SU1201686A1

SU1201686A1 - Емкостной измеритель уровн

Info

Publication number: SU1201686A1
Application number: SU843748218A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Аксенов; Тамара Владимировна Антонцева; Марина Ивановна Федорова
Priority date: 1984-06-04
Filing date: 1984-06-04
Publication date: 1985-12-30

Abstract

ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ, содержащий двухэлектродный датчик, св занный с высокочастотным генератором , преобразователь емкости в напр жение , подключенный к выходу датчика и выполненный в виде операционного усилител с звеном отрицательной обратной св зи, и детектор, св занный с выходом преобразовател . отличающийс тем, что, с целью повьшени точности при ди . станционном измерении, в него введено пороговое устройство, к одному входу которого относительно общей точки (корпуса) подключен выход операционного усилител , к другому источник опорного напр жени , его выход через детектор подключен к неинвертирующему входу усилител , а звено отрицательной обратной св зи выполнено в виде соединенных треугольником вук конденсаторов и резистора , перва вершина которого, образованна резистором и конденсатором , соединена с выходом операцион (Л ного усилител , втора , образованна резистором и другим конденсатором, соединена с его инвертирующим входом, а треть вершина, образованна двум конденсаторами, подключена к последовательно соединенным датчику и выходу генератора.

Description

Изобретение относитс к приборостроению , а именно устройствам контрол уровн , и может найти применение в различных отрасл х промьшшенности и энергетики.

Цель изобретени - повьшение точности при дистанционном измерении.

На фиг. 1 представлена структурна схема измерител ; на фиг. 2 эквивалентна схема преобразовател емкости в напр жение; на фиг. 3 форма сигнала на выходе преобразовател .ч

Емкостной измеритель уровн включает в себ (фиг. IT емкостной двухэлектррдный датчик 1, межэлектродна емкость которого Сд определ етс положением уровн , высокочастотный генератор 2, преобразователь 3 емкости в напр жение, выполненный на базе операционного усилител 3 с звеном отрицательной обратной св .зи З , пороговое устройство А и детектор 5, выходной сигнал которого U(n,,x вл етс одновременно выходным сигналом измерител .

Звено обратной св зи 3 усилител З выполнено в виде треугольника, образованного двум конденсаторами С и Ср и резистором R, причем одна вершина (R, С) соединена с выходом усилител , втора (R, Ср) с его инвертирующим входом, а между третьей вершиной (С, Ср) и общей точкой измерительной схемы (корпусом ) включены последовательно соедийенные датчик и выход генератора, их подключение к точке (С, Ср) осуществл етс экранированным кабелем, экран которого соедин етс с общей точкой схемы (корпусом).

Емкостной датчик 1 включает в себ измерительные электроды 1 и 1 , укрепленные параллельно, причем оди из электродов может быть заземлен, например, при контроле электропровод щей жидкости, когда сама жидкость выполн ет роль одного из электродов

В общем случае емкость датчика равна

(1)

СД САО+ЛС

-А

где Сдо - емкость датчика при отсутствии жидкости;

если погонные параметры датчика посто нны по всей высоте;

коэффициент пропорциональности , учитывающий размеры , выполнение и рассто ние между электродами. Дл обеспечени последовательного соединени , выхода генератора 2 с датчиками при заземлении одного из электродов датчика в него введен трансформатор 1 , первична обмотка которого включена между заземленным электродом и выходом генератора,

а вторична - между вторым электродом и общей точкой конденсаторов С и Ср звена обратной св зи.

На фиг. 2а приведена эквивалентна схема преобразовател 3 емкости

в напр жение с указанием включени дестабилизирующих емкостей линии св зи С и , причем одна из них включена между корпусом и общей точкой (с, Ср) а друга емкость С

.щунтирует выход генератора 2.

Операционный усилитель 3 преобразовател выпопн ет две функции усиление сигналов переменного тока, усиление посто нного напр жени .

Как усилитель посто нного тока он представл ет собой повторитель (фиг. 2в), у которого на неинвертирующий вход подаетс посто нное напр жение , а инвертирующий вход соединен с резистором R цепи отрицательной обратной св зи. При большом коэффициенте усилени на его входе и выходе одинаковое напр жение.

Как усилитель переменного тока ,он представл ет собой инвертирукщий усилитель, коэффициент усилени которого определ етс величиной.емкости датчика С, и параметрами звена обратной св зи. Амплитудное значение переменного напр жени на выходе преобразовател 3 равно

. СА

1

(2)

Щ Ur.«

,

RCCpuJ где С Ср+С +Сд+С; u)2Tf;

f - частота напр жени генератор - амплитуда напр жени генератора .

. Результирующее напр жение на выходе преобразовател 3 включает в себ посто нную и переменную составл ющие и равно

,и,.,§---.Ц--.

(3)

VDV ;

RiJCC При увеличении R и Ср RoCCp и выражение (3) приобретает вид СА с Данное условие выполнить несложно, так как конденсатор Ср вл етс разделительным и емкость может быт выбрана достаточно большой, сущест венно больше емкости кабел С . При выполнении- данного услови вых ное напр жение преобразовател опр дел етс соотношением Сд/С и не за висит от емкости кабел Ск . Емкость Скь шунтирует выход генера тора и при выполнении генератора в виде источника ЭДС не вли ет на точность измерени . Выходной сигнал преобразовател Uj поступает на вход порогового устройства 4, на другой вход котор го подаетс опорное напр жение Uon величина которого выбираетс равно Сдо гл« При на выходе порогового устройства по вл ютс импульсы напр жени (фиг. 3), которые детектируютс детектором 5. Напр жение на выходе детектора равно U,v (Uj-Uow )К5, где К5 - коэффициент передачи детектора . Напр жение с выхода детектора подаетс как сигнал обратной св зи на неинвертирующий вход усилител 3. При большом коэффициенте передачи К5 максимальное значение выходного сигнала преобразовател и, Up, §- и стремитс к величине и«п . С учетом выражени (5) выходное напр жение детектора равно дСд к. С I+KS Следовательно, выходной сигнал детект а пропорционален изменению емкости датчика, котора зависит от уровн , не зависит от емкости линии св зи при выполнении указанных условий , а вли ние нелинейности характеристики детектора существенно уменьшаетс , при нелинейность детектора вообще не сказываетс на точность измерени .

Claims

ЕМКОСТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ, содержащий двухэлектродный датчик, связанный с высокочастотным генератором, преобразователь емкости в напряжение, подключенный к выходу датчика и выполненный в виде операционного усилителя с звеном отрицательной обратной связи, и детектор, связанный с выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при дистанционном измерении, в него введено пороговое устройство, к одному входу которого относительно общей точки (корпуса) подключен выход операционного усилителя, к другому источник опорного напряжения, его выход через детектор подключен к неинвертирующему входу усилителя, а звено отрицательной обратной связи выполнено в виде соединенных треугольником двух конденсаторов и резистора, первая вершина которого, образованная резистором и конденсатором, соединена с выходом операционного усилителя, вторая, образованная резистором и другим конденсатором, соединена с его инвертирующим входом, а третья вершина, образованная двумя конденсаторами, подключена к последовательно соединенным датчику и выходу генератора.

п. SU 1201686