RU219624U1

RU219624U1 - Датчик осадка

Info

Publication number: RU219624U1
Application number: RU2023114008U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич ВАРФОЛОМЕЕВ; Константин Владимирович Калашников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринг ПроСистемс"
Filing date: 2023-05-29
Publication date: 2023-07-28

Abstract

Полезная модель относится к устройствам индикация уровня сыпучих сред, а также осадка в жидких средах. Датчик осадка включает полый корпус из фторопласта, выполненный в виде единой арочной конструкции с аркой и двумя расположенными напротив друг друга стойками, присоединенными по концам арки. При этом в одной стойке расположен инфракрасный излучатель, а в другой стойке приемник излучения. Внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности пачек электрических импульсов, соединенный с инфракрасным излучателем, и блок обработки принятых сигналов, соединенный с приемником излучения. Полость корпуса заполнена композитным герметизирующим материалом, при этом датчик выполнен с возможностью установки в измерительной среде арочной конструкцией вверху, а секциями вертикально вниз. Технический результат - повышение надежности и долговечности работы в условиях воздействия неблагоприятной среды, в которой проводятся измерения. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к устройствам индикация уровня сыпучих сред, а также осадка в жидких средах.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Оптические датчики, определяющие уровень осадка, предназначены для выявления присутствия в воде избытка посторонних частиц - глины, ила, песка и других осадков. Как правило, они работают в условиях физического воздействия на датчик загрязнений, особенно, если осадок имеет твердые включения, например, шлам, камни, мусор. Тем самым оптические датчики определения осадка по техническим требованиям заметно отличаются отдатчиков определения мутности воды, которые часто применяются в бытовых приборах и могут устанавливаться в жидкости в любом положении.

Известно изобретение по патенту CN 115266653, публикация 01.11.2022, МПК G01N 21/49, в котором раскрыта конструкция датчика мутности воды. Водонепроницаемый датчик мутности содержит прозрачную оболочку, печатную плату, установленную в оболочке. Печатная плата снабжена инфракрасной передающей трубкой, инфракрасной приемной трубкой.

Известно изобретение по патенту ЕР 2133687, публикация 16.12.2009, МПК G01N 21/53, в котором раскрыта конструкция устройства контроля утечек на очистных сооружениях. В устройство контроля встроен также измеритель мутности жидкости, который установлен на конце датчика в корпусе, изготовленном из поликарбоната, или выполненном в виде стеклянного корпуса. В устройстве для измерения мутности предусмотрен дополнительный источник ультрафиолетового излучения для предотвращения образования биопленки на корпусе, особенно в течение длительного периода времени.

Наиболее близким аналогом является конструкция датчика мутности по патенту DE 102006041274, публикация 06.03.2008, МПК G01N 21/49. Датчик имеет светодиод инфракрасного излучения и приемник в виде фототранзистора. Прозрачный корпус вмещает передатчик и приемник. Внутренняя часть корпуса в области передатчика и приемника заполнена прозрачной герметизирующей средой в виде кристально чистым силиконом, который имеет больший показатель преломления, чем воздух. В корпусе размещена электронная схема для генерации сигналов передатчика и обработки сигналов приемника.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническим результатом, достигаемым в данном устройстве, является повышение надежности и долговечности работы устройства в условиях воздействия неблагоприятной среды, в которой проводятся измерения.

Датчик осадка включает полый корпус из фторопласта, выполненный в виде единой арочной конструкции с аркой и двумя расположенными напротив друг друга стойками, присоединенными по концам арки. При этом в одной стойке расположен инфракрасный излучатель, а в другой стойке - приемник излучения. Внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности пачек электрических импульсов, соединенный с инфракрасным излучателем, и блок обработки принятых сигналов, соединенный с приемником излучения. Полость корпуса заполнена композитным герметизирующим материалом, при этом датчик выполнен с возможностью установки в измерительной среде арочной конструкцией вверху, и секциями вертикально вниз.

Кроме того, блок питания датчика подключен через кабель к источнику электрического питания вне датчика.

Помимо этого, упомянутый кабель герметично закреплен в отверстии, выполненном по оси арки.

Кроме того, формирователь последовательности пачек электрических импульсов выполнен с возможностью генерации пачек импульсов прямоугольной формы с определенным числом импульсов в пачке.

Блок обработки принятых сигналов выполнен с возможностью обработки полученных сигналов в виде пачек импульсов прямоугольной формы с определенным числом импульсов в пачке.

Кроме того, электрическая плата дополнительно содержит блок оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку обработки принятых сигналов, а выход блока оптоэлектронной развязки является выходом датчика осадка.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлен общий вид датчика осадка.

На фиг 2 представлена блок схема электрической части датчика осадка

На фиг. 3 показаны диаграммы, поясняющие работу датчика осадка;

на диаграмме а) приведена диаграмма импульсов, вырабатываемая формирователем импульсов,

на диаграмме b) приведена диаграмма импульсов на выходе блока обработки принятых сигналов при отсутствии осадка.

На фиг. 4 приведен рисунок, иллюстрирующий пример схемы установки датчика осадка.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Датчик осадка (фиг. 1 и фиг. 2) включает полый корпус 1 из фторопласта, выполненный в виде единой арочной конструкции с аркой 2 и двумя расположенными напротив друг друга стойками 3, присоединенными по концам арки 2. В одной стойке 3 расположен инфракрасный излучатель 4, например, светодиод, а в другой стойке 3 приемник 5 излучения в виде фотоэлемента. Внутри корпуса 1 установлена электрическая плата 6, содержащая блок 7 питания, формирователь 8 последовательности пачек электрических импульсов, соединенный с инфракрасным излучателем 4, и блок 9 обработки сигналов, принятых от приемника 5 сигналов излучения.

