186410. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés tartályok folyadékszintjének jelzésére
3 186410 4 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés tartályok folyadékszintjének jelzésére, amely kapcsolási elrendezés előnyösen alkalmazható ott, ahol a tartályok folyadékszintjét ellenőrizni kell és szükség van annak kijelzésére, hogy a folyadék egy előre megadott szint alatt vagy fölött van. Tartályokban levő folyadék szintjének szabályozására és ellenőrzésére igen sokféle ismert megoldás létezik és ezek működésük alapján két nagy csoportra oszthatók. Az egyik csoportba tartozó berendezések úgy működnek, hogy a szintérzékelő egy oszcillátor, amely oszcillátor elhangolódik ha a folyadék eléri, vagy adott távolságban megközelíti a mérőszondát. Ekkor az oszcillátor kimenő jele megváltozik és egy hozzá csatlakoztatott kapcsolóáramkörön keresztül jelzést ad. Ilyen elven működnek például az Omron, Vega vagy Enren-Hauser cég mérőszondái illetőleg kapacitív kapcsolói. A másik csoportba tartozó készülékek szintén tartalmaznak oszcillátort, itt azonban az oszcillátor jele egy mérőkapacitáson keresztül áramgenerátort hajt meg, amely azután a szondától távollevő jelfeldolgozó egység számára szolgáltat egy vezérlő áramot és ez a vezérlő áram a folyadék szintjének a függvénye. Ilyen elven működik a Puskás Tivadar Műszer és Gépipari Szövetkezet Nivocontrol C20 és C21 kapacitív mérőkapcsolója. Egy másik ismert berendezést ír le az US 4 163 391 számú szabadalmi leírás, amely ellenállás szondát tartalmaz, amely áramgenerátorral van meghajtva és a szonda feszültsége függ a szonda hőmérsékletétől. Ennek az ismert megoldásnak az volt a célja, hogy olyan szintjelzőt hozzon létre, ahol a szintjelzés nem függ a környezeti hőmérsékletváltozástól. Ez a kapcsolási elrendezés analóg áramköröket és komparátorokat tartalmaz és ezeknek a segítségével oldja meg a szintjelzést. Az összes ismert megoldás hátránya alapvetően az analóg felépítésből fakad. Ott ahol oszcillátor van beépítve, az oszcillátor amplitúdója a tápfeszültség a környezet hőmérséklet változása következtében ingadozik, de hibát okozhat az oszcillátor frekvenciastabilitásának a hibája, az áramgenerátor nonlinearitása, ez utóbbi még az idézett és a környezeti hőmérséklet által okozott hibát kiküszöbölő US 4 163 391 számú leírásban ismertetett megoldásnál is fennáll. Minden analóg rendszernél problémát jelenthet a zavarérzékenység is. A találmányunkkal az volt a célunk, hogy olyan kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amely a fent említett hibákat kiküszöböli azáltal, hogy nem analóg, hanem digitális jelekkel valósítjuk meg a szintérzékelést és egy egyszerű, kevés alkatrészt igénylő áramköri elrendezés van az önmagában ismert érzékelőhöz csatlakoztatva, amely érzékelő lehet kapacitív vagy ellenállás érzékelő. A találmány tehát kapcsolási elrendezés célszerűen tartályok folyadékszintjének jelzésére, amely érzékelő szondát, továbbá az érzékelő szondához csatlakoztatott összehasonlító, meghajtó és beavatkozó áramköröket tartalmaz. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege abban van, hogy az érzékelő szonda egy az érzékelő szonda jelét azzal arányos impulzusszélességű jellé alakító jelátalakító bemenetére van csatlakoztatva, amely jelátalakító kimenete első összehasonlító áramkör egyik bemenetére, valamint egy jelformálón keresztül egy, a jelezni kívánt tartályszinttel arányos szélességű impulzust előállító áramkör bemenetére van csatlakoztatva, amely áramkör kimenete az első összehasonlító áramkör második bemenetére és egy második összehasonlító áramkör második bemenetére van kapcsolva, amely második összehasonlító áramkör első bemenete késleltetési időt előállító tagon keresztül van az első összehasonlító áramkör kimenetével összekötve, továbbá a második összehasonlító áramkör célszerűen meghajtó áramkörön kereszrül van a beavatkozó szervvel összekapcsolva. A ta lálmány szerinti kapcsolási elrendezést a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével, a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés blokkvázlatát mutatja, a 2. ábrán láthatók a találmány szerinti berendezéshez tartozó időfüggvények a kapcsolási illetőleg jelzés előtti állapotban, a 3. ábrán láthatók ugyanezen időfüggvények a jelzés utáni állapotban. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés blokkvázlata tehát az 1. ábrán látható. Az 1. ábrán látható 1 érzékelő szonda, amely lehet ellenállás vagy kapacitív érzékelő szonda, és amely 1 érzékelő szonda 2 jelátalakítóhoz van csatlakoztatva. A 2 jelátalakító kimenetén egy olyan digitális jelet hozunk létre, amely jelnek az impulzusszélessége attól függ, hogy az 1 érzékelő szonda milyen távol van a tartályban levő folyadék szintjétől. Ez a 2 jelátalakító lehet például egy astabil multivibrátor, amelynek a periódusidejét az érzékelő szonda és a folyadékszint közötti távolság határozza meg. Lényegében tehát egy analóg jelből egy változó impulzusszélességű digitális jelet hozunk létre. Ez az a, illetőleg A jel el van vezetve egyrészt egy 5 összehasonlító áramkör bemenetére, valamint egy további 3 jelformáló áramkör bemenetére. A 3 jelformáló áramkörnek az a feladata, hogy indító órajelet adjon egy változtatható szélességű impulzusokat előállító 4 áramkör számára. Ez a változtatható impulzusszélességű áramkör lényegében egy monostabil múl ti vibrátor, ahol az impulzusszélességet annak alapján állítjuk be, hogy az alkalmazott 1 érzékelő szonda mekkora maximális TI periódusidejű jelet hozhat létre a 2 jelátalakítóban. Az a, illetőleg A jel indítja tehát a 3 jelformáló áramkört, amely órajelet ad a 4 áramkör felé. Gyakorlatilag úgy tekinthetjük, hogy a változtatható impulzusszélességű áramkör T2 impulzusszélessége az alapjel. A 4 áramkör kimenetén megjelenő c, illetőleg C jel van az 5 összehasonlító áramkör másik bemenetére vezetve. Amennyiben a két bemeneti jel megegyezik, akkor az 5 összehasonlító áramkör kimenetén átbillen a jel és ez a jel van azután Tk késleltetéssel 6 késleltető áramkörön keresztül egy további ÉS-kapuként kiképzett 7 összehasonlító áramkör egyik bemenetére vezetve. Ennek a 7 összehasonlító áramkörnek a másik bemenete össze van kötve a változtatható szélességű impulzusokat előállító áramkör kimenetével is. Amennyiben a két bemeneten levő jel megegyezik, akkor az ÉS-kapu kimenetén megjelenik a megfelelő vezérjel, amely további meghajtó áramkörön keresztül van 9 beavatkozó egységhez vezetve. A találmány működési elve tehát az, hogy az 1 érzékelő szonda analóg jelét egy digitális változó impulzusszélességű jellé alakítjuk át, ezt a jelet egyrészt elvezetjük egy, a kapcsolási szinttel, azaz az átkapcsolás helyével arányos impulzusszélességű impulzusokat előállító áramkörre és a két jelet kétszer egymásután Tk késleltetés idő elteltével hasonlítjuk össze és amennyiben a két összehasonlítás eredménye megegyezik, úgy az áramkör 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
