Беларуси Республиканское унитарное предприятие Приборостроительный завод ОПТРОН(57) Измеритель уровня жидкости, содержащий емкостной датчик, источник стабилизированного питания, отличающийся тем, что дополнительно содержит генератор стабильных по частоте и напряжению высокочастотных колебаний, соединенный с трансформатором тока, связанным с усилителем напряжения высокой частоты, который соединен с преобразователем высокочастотного напряжения, причем емкостной датчик выполнен в виде одного электрода, соединенного с трансформатором тока, а источник стабилизированного питания соединен с генератором стабильных высокочастотных колебаний, с усилителем напряжения высокой частоты и с преобразователем высокочастотного напряжения, соединенного с сигнальным пороговым устройством, соединенного с блоком сигнализации.(56) 1. Патент 2124702, МПК 601 23/16, 1999. 2. Патент 2000551, МПК 501 23/26, 1993. 3. А.с.1695139, МПК 501 23/26, 1991. 4. Патент 2054633, МПК 601 23/26, 1996. 5. Патентна полезную модель 2288, МПК 701 23/24, 2005 (прототип). 71862011.04.30 Полезная модель относится к приборостроению и предназначена для измерения уровней различных жидкостей. Известно устройство для измерения уровня воды в водохранилищах, реках и наблюдательных скважинах грунтовых и подземных вод, а также уровня воды в больших резервуарах, которое содержит три барботажные трубки, источник сжатого газа, три вентиля. В буферной емкости установлен датчик температуры воды, который соединен с входом вычислительно-управляющего блока 1. Это устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что не может передать показание уровня воды на расстоянии на центральный пульт, т.к. в устройстве нет преобразователя величины уровня воды в электросигнал. Этот недостаток устранен в емкостном уровнемере, содержащем усилитель, выполненный на КМОП-транзисторе, два резистора, генератор, емкостной датчик, выполненный в виде двух электродов, ключ, выполненный на КМОП-транзисторе, экранированную линию связи 2. Однако этот уровнемер обладает емкостным датчиком, выполненным в виде двух электродов, что приводит к сравнительно большим погрешностям и сложности установки датчиков. Известен емкостной компенсационный уровнемер, содержащий измерительный и компенсационный датчик, генератор, два преобразователя емкости в напряжение, каждый из которых включает в себя операционный усилитель и конденсатор, две схемы вычитания, два регулятора масштаба и индикатор, причем в него введены два делителя напряжения, два преобразователя напряжения в частоту и делитель частот 3. Известен емкостной уровнемер, состоящий из последовательно включенных мультивибратора, первого дифференциатора, операционного усилителя, фазочувствительного выпрямителя и порогового устройства, элемента смещения, стабилизированного источника двухполярного питания 4. Вышеперечисленные емкостные измерители уровня жидкости имеют емкостной датчик, выполненный в виде двух электродов, что создает определенные трудности в изготовлении, а схема преобразователя показателя емкости в показатель напряжения технически сравнительно сложна. Известен также измеритель уровня жидкости, содержащий двухэлектродный емкостной датчик с внешним и внутренним электродами, электрически связанными с электронной схемой, включающий стабилизированный источник питания, усилитель, генератор,тригер, причем емкостной датчик выполнен в виде коаксильного конденсатора, внутренний электрод которого выполнен трубчатым, смонтирован внутри фторопластового щупа и подсоединен на вход дополнительно введенного в схему фазового компаратера, выход которого подсоединен на вход тригера, а выход последнего соединен с входом дополнительного тригера, снабженного линией задержки и содержащего два выхода - прямой и инверсионный, которые соединены с транзисторным ключом, выполненным с возможностью выполнения операции включения или выключения, при этом электронная схема выполнена на цифровой интегральной микросхеме 5. Этот емкостной измеритель уровня жидкости способен измерять уровень не во всех группах жидкостей. Так, например, в керосине, у которого диэлектрическая проницаемость значительно ниже, чем у воды, этот измеритель не может достоверно определить уровень жидкости керосина, т.к. в керосине емкость зависит от окружающего пространства. Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции, создание измерителя уровня, позволяющего измерить уровень в любых жидкостях. Поставленная задача достигается тем, что измеритель уровня жидкости, содержащий емкостной датчик, источник стабилизированного питания, дополнительно содержит генератор стабильных по частоте и напряжению высокочастотных колебаний, соединенный с трансформатором тока, связанный с усилителем напряжения высокой частоты, который 2 71862011.04.30 соединен с преобразователем высокочастотного напряжения, причем емкостной датчик выполнен в виде одного электрода, соединенного с трансформатором тока, а источник стабилизированного питания соединен с генератором стабильных высокочастотных колебаний и с усилителем напряжения высокой частоты, и с преобразователем высокочастотного напряжения, соединенного с сигнальным пороговым устройством, соединенного с блоком сигнализации. Заявляемая полезная модель - измеритель уровня жидкости - изображена в виде блоксхемы на фигуре, где генератор стабильных высокочастотных колебаний 1 соединен с трансформатором тока 2, который связан с емкостным датчиком, выполненным в виде одного электрода 3. Трансформатор тока 2 соединен с усилителем напряжения высокой частоты 4, который соединен с преобразователем 5 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение. Для питания узлов измерителя уровня жидкости имеется блок источника стабилизированного питания 6, соединенный с генератором стабильных высокочастотных колебаний 1, а также соединен с усилителем напряжения высокой частоты 4 и соединен с преобразователем 5 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение. Измеритель уровня жидкости снабжен контактом заземления 7. Сигнальное пороговое устройство 8, которое соединено как с преобразователем 5 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, так и соединено с блоком сигнализации 9, содержит звуковой или световой излучатель (на фигуре не показан). Наличие в схеме измерителя уровня жидкости генератора стабильных высокочастотных колебаний 1 упрощает систему измерительных электродов и позволяет емкостной датчик выполнить в виде единого электрода 3, что способствует с наличием трансформатора тока 2 реализации нового способа измерения уровня жидкости. В то же время наличие в схеме усилителя напряжения высокой частоты 4, связанного в определенной последовательности с другими заявленными элементами схемы, способствует измерению напряжения, которое пропорционально емкости измерительного электрода 3, что позволяет измерять уровень жидкости одним электродом, что упрощает конструкцию. Наличие преобразователя 5 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение позволяет производить индикацию напряжения. Заявляемый измеритель уровня жидкости работает следующим образом. Для измерения уровня жидкости, например грунтовых вод, опускаем емкостной датчик, выполненный в виде электрода 3, в измеряемую жидкость (на чертеже не показано). Включаем блок источника стабилизированного питания 6, измеряем любым способом,например вольтметром, напряжение, выходящее из преобразователя 5 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, величина которого будет прямо пропорцианальна уровню жидкости. Например, если напряжение, выходящее из преобразователя 5, равно 10 вольт, то уровень жидкости равен 10 м. Сигнальное пороговое устройство 8 подает электрический сигнал в блок сигнализации 9, который дает информацию о том, что уровень жидкости превысил допустимый предел. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3