ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫЙ СИГНАЛИЗАТОР ПРЕДЕЛЬНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

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 τ=nТ/2 происходит усреднение сигнала. Увеличение отношения сигнал/помеха составляет
К=τ/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.