Импедансный сигнализатор уровня жидкости

Полезная модель -Импедансный сигнализатор уровня жидкости - относится к измерительной технике и метрологическому оборудованию и предназначается для контроля уровня электропроводных и диэлектрических жидкостей. Импедансный сигнализатор уровня жидкости может применяться для высокоточной сигнализации уровня и положения раздела контролируемых сред: жидкость-газ, жидкость-жидкость.
Из предшествующего уровня техники известны кондуктометрические и ёмкостные сигнализаторы уровня жидкости, работающие на основе измерения электрической ёмкости или проводимости контролируемой жидкости между электродами.
Известен кондуктометрический сигнализатор, раскрытый в патенте на полезную модель RU 104705 U1, G01F 23/24, опубл. 20.05.2011, который определяет наличие проводящей жидкости в зоне контроля, но не может контролировать диэлектрические жидкости. G01F 23/26, G01R 17/00
В патенте RU 2262668 C2, G01F 23/26, опубл. 27.03.2005, раскрыт ёмкостной сигнализатор, позволяющий контролировать диэлектрические жидкости путём измерения электрической ёмкости между электродами. Для применения ёмкостных сигнализаторов по данному техническому решению для проводящих жидкостей требуется изоляция электродов.
Задача, на решение которой направлено заявленная полезная модель заключается в создании сигнализатора жидкости, способного работать с электропроводными и диэлектрическими жидкостями при отсутствии электрической изоляции электродов.
Решение указанной задачи достигается за счёт того, что сигнализатор жидкости, измеряет полное электрическое сопротивление, активное и реактивное между электродами, погруженными в жидкость или газ.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик сигнализатора уровня жидкости за счёт измерения полного импеданса контролируемой среды, что позволяет использовать сигнализатор уровня жидкости с неизолированными электродами для электропроводных и диэлектрических жидкостей.
Указанный технический результат достигается импедансным сигнализатором уровня жидкости, содержащим электроды, разделённые диэлектрическими изоляторами, погружаемыми в ёмкость с контролируемой жидкостью, цифро-аналоговый преобразователь, микроконтроллер, аналогово-цифровой преобразователь, модуль унифицированного выходного сигнала. Упомянутые электроды, выполнены в виде неизолированных металлических стержней, пластин или трубок, причём один из электродов соединён с цифро-аналоговым преобразователем, а другой электрод - с аналогово-цифровым преобразователем, выходы упомянутых аналогово-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя соединены с входом микроконтроллера, выход которого соединён с модулем унифицированного выходного сигнала.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 представляет структурную схему импедансного сигнализатора уровня жидкости по полезной модели,
фиг. 2 представляет пример готового устройства импедансного сигнализатора уровня по полезной модели.
Импедансный сигнализатор уровня жидкости по предлагаемой полезной модели (фиг. 1) содержит электроды Э1 и Э2, погружаемые в ёмкость 5 с контролируемой жидкостью, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 1, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 2, микроконтроллер (МК) 3, модуль унифицированного выходного сигнала (МУВС) 4. Электроды, погружаемые в ёмкость, представляют собой, например, неизолированные металлические стержни, пластины или трубки, разделённые диэлектрическими изоляторами, между которыми производятся измерения активного электрического сопротивления Rx и реактивного электрического сопротивления Cx контролируемой жидкости или газа (полный импеданс). В качестве второго электрода может использоваться металлическая стенка ёмкости 5.
На фиг. 2 показан пример готового устройства импедансного сигнализатора уровня жидкости. Электрод, погружаемый в ёмкость 5, содержит корпус 6 с электронным блоком, крышку 7, индикатор 8, присоединительный штуцер 9, электроды 10 с изоляторами 11. Корпус также включает в себя винт 12 заземления и кабельные вводы 13.
В импедансном сигнализаторе уровня жидкости по данной полезной модели один из электродов, например Э1 соединён с цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) 1, а другой электрод Э2 - с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 2, выходы ЦАП и АЦП соединены с входами микроконтроллера 3, выход которого соединён с модулем 4 унифицированного выходного сигнала.
Импедансный сигнализатор уровня жидкости по данной полезной модели работает следующим образом. Импедансный сигнализатор уровня жидкости устанавливается на резервуар, в котором необходимо контролировать уровень жидкости. При нахождении электродов сигнализатора в газе микроконтроллер 3 регистрирует электрическое сопротивление близкое к бесконечности. При повышении уровня жидкости и касании электродов сигнализатора происходит резкое изменение полного электрического сопротивления между электродами сигнализатора. При этом значении сопротивлений активной Rx и реактивной Cx части будут зависеть от свойств жидкости, проводимости и диэлектрической проницаемости. При превышении параметров активного Rx или реактивного Cx сопротивлений или их совокупности микроконтроллер формирует выходной сигнал через МУВС. Пороговые значения активного и реактивного сопротивлений, требуемые для срабатывания сигнализатора, при этом могут храниться в памяти микроконтроллера.
В показанном на фиг. 1 примере осуществления предложенного импедансного сигнализатора уровня жидкости, цифро-аналоговый преобразователь 1 формирует переменное напряжение, которое подаётся на один (первый) из электродов: на электрод Э1. Аналого-цифровой преобразователь 2 оцифровывает сигнал с другого (второго) электрода Э2. Микроконтроллер по отношению амплитуды (для электропроводных жидкостей) и фазы (для не электропроводных жидкостей) переменных напряжений, или их совокупности, вычисляет уровень контролируемой жидкости в резервуаре. Уровень контролируемой жидкости будет пропорционален площади покрытия электродов контролируемой жидкостью. МУВС преобразует значение уровня, вычисленное микроконтроллером в цифровой или аналоговый стандартизированный выходной сигнал.