Мікропроцесорна система вимірювання рівня рідини (стр. 2 из 3)

На рисунку 1.4,б показаний датчик типу ДИУ. Буй 3, вміщений у корпус, має циліндричну форму і знаходиться в рідині, що вимірюється. При зміні рівня рідини буй змінює ступінь занурення і дещо переміщується у вертикальному напрямку. Протидіюча пружина 2 під дією різниці маси буя і сили, що виштовхує, деформується. Деформація залежить від коефіцієнта жорсткості пружини і межі рівня, що вимірюється. Сердечник 1 електричного датчика жорстко зв'язаний із буйком, при зміні рівня рідини переміщується щодо обмоток І і ІІ у межах 5-30 мм у залежності від рівня, що вимірюється. Обмотка І живиться напругою змінного струму. При переміщенні сердечника на затискачах 5-4 вторинних обмоток під дією магнітного потоку первинної обмотки з’являється е.р.с, розмір якої вимірюється електронним приладом і залежить від положення сердечника 1.

Таким чином, між рівнем і розміром е.р.с. існує визначена залежність, використовуючи яку можна відградудуювати шкалу вторинного приладу в рівень контрольованої рідини.

Сигналізатор рівня типу СУ являє собою поплавкове підйомне безкамерне реле рівня. Прилад призначається для контролю рівня неагресивних вибухонебезпечних рідин у діапазоні 20-150 мм.

Схема приладу показаний на рисунку 1.5:

Рисунок 1.5. Сигналізатор рівня типу СУ-4

Поплавець 1, що знаходиться на поверхні контрольованої рідини, через тягу 2 і направляючу 4 може вільно переміщатися щодо осі 3. При зміні рівня рідини поплавець змінює своє положення і переміщає повідець 5 щодо осі. При цьому тяга 6, сполучена з повідцем, що повертає важіль 7, який жорстко зв'язаний із повертаючим валиком. На валику за допомогою спеціальних тримачів укріплені два перемикачі 8, що у залежності від рівня можуть замикати або розмикати свої контакти в колі світлової і звукової сигналізацій рівнів контрольованої рідини.

Буйкові рівнеміри з пневмовиходом УБ-П і з електричним виходом УБ-3 використовують для безупинного вимірюванняу рівня рідин (рисунок 1.6, а).

Рисунок 1.6. Рівнемір буйковий типу УБ-П : а) – загальний вигляд: 1 – пневмоперетворювач, 2 – датчик, 3 – рухома опора; б) – схема приладу: 1 – пружина коректора нуля, 2 – Т-подібний важіль, 3 – рухома опора, 4 – пневмореле, 5 – сопло, 6 – заслонка, 7 – Г-подібний важіль, 8 – сильфон зворотнього зв’язку, 9 – вантаж-противага, 10 - датчик

Рівноміри застосовують у комплекті з вторинними приладами, регуляторами, що працюють із вихідними стандартними пневматичними сигналами 20-100 кПа (0,2-1,0 кгс/см2) або електричним струмовим сигналом 0-5 А.

Принцип дії приладів типу УБ-П заснований на пневматичній силовій компенсації (рисунок 1.6, б). Зміна рівня рідини перетворюється на чутливому елементі (буї) 10 вимірювального блока в пропорційне зусилля, що автоматично врівноважується зусиллям сильфона зворотнього зв'язку 8. Це зусилля, що забезпечується тиском стиснутого повітря, є також вихідним сигналом рівноміра.

Пристрій буйкового рівноміра з пневмовиходом типу УБ-П аналогічний описаному вище манометру з пневмовиходом типу МС-П.

При зміні рівня, що вимірюється, відбувається невеличке переміщення підйомної системи передатного механізму і пов'язаної з важелем 2 заслінки 6 щодо сопла 5. Виникаючий тиск у лінії сопла надходить у пневмореле 4 і сильфон зворотнього зв'язку 8.

Чутливим елементом рівнеміра являється сталевий буйок 10. При вимірюванні рівнів рідин вище 1,6 м буй виготовляють складним, що збирається з частин. Буй підвішується до кінця Г-подібного важеля 7. Початкова маса буя врівноважується спеціальним вантажем 9.

1.2 ЄМНІСНІ РІВНЕМІРИ

В даний час перспективними приладами вимірювання рівня електропровідних і неелектропровідних матеріалів є ємнісні прилади. У цих приладах у якості чутливого елемента використовується електрична ємність, утворена спеціальним робочим електродом і металевою поверхнею стінки резервуара, між якими знаходиться вимірююче середовище.

Електрична ємність плоского конденсатора рівна:

(1.1)

де

- діелектрична проникність середовища між електродами;

S- площа кожного електрода;

d- відстань між електродами,

При вимірюванні рівня неелектропровідних матеріалів змінюється

, а при вимірюванні рівня електропровідних матеріалів змінюється d , тому що в цьому випадку другим електродом служить вимірюване середовище зі стінкою резервуара.

