Устройство для сигнализации наличия жидкостиПатент на изобретение №: 2107898 Автор: Герзанич Ю.Э., Герзанич В.Ю., Бычков А.В. Патентообладатель: Научно-производственная компания "Геркос" Дата публикации: 27 Марта, 1998 Адрес для переписки: подача заявки25.02.1997 публикация патента27.03.1998 Изображения    Устройство относится к средствам сигнализации наличия жидкости у поливных машин, опрыскивателей, машин внесения удобрений и может быть также использовано и в других средствах контроля наличия жидкости. Устройство включает генератор импульсов, связанный посредством РС фильтра с одним электродом контактного датчика, второй электрод которого заземлен, а также с формирователем нормированного сигнала, выход которого подключен к селектору, выполненному в виде усилительной ячейки с инвертирующим и неинвертирующим выходами, между которыми включен конденсатор. Буферный усилитель подключен к визуальному индикатору, а формирователь сигнала звуковой индикации связан с выходом генератора импульсов. Его выход подключен к звуковому сигнализатору. Устройство снабжено инвертором уровня отселектированного сигнала с низким входным сопротивлением и выходом с логическими уровнями сигнала, вход которого подключен к неинвертирующему выходу усилительной ячейки селектора, а выход связан со входом буферного усилителя и другим входом формирователя сигнала звуковой индикации. Наличие инвертора позволяет стабилизировать входные характеристики первых каскадов и выбором задающих элементов адаптировать сигнал датчика относительно любой его конструкции. 3 з.п.ф-лы, 4 ил. , , , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУУстройство относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к средствам сигнализации наличия жидкости у поливальных машин, опрыскивателей, машин внесения удобрений, и может быть также использовано и в других средствах контроля наличия жидкости. Известны устройства для сигнализации наличия жидкости, включающие генератор импульсов, связанный с датчиком для размещения в жидкой среде, ключевой элемент, блок сравнения и блок индикации [1, 2]. Во всех указанных случаях замыкания клемм датчика жидкостью происходит срабатывание ключевого элемента и блока сравнения, после чего сигнал отображается блоком индикации. Однако в перечисленных случаях сигнал с датчика не имеет определенного перепада напряжения и вследствие значительности временного фронта сигнала его обработка приводит к значительной ошибке и соответственно недостоверности результатов индикации. Наличие гистерезиса в системе обработки сигнала, который обусловлен наличием неоднородности самой жидкости, капель и паров в зоне расположения датчика, существенно снижает точность регистрации. И эти факторы для такого рода устройств являются зачастую непреодолимыми, и даже при существенном усложнении блока обработки невозможно добиться необходимой точности. Наиболее близким к заявленному является устройство для сигнализации наличия жидкости, включающей генератор импульсов, связанный посредством RC-фильтра с одним электродом контактного датчика, второй электрод которого заземлен, а также с формирователем нормированного сигнала, выход которого подключен к селектору, выполненному в виде усилительной ячейки с инвертирующим и неинвертирующим выходами, между которыми включен конденсатор, буферный усилитель, подключенный к визуальному индикатору, а также формирователь сигнала звуковой индикации, один из входов которого связан с выходом генератора импульсов, а выход подключен к звуковому сигнализатору [3]. При работе данного устройства сигнал с генератором импульсов через фильтр поступает на контактный датчик и формирователь нормированного сигнала, после чего селектируется и при отсутствии контакта датчика с жидкостью выделенный сигнал запускает звуковой сигнализатор и визуальный индикатор. Однако, несмотря на более высокие эксплуатационные характеристики данного устройства, все-таки имеет место довольно значительный гистерезис электронного блока устройства, вызванный описанными выше причинами, в результате чего устройство имеет недостаточную точность, и, следовательно, информативность. Технической задачей изобретения является повышение точности работы устройства и