СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ РАЗДЕЛА СРЕД

Полезная модель относится к устройствам измерения уровня жидких или сыпучих тел, прежде всего границы раздела жира - воды, путем измерения емкости конденсатора. Сигнализатор уровня - это устройство, определяющее степень наполнения емкости отстойника смесью жира. Устройство определяет количество жира, скапливающегося на поверхности воды.
Известно устройство измерителя уровня жидкости по патенту на полезную модель CN 201199169, публикация 25.02.2009, МПК G01F 23/26. Измеритель уровня жидкости содержит индуктивные датчики. Два ряда электродов расположены вертикально на стенке емкости резервуара для измерения сверху вниз; каждые два электрода, которые расположены горизонтально близко друг к другу, представляют собой группу; каждая группа электродов связана с цепью; один электрод заземлен, а другой электрод соединен с одним концом светодиода фотопары, другой конец светодиода фотопары связан с питанием. Измеритель индуктивности значительно уменьшает площадь контакта с жидкостью, таким образом эффективно избегая вторичного загрязнения, вызванное тем, что весь комплект устройства находится в контакте с жидкостью на большой площади.
Известно устройство определения границы раздела масло-вода в отстойной станции по патенту на полезную модель CN 207163531, публикация 30.03.2018, МПК G01F 23/26. Устройство содержит емкостной зонд, компьютер. Устройство позволяет определить уровень раздела нефти и воды, работать в любую погоду, без ограничения по времени, и обладает высокой помехоустойчивостью к воздействию внешней среды.
Наиболее близким решением является конструкция устройства обнаружения воды в масле для контроля присутствия воды в контейнере по патенту US 6218948, публикация 17.04.2001, МПК G01F 23/265. Устройство состоит из зонда, имеющего емкостной датчик для определения присутствия воды в контейнере, при этом датчик соединен линией связи с микропроцессором. Устройство также содержит источник питания. Устройство обнаружения может различать масло и воду.
3
3
Определение уровня раздела сред жидкости и масла является непростой задачей. Это связано прежде всего с тем, что плотность воды и плотность масла имеют близкие значения. Плотность воды 1000 кг/м, а плотность различных масел от 890 до 990 кг/м. При этих условиях большое значение имеет надежность измерения плотности жидкостей, зависящая не только от качества емкостных датчиков, и способов обработки сигнала, а также от помехоустойчивости устройства в целом. При этом помехоустойчивость в данном случае понимается как способность устройства принимать и обрабатывать информацию без помех с заданной степенью достоверности, т.е. выполнять свои функции при наличии помех.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение помехоустойчивости устройства.
Сигнализатор уровня раздела сред, прежде всего границы раздела сред - жира/воды, включает емкостной датчик, соединенный коммуникационным кабелем через разъем, установленный на корпусе сигнализатора, с входом блока согласования. Блок согласования включает опторазвязку, выход блока согласования, подключен к сигнальному входу микропроцессора, а выход микропроцессора соединен с блоком вывода сигнала. В корпусе сигнализатора размещен также блок питания для емкостного датчика, блока согласования, микропроцессора, блока вывода информации, включающий трансформатор, выпрямитель, фильтр и стабилизатор. Микропроцессор выполнен с возможностью определения уровня раздела сред при постоянном, в течение определенного времени, уровне сигнала емкостного датчика.
Данная конструкция позволяет выполнять функции сигнализатора раздела сред, прежде всего жира и воды надежно и точно, невзирая на следующие возможные помехи. Это помехи, которые могут оказать влияние на работу прибора, возникающие из-за плохого качества питающего напряжения ~220V. Данный блок питания, включающий, трансформатор, выпрямитель, фильтр и стабилизатор позволяет не только защитить прибор от помех, могущих проникнуть по цепи питания и вывести его из строя, но и обеспечить блоки прибора, в том числе емкостной датчик постоянным напряжением высокой стабильности. Это связано также с тем, что для измерения раздела жира и воды, которые имеют близкую плотность, требуется высокая стабильность напряжения питания. Наведенные электрические импульсные помехи могут проникнуть в измерительную часть прибора и через входные цепи. Для защиты от таких помех в блоке согласования установлена опторазвязка (оптопара). Помехой в точном измерении раздела двух сред для данного типа сигнализатора может быть и наличие помехи в виде колебания уровня жидкости в измеряемой емкости. Для того, чтобы избежать влияния этой помехи, микропроцессор выполнен с возможностью определения уровня раздела сред при постоянном, в течение определенного времени, уровне сигнала емкостного датчика, которое может составлять 5-15 секунд.
