УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ СЛОЯ ВЕЩЕСТВА
SUBSTANCE LAYER HEIGHT DETERMINING DEVICE

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известно устройство для определения высоты слоя материала в аэрожелобе (см. А.В.Степанов «Инновационные микроволновые приборы измерения расхода сыпучих веществ в аэрожелобах», Автоматизация в промышленности, №11, 2008, с.29-30), в котором излучаемые металлической пластиной электромагнитные волны взаимодействуют с контролируемым материалом и по величине отраженного сигнала от поверхности слоя материала судят о высоте слоя.
Недостатками этого известного устройства являются сложность процедуры получения информации о высоте слоя из-за необходимого выбора линейных размеров пластины и ее сменность в зависимости от геометрических размеров аэрожелоба.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип устройство, реализующее способ определения высоты слоя сыпучего материала, перемещаемого по аэрожелобу (см. RU №2395789 C1, 27.07.2010).
Принцип действия этого устройства, содержащего источник излучения, элементы ввода и вывода излучения, измеритель угла поворота плоскости поляризации и обмотку, расположенную в пазах наружной поверхности аэрожелоба, заключается в том, что создают переменное магнитное поле с помощью обмотки на некотором горизонтальном измерительном участке аэрожелоба, зондируют материал электромагнитной волной посредством элемента ввода, принимают прошедшую через слой материала волну посредством элемента вывода излучения и измеряют угол поворота плоскости поляризации прошедшей волны, связанный с высотой слоя материала в аэрожелобе.
Недостатком этой разработки можно считать высокую потребляемую мощность при протекании по аэрожелобу оптически активного вещества.
Техническим результатом заявляемого решения является уменьшение потребляемой мощности.
Технический результат достигается тем, что в устройство для определения высоты слоя вещества, перемещаемого по аэрожелобу, содержащее источник излучения, соединенный выходом с элементом ввода излучения, элемент вывода излучения, подключенный ко входу измерителя угла поворота плоскости поляризации, и обмотку, введены преобразователь, усилитель, исполнительный механизм и блок питания, причем выход измерителя угла поворота плоскости поляризации соединен со входом преобразователя, выход которого подключен ко входу усилителя, выход усилителя соединен с первым плечом исполнительного механизма, второе плечо исполнительного механизма подключено к первому плечу блока питания, второе плечо которого соединено с началом обмотки, конец обмотки подключен к третьему плечу исполнительного механизма.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого указанными выше признаками, состоит в том, что информационный сигнал о высоте слоя материала в аэрожелобе, после его преобразования и усиления используется для управления исполнительным механизмом, осуществляющим отключение питания обмотки при протекании по аэрожелобу оптически активного вещества.
Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу определения высоты слоя вещества на основе использования информационного сигнала о высоте слоя с дальнейшим его воздействием на исполнительный механизм с желаемым техническим результатом, т.е. уменьшением потребляемой мощности.
На чертеже приведена структурная схема устройства.
Устройство, реализующее данное техническое решение, содержит источник излучения 1, соединенный выходом с элементом ввода излучения 2, элемент вывода излучения 3, соединенный со входом измерителя угла поворота плоскости поляризации 4, подключенный выходом через преобразователь 5 со входом усилителя 6, исполнительный механизм 7, подключенный вторым плечом к первому плечу блока питания 8 и обмотку 9. На чертеже цифрой 10 обозначен аэрожелоб.
Устройство работает следующим образом. При протекании оптически неактивного вещества по аэрожелобу, на его измерительном участке, как это показано в прототипе, создают переменное магнитное поле с помощью обмотки. После этого зондируют материал электромагнитной волной и ввиду того, что контролируемый материал под воздействием переменного магнитного поля становится оптически активным, измерением угла поворота плоскости поляризации прошедшей через слой материала волны, определяют высоту слоя материала в аэрожелобе.
Если допускать, что по аэрожелобу вместо оптически неактивного вещества протекает активное, то в этом случае благодаря воздействию переменного магнитного поля на это вещество, угол поворота плоскости поляризации прошедшей волны через слой оптически активного вещества будет складываться из естественной способности контролируемого вещества и эффекта Фарадея (магнитного поля).
Так как в данном случае не требуется воздействия переменного магнитного поля, то возникает необходимость в отключении питания обмотки, что свою очередь приведет к уменьшению потребляемой мощности (экономии электроэнергии) при определении высоты слоя оптически активного вещества.
Для этого сначала с помощью обмотки 9, запитанной блоком питания 8, создается переменное магнитное поле на некотором горизонтальном измерительном участке аэрожелоба 10, по которому протекает оптически активное вещество. Затем электромагнитной волной, излучаемой элементом ввода излучения 2, после поступления на его вход электромагнитного сигнала от источника излучения 1, облучается контролируемая среда в аэрожелобе. После этого прошедшая через слой контролируемого вещества волна принимается элементом вывода излучения 3. С выхода последнего сигнал поступает на вход измерителя угла поворота плоскости поляризации 4.
уc
cpaб
уc
cpaб
Согласно предлагаемому устройству при наличии переменного магнитного поля и протекании по аэрожелобу оптически активного вещества, сигнал с выхода измерителя угла поворота плоскости поляризации, связанный с высотой слоя оптически активного вещества в аэрожелобе, поступает на вход преобразователя 5, где он преобразуется и далее направляется в усилитель 6. С выхода последнего усиленный сигнал (напряжение) поступает на первое плечо исполнительного механизма 7. Здесь в качестве последнего используется, например, реле, которое своим нормально замкнутым контактом обеспечивает питание обмотки от блока питания. Далее при U>U, где U - напряжение на выходе усилителя, U - напряжение срабатывания реле, нормально замкнутый контакт реле размыкается (срабатывание реле) и питание обмотки отключается. Следовательно, наступает момент отсутствия переменного магнитного поля. В результате по показанию измерителя угла поворота плоскости поляризации прошедшей через слой оптически активного вещества волны, улавливаемой элементом вывода излучения, можно определить высоту слоя данного вещества, протекающего по аэрожелобу. При этом величина напряжения на выходе усилителя не должна быть меньше величины напряжения удержания реле, т.е. реле должно находиться в состоянии срабатывания.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении на основе преобразования и усиления информационного сигнала о высоте слоя оптически активного вещества в аэрожелобе с дальнейшим его воздействием на исполнительный механизм, управляющий работой обмотки, создающей переменное магнитное поле, можно уменьшить потребляемую мощность.