ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к индикаторам (детекторам) уровня различных сред, а именно к емкостным датчикам уровня раздела сред, включающим корпус датчика, имеющий соединительные провода и расположенные в корпусе электроды конденсатора, при этом корпус датчика выполнен в виде герметичной защитной оболочки, в полости которой расположены элементы датчика, и может быть использована для измерения уровня различных жидких сред, например: масло, нефтепродукты, вода, жир, сточные воды, или других сред, например зерно, песок.
В данном описании и в формуле встречаются пространственные термины «верхний» и «нижний», которые везде использованы для упрощения понимания конструкции, и служат исключительно для целей обозначения некоторых деталей, а не их пространственной ориентации. Пространственная ориентация действительно совпадает с этими терминами при расположении устройства параллельно силе тяжести, когда оно находится в рабочем установленном состоянии. Но очевидно, что вне рабочего состояния, например во время хранения или транспортировки, указанные детали могут быть ориентированы произвольно.
В качестве среды может быть жидкая, сыпучая, газообразная среда. Соответственно, под разделом сред имеются в виду различные случаи соприкосновений различных сред: жидкость-газ, сыпучий материал-газ, жидкости с разными свойствами – нефть и вода и т.д.
Уровень техники
Уровень жидкой или сыпучей среды измеряется чаще всего поплавковыми датчиками, основу работы которых составляет токопроводящий шарик, который, перемещаясь под воздействием изменения уровня жидкой среды, замыкает контакты. Но такая конструкция имеет невысокую надежность работы – механические перемещения могут быть затруднены возможным залипанием шарика в одном из положений.
Этого недостатка лишены емкостные датчики уровня раздела сред, которые представляют собой развернутые пластины конденсатора, чувствительные к изменению токопроводимости окружающей среды. Как только около датчика появляется среда, на которую настроен датчик (например, жидкость) или меняются свойства среды вокруг датчика, это изменяет диэлектрическую проницаемость среды, что меняет емкость конденсатора. Особенно удобно использовать такие емкостные датчики уровня жидких или сыпучих сред для измерения уровня агрессивных сред, поскольку датчик может проводить измерение через стенку емкости, в которой находится измеряемая среда, при условии, что емкость изготовлена из полиэтилена или полипропилена. Такой способ монтажа снижает контакт датчика с агрессивной жидкостью. Также при установке датчика в отверстие в стенку емкости химическая стойкость датчика к измеряемой агрессивной среде определяется химической стойкостью герметичной оболочки корпуса, выполненной из технического полимера.
Так известен из уровня техники емкостный датчик уровня раздела сред, включающий корпус датчика, имеющий соединительные провода и расположенные в корпусе электроды конденсатора, при этом корпус датчика выполнен в виде герметичной защитной оболочки, в полости которой расположены элементы датчика, см. описание к полезной модели РФ № 152828, опубликовано в 2015 году.
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является невозможность удаленной и повторной перенастройки параметров срабатывания датчика в разных средах, связанная с тем, что для обеспечения герметичности все элементы датчика, включая переменный резистор, которым осуществляется настройка датчика на определенную среду, заливаются затвердевающим составом, обеспечивающим герметичность, вследствие чего дальнейшая настройка датчика невозможна, а именно по причине невозможности получить доступ к регулировочному резистору. Соответственно, при монтаже любого оборудования, включающего такие датчики, необходимо иметь набор различных датчиков, каждый из которых настроен на срабатывание на определенную среду. Действительно, калибровка емкостных датчиков, срабатывающих при изменении среды воздух-масло отличается от калибровки емкостных датчиков, срабатывающих при изменении среды воздух-сточные воды (воздух-тосол, воздух - нефтепродукты и т.д.)
Раскрытие полезной модели
Опирающаяся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить емкостный датчик уровня раздела сред, включающий корпус датчика, имеющий соединительные провода и расположенные в корпусе электроды конденсатора, при этом корпус датчика выполнен в виде герметичной защитной оболочки, в полости которой расположены элементы датчика, позволяющий как минимум сгладить, по меньшей мере, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить возможность удаленной перенастройки параметров срабатывания датчика в разных средах, что и является технической задачей предлагаемой полезной модели.
Для достижения этой цели электроды конденсатора соединены с микропроцессором, имеющим энергонезависимый модуль хранения базы данных, причем соединительные провода датчика являются также информационным кабелем, по которому происходит калибровка и настройка/перенастройка датчика.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность удаленного управления настройками емкостного датчика с возможностью изменения настроек его работы, калибровки на срабатывание на контакт с другой средой и запоминание новых настроек в энергонезависимом модуле хранения базы данных настроек датчика.
Микропроцессор выполнен с возможностью работы в режиме калибровки датчика. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность ввода новых параметров работы датчика неограниченное количество раз, даже после установки датчика в рабочее положение. Кроме того, микропроцессор выполнен с возможностью работы в режиме измерения датчиком изменения параметров среды. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность измерения датчиком параметров среды.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором микропроцессор имеет модуль переключения параметров работы между режимом калибровки и режимом измерений. Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность переключения параметров работы между режимом калибровки и режимом измерений.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- фигура 1 схематично изображает функциональную схему емкостного датчика уровня раздела сред согласно полезной модели.