В частном случае выполнения датчика осадков блок 7 питания может содержать регулятор напряжения, который преобразует входное питающее напряжение в напряжение, применяемое в сигнализаторе, что повышает универсальность его применения.

Формирователь 8 пачек электрических импульсов вырабатывает импульсы одной полярности U (фиг. 3 - а) определенной частоты.

Блок 9 обработки принятых сигналов подключен к выходу приемника 5 излучения и содержит логический анализатор электрических импульсов, принятых приемником 5, триггер Шмитта и транзисторный ключ (на рисунках не показаны).

Особенностью выполнения датчика осадка является то, что электрическая плата 6 дополнительно содержит блок 10 оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку 9 обработки принятых сигналов, а выход блока 10 оптоэлектронной развязки является выходом датчика.

Полость корпуса 1 заполнена композитным герметизирующим материалом 12, например, композитной твердеющей смолой. При этом датчик выполнен с возможностью установки в измерительной среде арочной конструкцией вверху, а стойками 3 вертикально вниз. Вверху арочной конструкции выполнен герметичный ввод кабеля 11 для подвески датчика и размещения электрических проводников для электрического питания датчика и вывода сигналов измерения.

Технология изготовления и сборки фторопластового корпуса 1 с заполнением 12 композитной твердеющей смолой, позволяет получить неразборное, герметичное, и стойкое к внешним механическим воздействиям и загрязнениям изделие, что увеличивает его надежность и долговечность использования.

Форма корпуса 1 датчика осадка (фиг. 4) выполнена таким образом, что между чувствительными элементами датчика, инфракрасным излучателем и приемником излучения, установленным в стойках 3, образуется широкая контролируемая зона, на работоспособность которой практически не влияет частичное загрязнение, так как анализируется общая оптическая плотность в инфракрасном диапазоне всего пространства между стойками 3. Датчик осадка устанавливается вертикально, поэтому данная форма корпуса 1 так же позволяет осаждающимся частицам равномерно заполнять пространство между стойками 3, без образования пустоты под самим корпусом 1 датчика осадка.

Датчик осадка работает по принципу измерения оптической проницаемости среды в инфракрасном диапазоне, расположенной между инфракрасным излучателем 4 и приемником 5 сигналов излучения.

При подключении датчика осадка к электрическому питанию формирователь 8 пачек электрических импульсов начинает формировать пачки прямоугольных импульсов определенной частоты, фиг. 3 - а), которые подаются на инфракрасный излучатель, формирующий пачки световых импульсов в инфракрасном диапазоне. Применение импульсного излучения, в отличие от постоянного, обеспечивает меньшее энергопотребление, более низкий нагрев поверхности корпуса 1 у инфракрасного излучателя 4, что уменьшает образование биологической пленки и минеральных отложений на корпусе 1.

Световые импульсы, пройдя через анализируемую среду, попадают на фотоприемник, который их преобразует снова в электрические импульсы. Пачки электрических импульсов поступают на вход блок 9 обработки сигналов принятых от приемника 5 сигналов излучения, который регистрирует наличие импульсов заданной частоты, и в зависимости от количества зарегистрированных импульсов формирует сигнал о превышении заданного порога оптической проницаемости среды, фиг 3 - b). Использование импульсного сигнала заданной частоты в паре с блоком 9 обработки принятых сигналов, так же настроенным на данную частоту, позволяет существенно повысить помехоустойчивость измерительного тракта.

В блоке 9 обработки принятых сигналов происходит усреднение полученного сигнала. Тем самым исключаются ложные срабатывания датчика осадка в пограничной зоне оптической проницаемости среды, а также, от проплывающего мусора и прочих возмущений.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Датчик осадка может быть использован для определения уровня сыпучих материалов, а, также, осадка в водной среде: глины, ила, песка, шлама и других осадков.

Claims

1. Датчик осадка, включающий полый корпус из фторопласта, выполненный в виде единой арочной конструкции с аркой и двумя расположенными напротив друг друга стойками, присоединёнными по концам арки, при этом в одной стойке расположен инфракрасный излучатель, а в другой стойке - приемник излучения, внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности пачек электрических импульсов, соединенный с инфракрасным излучателем, и блок обработки принятых сигналов, соединенный с приемником излучения, а полость корпуса заполнена композитным герметизирующим материалом, при этом датчик выполнен с возможностью установки в измерительной среде арочной конструкцией вверху и секциями вертикально вниз.

2. Датчик осадка по п. 1, характеризующийся тем, что блок питания датчика подключен через кабель к источнику электрического питания вне датчика.

3. Датчик осадка по п. 2, характеризующийся тем, что упомянутый кабель герметично закреплен в отверстии, выполненном по оси арки.

4. Датчик осадка по п. 1, характеризующийся тем, что формирователь последовательности пачек электрических импульсов выполнен с возможностью генерации пачек импульсов прямоугольной формы с определенным числом импульсов в пачке.

5. Датчик осадка по п. 4, характеризующийся тем, что блок обработки принятых сигналов выполнен с возможностью обработки полученных сигналов в виде пачек импульсов прямоугольной формы с определенным числом импульсов в пачке.

6. Датчик осадка по п. 1, характеризующийся тем, что электрическая плата дополнительно содержит блок оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку обработки принятых сигналов, а выход блока оптоэлектронной развязки является выходом датчика осадка.