ЁМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ С КОРРЕКЦИЕЙ ПО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для измерения уровня различных жидкостей способом изменения диэлектрической проницаемости путем измерения электрической емкости, и предназначена в основном для измерения уровня топлива в баках транспортных средств.
Известны подобные устройства, например, патенты России №2112931, 2150088, 147261 и 85641 (прототип). Аналоги состоят из электрической схемы и одного или двух емкостных датчиков, в том числе - трубчатой конструкции. Некоторые аналоги рассчитаны на коррекцию диэлектрической проницаемости жидкости, которая может меняться в зависимости от партии топлива. Диэлектрическая проницаемость топлива меняется также потому, что иногда в дизельном топливе содержатся добавки технических растительных масел, что вызывает еще больший разброс диэлектрической проницаемости от партии к партии.
Недостатками известных аналогов являются излишняя сложность конструкции, недостаточная точность коррекции по диэлектрической проницаемости, и неудобная адаптация к конкретным условиям - к конкретному топливному баку, то есть неудобство или невозможность укорочения емкостного датчика в зависимости от высоты бака.
Задача и технический результат полезной модели - упрощение конструкции, повышение точности коррекции по диэлектрической проницаемости жидкости, удобство укорочения датчика в зависимости от размера конкретного топливного бака, а также расширение арсенала технических возможностей.
Для этого измеритель уровня содержит микроконтроллер, соединенный с двумя работающими по очереди генераторами электрических колебаний - измерительным и калибровочным, и имеет чувствительный элемент, содержащий два емкостных датчика - измерительный и калибровочный, где измерительный датчик представляет собой две коаксиальные трубы, внешняя из которых служит экраном, и где калибровочный датчик представляет собой металлическую втулку, закрепленную диэлектрическими вставками в нижнем конце внутренней трубы, причем втулка соединена с изолированной или неизолированной проволокой, проходящей по оси цилиндров и закрепленной в верхней части на корпусе датчика, а электрическая схема измерителя содержит четыре электронных ключа, два из которых подключают измерительный датчик и замыкают на себя калибровочный датчик во время цикла измерения уровня, а два других подключают калибровочный датчик во время цикла калибровки.
Наличие отдельного калибровочного генератора повышает точность коррекции по диэлектрической проницаемости.
На эскизе условно показана схема данного измерителя уровня. Он состоит из микроконтроллера МК поз. 3, соединенного с двумя генераторами - измерительным Г1 поз. 1 и калибровочным Г2 поз. 2. Генераторы соединены через электронные ключи К1-К4 с чувствительным элементом, состоящим из измерительного датчика в виде двух коаксиальных труб: наружной 4 и внутренней 5, и из калибровочного датчика, состоящего из внутренней трубы 5 и металлической разрезной втулки 6. Втулка 6 закреплена во внутренней трубе 5 с помощью двух диэлектрических вставок 7, и соединена с верхней частью датчика и с электрической схемой тонкой (для уменьшения паразитной емкости) проволокой 8. Проволока и втулка закреплены в трубе 5 одним стопорным винтом (не показан).
Последнее позволяет легко адаптировать чувствительный элемент к бакам разного размера - достаточно вывернуть стопорный винт, вынуть втулку 6 и вставки 7, отрезать трубы 4, 5 любым инструментом, вставить втулку и вставки на место и закрепить стопорным винтом.
Работает измеритель уровня так: микроконтроллер МК 3 периодически включает по очереди генераторы 1 и 2 (в конкретном приборе 5+5 секунд). Во время цикла работы измерительного генератора Г1 включаются электронные ключи К1 и К2, первый из который подключает измерительный генератор Г1 к измерительному датчику из труб 4, 5, а второй замыкает на себя калибровочный датчик из трубы 5 и втулки 6 во избежание искажения показаний измерительного датчика.
Во время калибровочного цикла электронные ключи 1, 2 отключаются, а включаются ключи 3, 4, подключающие калибровочный датчик из трубы 5 и втулки 6. Труба 4 при этом выполняет роль экрана, защищающего калибровочный датчик от помех со стороны находящейся в баке жидкости. При этом вводится поправка на диэлектрическую проницаемость жидкости, и соответствующая поправка вводится микропроцессором МК 3 в показания уровня жидкости.
Если уровень жидкости снижается меньше длины втулки 6, то микропроцессор принимает диэлектрическую проницаемость по последнему перед этим значению.