Помимо этого, сигнализатор выполнен с возможностью подключения, по меньшей мере, одного дополнительного емкостного датчика и содержит, по меньшей мере, один дополнительный разъем, установленный на корпусе сигнализатора, для подключения коммутационного кабеля дополнительного датчика, при этом в сигнализаторе выполнен, по меньшей мере один дополнительный блок согласования, включающий опторазвязку, соединенный по входу с соответствующим дополнительным разъемом, а по выходу с соответствующим входом микропроцессора.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг. 1 приведена блок схема сигнализатора.
На Фиг. 2 приведена принципиальные схема сигнализатора в одном из возможных вариантов реализации.
Блок схема сигнализатора уровня раздела сред, прежде всего уровня жира - воды (Фиг. 1), включает емкостной датчик 2, соединенный коммуникационным кабелем через разъем 10, установленный на корпусе 1 сигнализатора, с входом блока 3 согласования. Блок 3 согласования включает опторазвязку, на блок схеме не показана. Выход блока согласования 3, подключен к сигнальному входу микропроцессора 4, а выход микропроцессора 4 соединен с блоком 5 вывода сигнала. В корпусе 1 сигнализатора размещен также блок питания 6, преобразующий напряжение переменного тока в стабилизированные и отфильтрованные напряжения постоянного тока. Блок 6 питания включает трансформатор 7, выпрямитель 8, фильтр 9 и стабилизатор 11. Питание постоянного тока от стабилизатора 11 подается на емкостной датчик 2, блок 3 согласования, микропроцессор 4 и блок 5 вывода информации. Питание на емкостной датчик 2 может быть выполнено и от отдельного стабилизатора.
Сигнализатор работает следующим образом. Емкостной датчик 2, например, типа CR30-15DP, производства корейской фирмы Autonics, выдает сигнал при изменении плотности вещества, например, при изменении уровня жира или воды. Сигнал через разъем 10 поступает в блок согласования 3, где проходит через оптическую развязку (оптопару) и далее поступает в микропроцессор 4. В микропроцессоре 4 сигнал от датчика 2 обрабатывается. Если длительность постоянного сигнал от емкостного датчика 2 не изменяется в течение, по меньшей мере 5-15 секунд, такой сигнал обрабатывается и микропроцессор 4 выдает сигнал о изменении уровня в блок 5 вывода информации. Сигнал о изменении уровня может выводится в виде звукового, или светового сигналов, а также далее может выдаваться на внешние устройства.
Принципиальная схема устройства показана на Фиг. 2. Питание обеспечивается блоком 6 питания, который включает трансформатор Т1, выпрямительный мост, стабилизаторы и фильтры. Питание подается на емкостной датчик через разъем Х1 от отдельного стабилизатора DL2, и на остальные элементы схемы. Входные сигналы с емкостного датчика (на схеме датчик не показан), подаются через разъем Х1 на опторазвязку DL1 и далее на вход микропроцессора D1. Микропроцессор обеспечивает обработку входного сигнала и выдает сигнал в блок вывода информации, который на данной схеме выполнен в виде светового индикатора VS2 и К1 реле вывода информации на удаленное устройство.
При необходимости, на корпусе могут быть выполнены дополнительные разъемы, к которым подключаются коммутационные кабели дополнительных датчиков. В этом случае в сигнализаторе устанавливаются дополнительные блоки согласования с опторазвязкой. А выход дополнительного блока согласования соединяется с соответствующим входом микропроцессора.
Наличие разъема на входе сигнализатора позволяет легко менять емкостные датчики в случае необходимости, а также подключать другие емкостные датчики для применения сигнализатора для измерения уровня раздела других сред, например, сыпучих веществ и воздуха.
Сигнализатор уровня раздела сред при испытаниях показал высокую надежность и помехоустойчивость.