- фигура 2 показывает этапы работы емкостного датчика уровня раздела сред согласно полезной модели.
Согласно фигуре 1 емкостный датчик уровня раздела сред включает корпус датчика, и расположенные в нем электроды конденсатора 2, соединенные с микропроцессором 6, который в свою очередь электрически связан с соединительными проводами 3, при этом корпус датчика выполнен в виде герметичной защитной оболочки 4, в полости 5 которой расположены элементы датчика.
Электроды 2 конденсатора соединены с микропроцессором 6, имеющим энергонезависимый модуль 61 хранения базы данных, причем соединительные провода 3 являются также информационным кабелем.
Микропроцессор 6 имеет модуль 62 переключения параметров работы между режимом калибровки и режимом измерений.
Герметичная защитная оболочка 4 может быть выполнена из полимера, устойчивого к воздействию агрессивных сред, в качестве которого используется полиуретан.
Герметичную защитную оболочку дополнительно заливают затвердевающим компаундом 7.
Соединительные провода 3 преимущественно покрыты защитным слоем 71, который также может быть выполнен из материала, устойчивого к воздействию агрессивных сред, так как датчик может использоваться в общем для измерения уровня в различных отопительных, очистных и производственных системах.
Датчик может располагаться в резервуаре 8.
Жидкость на фигуре 1 обозначена как 9. Буквой g обозначено направление силы тяжести.
Осуществление полезной модели
Емкостный датчик уровня раздела сред работает следующим образом. Приводится пример функционирования полезной модели, который является описательным и не ограничивает применения полезной модели. Согласно фигуре 2:
Этап А1. Опускают в резервуар 8 емкостной датчик на ту глубину резервуара 8, на которой должен срабатывать емкостный датчик. Дополнительно датчик может быть закреплен на стенке резервуара, на фигуре 1 не показано.
Этап А2. По электрическим проводам 3 подают управляющий сигнал на микропроцессор 6, переводя его с помощью модуля 62 переключения параметров работы в режим калибровки.
Этап А3. Когда датчик переходит в режим калибровки, ему несколько раз надо изменить среду, в которой он находится до контрольной среды (или наоборот). После этого датчик запоминает параметры двух сред, на которые надо реагировать.
Этап А4. Эти параметры записывают в модуле 61 хранения базы данных.
Этап А5. По электрическим проводам 3 подают управляющий сигнал на микропроцессор 6, переводя его с помощью модуля 62 переключения параметров работы в режим измерений.
Этап А6. При смене одной среды на другую датчик срабатывает, посылая сигнал по проводам 3. То есть теперь можно использовать устройство для определения уровня жидкой среды в резервуаре – емкостный датчик будет срабатывать на изменение среды около него, то есть при наполнении резервуара или при опустошении его. Также емкостный датчик будет реагировать на изменение состава жидкой среды. Например, как только уровень жидкой среды 9 будет подниматься до уровня электродов 2, датчик будет срабатывать и посылать сигнал по проводам 3.
Промышленная применимость
Предлагаемый емкостный датчик уровня раздела сред имеет ясное предназначение, может быть применен специалистом на практике и обеспечивает реализацию заявленного назначения.
В соответствии с предложенной полезной моделью по поручению заявителя был изготовлен опытный образец емкостного датчика уровня раздела сред, который был установлен на выпускаемой ООО «Альта Групп» канализационной станции.
Опытный образец был изготовлен на основе емкостного датчика, корпус которого представлял собой герметичную полимерную оболочку, через которую были пропущены соединительные провода с обеспечением герметичности.
Опытная эксплуатация данной полезной модели показала, что такая конструкция обеспечивает:
- повышение надежности работы датчика за счет того, что он полностью покрыт защитным полимером,
- возможности перенастройки режимов работы датчика удаленно путем активации режима калибровки микропроцессора и запоминания параметров изменения сред,
- возможность использования одних и тех же проводов для калибровки и для получения сигналов с датчика.
Таким образом, за счет того, что электроды конденсатора соединены с микропроцессором, имеющим энергонезависимый модуль хранения базы данных, причем соединительные провода 3 являются также информационным кабелем и достигается технический результат, а именно: возможность удаленной перенастройки параметров срабатывания датчика в разных средах.
Дополнительный достигаемый технический результат:
- простота установки,
- упрощение процесса монтажа разных систем, использующих датчики уровня сред за счет унификации самих датчиков, которые могут быть легко перенастроены с возможности работы с одними системами на возможность работы с другими системами, применяемыми для совершенно других сред.
Таким образом, рекомендуется использовать предлагаемый емкостный датчик уровня раздела различных сред, преимущественно жидких или сыпучих, для установки его в резервуары сточных вод бытовых канализаций, жироуловители, нефтеуловители, питьевые резервуары, накопительные и топливные емкости, промышленных процессах с высоким содержанием агрессивных сред и проч.