Ємнісні прилади вимірювання рівня можна розбити на дві основні групи: мостові і резонансні. В мостових приладах електрична ємність, утворена датчиком-електродом і поверхнею резервуара, включається в одне з плечей моста. При зміні рівня змінюється ємність датчика, це викликає розбаланс моста і на виході з'являється напруга, що вимірюється вторинним електронним приладом, відградуйованим в одиницях контрольованого рівня.

У резонансних приладах електрична ємність включається паралельно з індуктивністю, створюючи резонансний контур, що живиться від високочастотного генератора. Контур настроєний на резонанс частоти генератора, що живить, при початковій ємності датчика, який відповідає наявності або відсутності середовища, що вимірюється на заданому рівні. Із зміною рівня змінюється ємність датчика, що призводить до зміни частоти контуру і порушенню умови резонансу, тобто до зриву резонансу. При резонансі опір контуру мінімальний, при зриві резонансу опір контуру різко збільшується. На принципі зміни опору контуру при зміні контрольованого рівня будуються електронні схеми ємнісних рівномірів.

Ємнісні прилади мають високу чутливість, велику швидкодію, малі габарити. У якості електродів у залежності від середовища, що вимірюється застосовують датчики з покриттям із полівінілхлорида, фторопласта і т.д. У результаті такого покриття прилади можуть використовуватися в агресивних середовищах, де застосування контактних датчиків практично неможливо.

Електронний ємнісний індикатор рівня типу ЕІУ-2 використовується для безупинного дистанційного вимірювання рівня рідких і сипучих електропровідних і діелектричних середовищ. Індикатор має датчик, електронний, блок і вторинний прилад, що реєструє. Межі вимірювання приладу в залежності від типу датчика кладають 1-20 м.

При зміні контрольованого рівня змінюється ємність датчика в індуктивно-ємнісному мості, що складається з обмоток, трансформатора і конденсаторів. Внаслідок цього порушується початкова рівновага моста і на виході моста з'являється сигнал розбалансу, пропорційний контрольованому рівню.

Цей сигнал надходить на базу емітерного перетворювача, потім на підсилювальний і вихідний транзисторні каскади. Прилад, що відображає значення, (міліамперметр м-325) включений у емітерне коло вихідного каскаду. Вихідна напруга, що вимірюється на резисторі, у залежності від контрольованого рівня коливається в межах 0-100 м.

Підстроювання чутливості на початку шкали здійснюється за допомогою підібраного конденсатора С9, наприкінці шкали - потенціометром.

Вимірювальний міст приладу живиться від генератора синусоїдальних коливань з частотою 100 кГц. У якості генератора використовується транзистор із схемою LС-контура.

Для дистанційної передачі показів до затискачів підключають вторинний електронний потенціометр із вхідним сигналом 0-100 м.

Крім індикаторів ЗИУ, що дозволяють безпосередньо вимірювати контрольований рівень, застосовують також електронні прилади, призначені тільки для автоматичної сигналізації заданих рівнів. До таких приладів відносять електронний сигналізатор рівня ЗСУ і малогабаритний сигналізатор рівня МЕСУ(рисунок 1.7).

Електронний блок приладу МЕСУ має вибухозахищене виконання ВЗГ, тому може використовуватися для автоматичного контролю і сигналізації рівнів легкозаймистих і горючих рідин категорії ЗГ (по правилах ПИВРЗ).

Силовий блок не призначений для установки у вибухонебезпечних помешканнях, а також роботи в умовах вібрації і трясіння. За допомогою таких приладів можна здійснювати світлову і звукову сигналізації контрольованих рівнів, а також підтримувати постійний рівень середовища автоматичним підживленням резервуара робочою рідиною.

Прилади складаються із силового й електронного блоків із ємнісним датчиком. Силовий блок складається з трансформатора, призначеного для живлення електронного блока, вентиля, призначеного для живлення анодного ланцюга лампи типу 6Н16Б, У анодний ланцюг лампи включене електромеханічне реле типу МК. У-48.

Електронний блок містить у собі генератор високої частоти і ємнісний датчик, що представляє собою електрод, покритий ізоляційним матеріалом-фторопластом. Якщо рівень нижче заданої межі, то ємність датчика менше критичної і прилад генерує високочастотні коливання. При цьому струм в анодному ланцюзі лампи і реле мінімальний. При досягненні середовищем заданого контрольованого рівня різко змінюється ємність датчика, відбувається зрив високочастотних коливань генератора, різко зростає анодний струм і струм у котушці реле, що переключає свої контакти в ланцюзі сигналізації.

Прилад настроюють на робочому резервуарі, при цьому оцінкою правильної роботи приладу є запалювання сигнальної лампи при дотику датчика з контрольованим середовищем. Ємність СЗ є підібраною ємністю контуру.