возможность его настройки на любую конструкцию контактных датчиков. Указанная техническая задача решается тем, что оно снабжено инвертором уровня отселектированного сигнала с низким входным сопротивлением и выходом с логическими уровнями сигнала, вход которого подключен к неинвертирующему выходу усилительной ячейки селектора, а выход связан со входом буферного усилителя и другим входом формирователя сигнала звуковой индикации. А также тем, что инвертор уровня отселектированного сигнала выполнен в виде транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, база которого является входом инвертора отселектированного сигнала, а также в виде соответствующего триггера Шмитта, причем коллектор упомянутого транзистора подключен к объединенным входам данного триггера, выход которого является выходом инвертора уровня отселектированного сигнала. И, кроме того, тем, что снабжено цепью обратной связи, выполненной в виде последовательно включенных первого электронного ключа, соответствующего триггера Шмитта с объединенными входами и второго электронного ключа, причем вход первого электронного ключа подключен к неинвертирующему выходу буферного усилителя, а выход второго связан с входом буферного усилителя. Причем инвертор уровня отселектированного сигнала может быть выполнен с возможностью изменения его входного сопротивления. Поиск, проведенный по патентной и иной технической литературе, показал, что заявленная совокупность неизвестна, т.е. заявленное соответствует условию изобретения "новизна". Поскольку устройство содержит известные элементы и узлы, а также проверено в работе, то оно соответствует условию изобретения "промышленная применимость". А так как в результате решается поставленная техническая задача, причем в результате эксплуатации устройства имеется более высокий эффект, достигнутый неочевидным для специалиста образом, то заявленное соответствует условию "изобретательский уровень". На фиг. 1 представлена общая схема устройства; на фиг.2 и 3 - соответственно вид контактного датчика, сбоку и сверху; на фиг.4 - схема подключения контактного датчика и визуального индикатора. Устройство включает генератор импульсов 1, который может быть выполнен, например, на триггере Шмитта DD1.1 с времязадающей R1C1 цепочкой, T-образный RC-фильтр на конденсаторе C2 и резисторах R2 и R3, формирователь нормированного сигнала 3, который выполнен на транзисторе VT2, включенном по схеме генератора тока и резисторов R5 и R4, селектор 4, который выполнен на основе усилительной ячейки на транзисторе VT1, резистора R6, конденсаторов C3 и C4, причем последний включен между инвертирующим и неинвертирующим выходами транзистора VT1, инвертор уровня отселектированного сигнала 5, выполненного на транзисторе VT3, триггере Шмитта DD1.2 и резисторах R7, R5, причем в данном случае инвертор представляет каскад с низким входным сопротивлением благодаря включению транзистора VT3 по схеме с общим эмиттером. Формирователь сигнала звуковой индикации 6 выполнен на триггере Шмитта DD1.3 и связан со звуковым сигнализатором BA1. Буферный усилитель 7, выполненный на транзисторе VT8, охвачен цепью обратной связи, которая выполнена на последовательно связанных транзисторе VT5, включенном по схеме с общим эмиттером, триггере Шмитта с объединенными входами, а также включенным по схеме с общим эмиттером транзисторе VT4, коллектор которого подключен к базе транзистора VT8, при этом эмиттер последнего подключен к базе транзистора VT5. Коллектор транзистора VT8 связан с выходной клеммой блока K2. Устройство также имеет блок стабилизации напряжения 9, который выполнен на транзисторах VT6, VT7, диоде VD1 и стабилитроне VD2, а также резисторах R11, R14, R15 (фиг.1). При этом вход блока 9 подключен к клемме K3, которая связана непосредственно с одним полюсом источника питания 11, другой полюс которого связан с клеммой K1, а клемма K2 подключена к источнику питания 10 через визуальный индикатор 11, например, лампу. Выход фильтра 2 связан с входом формирователя 3 и клеммой K4, которая подключена к одному из электродов контактного датчика 12, другая клемма которого заземлена. Выходом формирователя 3 является коллектор транзистора VT2, который связан с входом селектора 4, т.е. с базой транзистора VT1, эмиттер последнего является неинвертирующим выходом селектора 4 и посредством резистора R7 подключен к входу инвертора 5, т.е. к базе транзистора VT3. Выход триггера Шмитта DD1.1 связан посредством резистора R9 с входом буферного усилителя 7 и с одним из входов формирователя 6 на триггере DD1.3, ко второму входу которого подключен выход генератора 1. Блок стабилизации напряжения 9 питает посредством выходного транзистора VT7 и конденсатора C5 остальные блоки. Следует отметить, что триггеры Шмитта могут быть заменены на элементы 2 И-НЕ или аналогичные узлы, выполняющие данную логическую функцию со сравнением входных сигналов, по результатам которого осуществляется выбор нуля или единицы с последующей инвертацией. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает прямоугольные сигналы с частотой повторения, расположенной в звуковом диапазоне и определяемой цепочкой R1C1. С выхода генератора 1 импульсы поступают на фильтр 2 и далее на датчик 12 и формирователь 3. При непогруженных в жидкость электродах датчика 12 сигнал на нем фактически соответствует сигналу с генератора 1, при погруженных - фактически имеет вид проинтегрированных прямоугольных импульсов существенно меньшей амплитуды. Эти сигналы преобразуются формирователем 3, который выполнен по схеме генератора тока, что позволяет благодаря нелинейной характеристике р-п переходов транзистора VT2 значительный по амплитуде сигнал ограничивать на заданном уровне, а сигналы с малой амплитудой усиливать в определенных пределах и таким образом достичь относительно стабильного уровня выходного сигнала схемы. Далее сигнал приходит на селектор 4, т.е. на базу транзистора VT1, и при погруженных в жидкость электродах датчика 12, когда сигнал принимает положительные значения, транзистор VT1 открывается и на его инвертирующем и неинвертирующем выходах появляются одинаковые разнополярные сигналы, которые вследствие наличия конденсатора C4 вычитаются (в данном случае это обусловлено подбором емкости конденсатора) и, таким образом, на входе инвертора 5 напряжение практически не отличается от нуля, что соответствует его закрытому состоянию и включенным звуковому сигнализатору BA1 и визуальному индикатору 11. Таким образом, когда электроды датчика 12 погружены в жидкость, устройство не вырабатывает инициирующих сигналов. Если же электрод датчика 12 находится вне жидкости, то влияние жидкости на форму сигнала отсутствует и сигнал с датчика 12 практически повторяет сигнал с выхода генератора 1. Этот сигнал частично ослабляется формирователем 3 и поступает на вход селектора 4. Поскольку в этом случае нарастание положительных фронтов сигнала происходит достаточно быстро, конденсатор C4 также быстро разряжается через практически открытый транзистор VT1, и схема теряет способность вычитать сигналы, появляющиеся у нее на инвертирующем и неинвертирующем выходах, поэтому на последнем, т.е. на резисторе R7, выделяется положительный сигнал. В те моменты времени, когда сигнал с выхода формирователя 3 принимает отрицательные значения, транзистор VT1 заперт и конденсатор C4 медленно заряжается от блока 9 через относительно большое сопротивление резистора R6, т. е. в этом случае конденсатор C4 выполняет свою интегрирующую функцию. В результате на неинвертирующем выходе-эмиттере транзистора VT1 формируется практически постоянное положительное напряжение, которое открывает транзистор VT3 инвертора 5 с низким входным сопротивлением, поскольку он включен по схеме с общим эмиттером. Напряжение насыщения его перехода при токе базы порядка 1 мА величина постоянная и составляет 0,8-0,9 В. Таким образом, в делителе напряжения резистор R6, переход коллектор-эмиттер VT1 и резистор R7 образуется нормированный источник напряжения для поддержания входных характеристик каскадов на VT1 и VT2 при обработке сигналов с датчика, что не удавалось в прототипе, поскольку рабочая точка переключения сигнализатора в прототипе зависела от объема контролируемой жидкости, величины смоченной площади электродов датчика и т.д. В данном же случае удалось на порядок понизить входное сопротивление данного каскада и выбором величины резистора R7 адаптировать устройство под любые конструкции датчиков с установкой необходимого порога срабатывания, что позволяет легко достичь повторяемости параметров устройства. Сигнал с выхода открытого транзистора VT3 открывает усилитель 7 и визуальный индикатор 11 включается. Кроме того, сигналы с выхода генератора 1 и выхода триггера DD1.2 поступают на формирователь 6 - триггер DD1.3, с выхода которого преобразуются в звуковой сигнал сигнализатором BA1. В данном случае триггер DD1.2 позволяет вследствие наличия порога срабатывания и порога отпускания исключить слабое свечение индикатора 11, что имело место в прототипе, и компенсировать девиацию полезного сигнала во входных каскадах. Это позволило исключить влияние капель, брызг, стекания жидкости по электродам и т.д. Для ускорения и более эффективного включения индикатора 12 введена цепь из транзистора VT5, триггера DD1&4 и транзистора VT4, позволяющая более четко определить моменты включения индикатора 12 и исключить влияние канала световой индикации на канал звуковой индикации, что является очень существенным. Применение заявленного устройства позволяет его использовать не только для контроля наличия жидкости, но и для контроля наличия определенного вида жидкости, например, контроля уровня раздела двух различных жидкостей, причем в данном случае могут контролироваться как слабо-, так и сильноэлектропроводные растворы и т. п. Эффективность данного устройства очень высока при высоких эксплуатационных параметрах. Источники информации 1. Перспективы развития машин и оборудования для защищенного грунта /Сб. научн. тр. ВИСХОМа, М., 1975. 2. Анализ мировых тенденций развития сельскохозяйственной техники /Сб. научн. тр. ВИСХОМа, М., 1986. 3. Патент Российской Федерации, 2010498. кл. A 01 G 25/16, 1994.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Устройство для сигнализации наличия жидкости, включающее генератор импульсов, связанный посредством RC - фильтра с одним электродом контактного датчика, второй электрод которого заземлен, а также с формирователем нормированного сигнала, выход которого подключен к селектору, выполненному в виде усилительной ячейки с инвертирующим и неинвертирующим выходами, между которыми включен конденсатор, буферный усилитель, подключенный к визуальному индикатору, а также формирователь сигнала звуковой индикации, один из входов которого связан с выходом генератора импульсов, а выход подключен к звуковому сигнализатору, отличающееся тем, что оно снабжено инвертором уровня отселектированного сигнала с низким входным сопротивлением и выходом с логическими уровнями сигнала, вход которого подключен к неинвертирующему выходу усилительной ячейки селектора, а выход связан с входом буферного усилителя и другим входом формирователя сигнала звуковой индикации. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инвертор уровня отселектированного сигнала выполнен в виде транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, база которого является входом инвертора отселектированного сигнала, а также в виде соответствующего триггера Шмитта, причем коллектор упомянутого транзистора подключен к объединенным входам данного триггера, выход которого является выходом инвертора уровня отселектированного сигнала. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено цепью обратной связи, выполненной в виде последовательно включенных первого электронного ключа, соответствующего триггеру Шмитта с объединенными входами, и второго электронного ключа, причем вход первого электронного ключа подключен к неинвертирующему выходу буферного усилителя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что инвертор уровня отселектированного сигнала выполнен с возможностью изменения его входного сопротивления.Популярные патенты: 2120709 Рама плуга ... навесной многокорпусный плуг типа ПЛН-4-35 [2, с. 20], рама которого состоит поперечного, диагонального и нескольких продольных брусьев. У существующей конструкции для повышения прочности консольной части диагонального бруса установлен элемент жесткости в виде образного стержня, соединяющего крайний левый продольный брус с задней частью диагонального бруса. Во время работы плуга с такой рамой на сухих твердых почвах, последние корпуса, по причине значительных величин силы реакции почвы, скручивают и изгибают брус, на котором они установлены. Это возникает по причине того, что нагрузки с корпусов передаются сначала только на брус, и только затем, через него, на элемент жесткости. В ... 2459398 Способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами ... почвы после перемешивания составила 1, 5, 10 и 15 мас.%. В приготовленную почву вносились запрессованные брикеты ила из расчета 100 г ила на 1 кг почвы. Почву обильно увлажняли (50 л/м2). Брикеты выдерживали в почве в течении 3 суток. Опыты проводились в лабораторных условиях при комнатной температуре. Снижение концентрации солей определяли по снижению концентрации хлорид-ионов в почвенных образцах. Концентрацию хлорид-ионов определяли путем титрования почвенных вытяжек раствором азотнокислого серебра [ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке]. Отбор проб осуществляли каждые 12 часов. Результаты исследования представлены на фиг.1.Как видно из фиг.1, ... 2248687 Способ весеннего боронования озимых культур и зубовая борона для его осуществления ... 6 частей располагаются по ходу движения бороны.В начале движения заявляемой бороны по полю вдоль рядков посева или по длинной большей диагонали геометрических фигур поля при перекрестном севе возникающее под давлением передней криволинейной лезвийной кромки зуба предварительное сжатие тонкослойной почвенной корки будет достаточным для деформации корки. Для условий эксперимента заявителем установлено, что толщина (острота) кромки менее 2 мм незначительно влияет на уменьшение нормального усилия резания почвенной корки, а более 2 мм - быстро затупляется.С увеличением касательного перемещения передней криволинейной лезвийной кромки зуба появляется тангенциальная сила, благодаря ... 2060659 Установка для переработки органического субстрата в биогумус ... 15. Лебедка 15 при помощи троса 27 поднимает контейнер в вертикальное положение. Затем замыкает электрическую цепь, питающую электрические двигатели 16 и 11, при помощи мостового крана 8 и тельфера 13 перемещают контейнер 3 в помещение 4, где выращивают дождевых червей, там устанавливают контейнеры 3 на расстоянии 5 см друг от друга и 5 см ряд от ряда. После засова питательной среды в шахты дождевыми червями, последние расползаются по поверхности шахты и перемещаются в слой питательной среды, где они живут, развиваются и размножаются. По мере высыхания питательной среды ее увлажняют водой при помощи гибкого переносного шланга (не показан). При помощи электрических нагревательных ... 2310308 Способ определения выполненности семян сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления ... индивидуального зерна значения площади круга, характеризующего среднюю ширину семян всего образца.Известен способ оценки посевных качеств семян по авторскому свидетельству СССР №1667667, А01С 1/00, 1988 [2], при котором производится измерение длины, ширины, площади и периметра рентгенопрозрачных частей семян и расчет отношения квадрата периметра Р к площади S по формуле К недостаткам данного способа следует отнести трудоемкость, многооперационность и длительность проведения эксперимента; необходимо применение сложного, дорогостоящего и небезопасного для здоровья персонала рентгеноскопического оборудования. Кроме того, абсолютные значения отношения (2) всегда больше ... |
Еще из этого раздела: 2067832 Способ борьбы с грибковыми инфекциями растений 2127511 Композиция пленочного полимерного материала для покрытия теплиц и оптический активатор для полимерного материала (варианты) 2413409 Способ и устройство для уплотнения убранной массы для получения силоса 2154938 Способ охлаждения молока на животноводческих фермах и устройство для его осуществления 2200947 Способ количественной оценки лесопригодности почвогрунтов 2473366 Вещество, обладающее антимикробным действием 2218755 Способ длительного клонирования пайзы (echinochloa frumentacea link) 2167648 Средство для защиты от укусов кровососущих насекомых (варианты) и способ его получения 2236124 Способ создания местообитания и адаптации молоди объектов аквакультуры в водных экосистемах 2027346 Лесозаготовительная машина |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||