Краткие теоретические сведения. Емкостные уровнемеры. Если электрическая проводимость контролируемой среды

 

Емкостные уровнемеры. Если электрическая проводимость контролируемой среды настолько мала, что по электрическим свойствам ее можно отнести к диэлектрикам (изоляторам), то в этом случае наиболее эффективны приборы, принцип действия которых основан на измерении емкости среды.

Известно, что емкость между двумя неподвижными электродами определенной формы, находящимися на некотором расстоянии один от другого, будет зависеть только от диэлектрической проницаемости среды между этими электродами. Для воздуха эта величина приближенно может быть принята за единицу, а для всех других диэлектриков она больше единицы, и чем меньше диэлектрическая проницаемость вещества, тем больше его электрическая проводимость.

Емкостные уровнемеры можно разделить на две группы: мостовые и электронные.

В мостовых приборах контролируемая емкость включается в одно из плеч моста (приборы типов ИУ и ЭИУ ). В резонансных приборах контролируемая емкость включается параллельно с индуктивностью и образует резонансный контур, настроенный на резонанс питающей частоты при определенной (начальной) емкости преобразователя, которая соответствует наличию или отсутствию контролируемой среды на заданном уровне. Изменение емкости преобразователя приводит к изменению собственной частоты колебания контура и срыву резонанса.

Емкостные приборы обладают большой чувствительностью и быстродействием, имеют малые габариты и массу. Работа их не зависит от величины начальной емкости. Это свойство дает возможность применять первичный преобразователь с покрытием электродов из фторопласта, поливинилхлорида, эмалей и др. Электроды с покрытием могут применяться в работе с химически агрессивными средами, где использование других контактных преобразователей невозможно.

Недостатками емкостных уровнемеров являются зависимость показаний от температуры, давления и других факторов, влияющих на величину диэлектрической проницаемости контролируемой среды; ограниченная длина соединительных проводов между преобразователем и вторичным прибором и необходимость использования в этой связи специального коаксиального кабеля.

Емкостный уровнемер (рис.5) предназначен для контроля одного заданного уровня различных жидких и сыпучих материалов. Он состоит из электронного блока и преобразователя Д, соединенных кабелем. Комплектно с прибором поставляются преобразователи 18 типоразмеров.

Схема представляет собой ламповый генератор высокочастотных колебаний, собранный на двойном триоде Л₁ типа 6Н6П, в анодную цепь которого включена обмотка выходного реле Р типа МКУ. Лампа одновременно выполняет роль выпрямителя для реле. Так как оба триода лампы включены параллельно, то на схеме они условно изображены как один триод.

Основным управляющим звеном схемы является колебательный контур LC, включенный между сеткой и катодом лампы и состоящий из катушки переменной индуктивности L₁ и конденсаторов C₁ и С₃. При настройке прибора параметры контура устанавливаются (в зависимости от условий монтажа и свойств контролируемой среды) так, чтобы при включении схемы и незамкнутой цепи электрода-преобразователя они соответствовали резонансу частоты колебаний генератора. В этом случае емкость цепи С₂ электрического преобразователя среда – земля равна начальной. Эквивалентное сопротивление контура вследствие резонанса весьма мало, и на нем практически не будет никакого падения напряжения, а следовательно, и напряжение между сеткой и катодом будет близко к нулю. Лампа Л₁ закрыта, реле Р отключено.

Когда между электродом преобразователя и стенкой резервуара (заземленный корпус которого является вторым электродом) появляется контролируемый материал, изменяются параметры левого по схеме плеча контура, так как емкость преобразователя и С₂ включены параллельно конденсатору С₁. В результате этого происходит срыв резонанса и увеличение эквивалентного сопротивления контура. На сетке лампы увеличивается положительное относительно катода напряжение, лампа открывается, и срабатывает реле Р. Схема предусматривает два режима

Рисунок 5 Принципиальная схема электронного сигнализатора уровня

ЭСУ-1М.

 

работы прибора «на включение» и «на отключение» при достижении средой контролируемого уровня. Выбор режима осуществляется переключателем П в зависимости от того, какой уровень контролируется: верхний или нижний. При контроле нижнего уровня принцип работы схемы остается прежним с той лишь разницей, что резонанс устанавливается при наличии материала, а срыв ‑ при его отсутствии. Лампой Л₂, включенной на дополнительный отвод вторичной обмотки трансформатора Тр через контакт реле Р, осуществляется сигнализация наличия материала в бункере.

Конденсатор C₅ выполняет роль фильтра для реле Р.

В тех случаях, когда корпус бункера не может быть использован в качестве второго электрода, следует применять двухэлектродные преобразователи пластинчатого типа.

Рассмотренная схема легла в основу электронного сигнализатора уровня типа ЭСУ-1М, который комплектуется первичными преобразователями четырех модификаций ДЕ1 – ДЕ4.

Аналогичную с рассмотренной конструкцией имеют электронные сигнализаторы уровня типов: ЭСУ-3, ЭСУ-1К, МЭСУ-1, ЭСУ-2М, ЭСУ-2А, ЭСУ-4.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: