×
10.07.2019
219.017.ab0c

ДАТЧИК КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002295115
Дата охранного документа
10.03.2007
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным датчикам контроля уровня жидкости, и может быть использовано в системах и приборах для контроля уровня топлива, при хранении, заправке, а также в процессе работы двигателей на криогенном топливе при жестких механических воздействиях. Сущность изобретения: датчик контроля уровня жидкости содержит корпус с печатной платой и чувствительный элемент (терморезистор) на подложке, установленной на печатной плате, причем печатная плата выполнена в виде узкой (с соотношением сторон в диапазоне 1:3...1:5) тонкой пластины, одна короткая сторона которой жестко крепится к основанию корпуса, а у края противоположной не закрепленной стороны выполнено отверстие с диаметром, в 2...4 раза большим ширины подложки с терморезистором, размещенной над отверстием и выполненной из тонкого теплоизолирующего материала. Кроме того, терморезистор выполнен в "точечном" виде с размерами в диапазоне (0,15...0,5) мм ×(0,15...0,5) мм и толщиной не более 0,005 мм, в качестве подложки использована тонкая пленка, а терморезистор расположен у нижнего края пленки. Технический результат: датчик контроля уровня жидкости позволит повысить быстродействие и точность определения уровня жидкости, а также обеспечить вибростойкость при воздействии жестких виброударных нагрузок в жидкой среде. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным датчикам контроля уровня жидкости, и может быть использовано в системах и приборах для контроля уровня топлива, при хранении, заправке, а также в процессе работы двигателей на криогенном топливе при жестких механических воздействиях.

Известно устройство (Г.Виглеб. Датчики. М.: Мир, 1989, стр.54), содержащее чувствительный элемент (терморезистор), выполненный в виде цилиндрического стержня с проволочными выводами. Недостатком данного устройства является большая инерционность, постоянная времени составляет секунды.

Наиболее близким по технической сущности является устройство (Ю.В.Зайцев и др. Полупроводниковые резисторы в электротехнике. М.: Энергоатомиздат, 1988, стр.12), содержащее чувствительный элемент (терморезистор), выполненный в виде капсулы с проволочными выводами, установленной на керамическую плату квадратной формы, которая устанавливается в корпус.

Недостатком данного устройства является высокая теплоемкость чувствительного элемента и керамической платы, существенно увеличивающих тепловую инерционность, снижающих быстродействие и точность определения уровня жидкости.

Целью изобретения является повышение быстродействия датчика и точности определения уровня жидкости, а также обеспечение вибростойкости при воздействии жестких виброударных нагрузок в жидкой среде.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике контроля уровня жидкости, содержащем корпус с печатной платой и чувствительный элемент (терморезистор) на подложке, установленной на печатной плате, печатная плата выполнена в виде узкой (с соотношением сторон в диапазоне 1:3...1:5) тонкой пластины, одна короткая сторона которой жестко крепится к основанию корпуса, а у края противоположной не закрепленной стороны выполнено отверстие с диаметром, в 2...4 раза большим ширины подложки с терморезистором, размещенной над отверстием и выполненной из тонкого теплоизолирующего материала, при этом терморезистор выполнен в "точечном" виде с размерами (0,15...0,5) мм ×(0,15...0,5) мм и толщиной не более 0,005 мм. Кроме того, в качестве подложки использована тонкая пленка, а терморезистор расположен у нижнего края пленки.

Выявленные отличительные признаки в предложенной совокупности не встречались в ранее известных технических решениях, обеспечивают достижение поставленной цели и могут быть квалифицированы как существенные отличия.

Изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 - датчик контроля уровня жидкости

на фиг.2 - график зависимости времени срабатывания датчика при опускании его в жидкий азот в зависимости от скорости опускания.

Предлагаемый датчик контроля уровня жидкости содержит (фиг.1): корпус 1 с печатной платой 2 и терморезистор 3 на подложке 4, установленной на печатной плате 2, печатная плата 2 выполнена в виде узкой (с соотношением сторон в диапазоне 1:3...1:5) тонкой пластины, одна короткая сторона которой жестко крепится к основанию корпуса 1, а у края противоположной не закрепленной стороны выполнено отверстие 5, над которым размещена подложка 4 с терморезистором 3, подложка 4 выполнена из тонкого теплоизолирующего материала, например полиимида, а диаметр отверстия 5 в 2...4 раза больше ширины подложки 4. Толщина терморезистора 3 составляет не более 0,005 мм, а размеры (площадь) терморезистора 3 составляют (0,15...0,5) мм ×(0,15...0,5) мм. Кроме того, в качестве подложки 4 используется тонкая пленка, а терморезистор 3 расположен у нижнего края пленки. Проводники 6 и контактные площадки 7 служат для подачи напряжения на терморезистор 3.

Датчик контроля уровня жидкости работает следующим образом: по проводникам 6 (фиг.1) на контактные площадки 7 подложки 4 и далее на терморезистор 3 подается постоянное напряжение, под действием электрического тока происходит саморазогрев терморезистора 3, его сопротивление увеличивается и устанавливается тепловой баланс, при котором температура и сопротивление терморезистора 3 постоянны и определяются теплоотдачей в среду (жидкость или газ над жидкостью), в которой помещен датчик.

При погружении в жидкость или извлечении терморезистора 3 тепловой баланс нарушается, температура терморезистора 3 уменьшается или увеличивается за счет изменения теплоотдачи в среду, сопротивление терморезистора изменяется.

Таким образом, контролируя величину сопротивления терморезистора 3, можно определить момент перехода терморезистором 3 границы "жидкость - газ" и соответственно высоту уровня жидкости.

Покажем существенность каждого из перечисленных признаков устройства.

При воздействии виброударов перпендикулярно поверхности подложки 4, под напором колеблющейся жидкости подложка 4 деформируется и усилия передаются на терморезистор 3, что приводит к микротрещинам и нарушает целостность пленочных элементов. Виброудары с направлением, лежащим в плоскости подложки 4, не оказывают разрушающего влияния на целостность пленочных элементов.

Для ослабления воздействия виброударов жидкости на подложку 4 печатная плата 2 выполнена в виде узкой (с соотношением сторон в диапазоне 1:3...1:5) тонкой пластины, одна короткая сторона которой жестко крепится к основанию корпуса 1, а противоположная сторона печатной платы 2 не закреплена и колеблется вместе с жидкостью, демпфируя виброударные воздействия на подложку 2 и пленочные элементы на ней. При соотношении сторон вне указанного диапазона печатная плата или перестает демпфировать колебания жидкости или колеблется с большой амплитудой, что приводит к микротрещинам на подложке 2.

Результаты испытания - одиночные удары до 500 g и широкополосные случайные вибрации со средним уровнем до 10 g по трем направлениям, в т.ч. по направлению перпендикулярно плоскости подложки 4 в жидкой среде, подтвердили достаточность механической прочности устройства.

Отверстие 5 предназначено для обеспечения свободного касания жидкости с подложкой 4 с двух сторон и отекания жидкости при подъеме подложки 4 из нее. В случае маленького диаметра отверстия (менее 2 ширин подложки) визуально наблюдалось невытекание жидкости между подложкой и печатной платой, что ухудшало быстродействие датчика. При существенном увеличении диаметра (более 4-х ширин подложки) быстродействие существенно не увеличивалось, а габариты устройства возрастали.

Наилучшее быстродействие датчика обеспечивается в случае, когда подложка 4 выполнена из тонкого теплоизолирующего материала. При этом теплоотвод на конструкцию много меньше теплоотвода в жидкость и сравним с теплоотводом в газ над жидкостью. А постоянная времени нагрева терморезистора 3 благодаря "точечному" исполнению существенно меньше времени прохода терморезистора 3 через поверхность жидкости.

Наилучшая точность датчика в диапазоне 0,2...0,5 мм и быстродействие менее 0,5 с достигались при уменьшении толщины терморезистора 3 до 0,005 мм при его "точечном" выполнении с размерами (0,15...0,5 мм)×(0,15...0,5) мм.

Одним из наилучших вариантов реализации датчика является конструкция, когда в качестве подложки использована тонкая полиимидная пленка длиной 9 мм и шириной не более 2,5 мм и толщиной 10...50 мкм с нанесенным на нее (методом вакуумного напыления с последующей фотолитографией) терморезистором из титана с медными контактными площадками. Сопротивление терморезистора 3 в нормальных условиях составляло 150 Ом. Печатная плата 2 изготавливалась из стеклотекстолита толщиной 0,5 мм размером 9×36 мм. На расстоянии 7,5 мм от края выполнялось отверстие 5 диаметром 5 мм.

При определении положения уровня криогенных сред (жидкого азота и жидкого кислорода) при токе через терморезистор 3 около 10 мА и включении его по мостовой схеме точность измерения положения уровня жидкости составляла около 0,2...0,5 мм при выходном сигнале с датчика около 100 мВ, при скорости перемещении уровня жидкости в диапазоне 1...11 мм/с.

Как показали эксперименты, при размещении терморезистора 3 у нижнего края пленки обеспечивается минимальное время срабатывания датчика при подъеме уровня жидкости. На фиг.2 приведен график зависимости времени срабатывания датчика при опускании его в жидкий азот в зависимости от скорости опускания. О - терморезистор размещается по центру пленки, - терморезистор размещается у нижнего края пленки. Как видно из графика, при размещении резистора в центре пленки время срабатывания датчика зависит от скорости движения уровня жидкости (или датчика) и изменяется в диапазоне 0,45...0,1 с. При размещении терморезистора на расстоянии 0,2 мм от нижнего края пленки время срабатывания не зависит от скорости движения уровня жидкости и составляет около 0,05 с. Следовательно, это расположение является оптимальным для обеспечения минимального времени срабатывания при подъеме уровня жидкости.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает достижение поставленной цели, а именно повышение быстродействия датчика и точности определения уровня жидкости, а также обеспечение вибростойкости при воздействии жестких виброударных нагрузок в жидкой среде при минимизации размеров датчика.

1.Датчикконтроляуровняжидкости,содержащийкорпусспечатнойплатойичувствительныйэлемент(терморезистор)наподложке,установленнойнапечатнойплате,отличающийсятем,чтопечатнаяплатавыполненаввидеузкой(ссоотношениемсторонвдиапазоне1:3...1:5)тонкойпластины,однакороткаясторонакоторойжесткокрепитсякоснованиюкорпуса,аукраяпротивоположнойнезакрепленнойсторонывыполненоотверстиесдиаметром,в2...4разабольшимшириныподложкистерморезистором,размещеннойнадотверстиемивыполненнойизтонкоготеплоизолирующегоматериала,12.Датчикпоп.1,отличающийсятем,чтотерморезисторвыполненв"точечном"видесразмерамивдиапазоне(0,15...0,5)×(0,15...×0,5)ммитолщинойнеболее0,005мм.23.Датчикпоп.1,отличающийсятем,чтовкачествеподложкииспользованатонкаяпленка,атерморезисторрасположенунижнегокраяпленки.3
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 106.
10.01.2013
№216.012.19e6

Индукционный датчик силы

Заявленное изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для точного и долговременного измерения механических усилий или деформаций конструкций в самых различных областях техники. Заявленный индукционный датчик силы содержит трансформатор механических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472122
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ea

Устройство для дистанционного измерения давления

Устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов, соответствующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472126
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.02.2013
№216.012.27d3

Силоизмерительный датчик

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для постоянного измерения усилий в различных резьбовых соединениях строительных элементов и конструкций. Техническим результатом является повышение времени эксплуатации устройства, повышение точности измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475715
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.283d

Способ предварительной оценки качества диагностических тестов

Изобретение относится к области диагностики технических систем. Технический результат заключается в уменьшении времени проведения диагностики технических систем. Для этого предложен способ предварительной оценки качества диагностических тестов, заключающийся в том, что на основе описания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475821
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3196

Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478232
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.05.2013
№216.012.4018

Система защиты от несанкционированного доступа для транспортных средств

Изобретение относится к транспортной технике и предназначена для использования с целью предотвращения несанкционированного доступа к транспортным средствам, в частности автомобилям. Система содержит логический модуль (1), считыватель (2) транспондера, транспондер (3), блок (4) памяти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481978
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.07.2013
№216.012.5a95

Способ дистанционного обнаружения вещества

Использование: для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ посредством магнитного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488810
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6246

Кодовая шкала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является уменьшение габаритов и массы устройства. Кодовая шкала содержит m информационных кодовых дорожек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490790
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68fc

Способ контроля движения специальных транспортных средств

Изобретение относится к области контроля движения городского наземного транспорта, мусоровозов, обеспечивающих вывоз бытового и промышленного мусора на специальные свалки или в места их переработки, инкассаторских машин, перевозящих денежные средства из банка различным организациям и из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492523
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7afd

Способ обнаружения и идентификации разыскиваемых транспондеров из множества пассивных транспондеров и система для его осуществления

Предлагаемые способ и система относятся к системам радиочастотной идентификации подвижных и неподвижных объектов (RFID-системы). Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем автоматического определения местоположения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497147
Дата охранного документа: 27.10.2013
Показаны записи 1-10 из 46.
10.01.2013
№216.012.19ea

Устройство для дистанционного измерения давления

Устройство относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении в различных отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов, соответствующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472126
Дата охранного документа: 10.01.2013
27.03.2013
№216.012.3196

Способ идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей при прохождении контрольных пунктов и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области систем контроля потока транспортных средств (ТС). В способе идентификации транспортных средств и выявления заявленных на поиск автомобилей, при прохождении ТС контрольных пунктов сравнивают коды сигналов, принятых на контрольных пунктах, с кодами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478232
Дата охранного документа: 27.03.2013
20.05.2013
№216.012.4018

Система защиты от несанкционированного доступа для транспортных средств

Изобретение относится к транспортной технике и предназначена для использования с целью предотвращения несанкционированного доступа к транспортным средствам, в частности автомобилям. Система содержит логический модуль (1), считыватель (2) транспондера, транспондер (3), блок (4) памяти...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481978
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.07.2013
№216.012.5a95

Способ дистанционного обнаружения вещества

Использование: для поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ посредством магнитного резонанса. Сущность: заключается в том, что осуществляют электромагнитное зондирование предполагаемого места закладки наркотического вещества плоскополяризованным сигналом и прием сигналов с правой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488810
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2013
№216.012.6246

Кодовая шкала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, а именно к кодовым шкалам преобразователей угла поворота вала в код. Техническим результатом является уменьшение габаритов и массы устройства. Кодовая шкала содержит m информационных кодовых дорожек и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490790
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68fc

Способ контроля движения специальных транспортных средств

Изобретение относится к области контроля движения городского наземного транспорта, мусоровозов, обеспечивающих вывоз бытового и промышленного мусора на специальные свалки или в места их переработки, инкассаторских машин, перевозящих денежные средства из банка различным организациям и из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492523
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.10.2013
№216.012.7afd

Способ обнаружения и идентификации разыскиваемых транспондеров из множества пассивных транспондеров и система для его осуществления

Предлагаемые способ и система относятся к системам радиочастотной идентификации подвижных и неподвижных объектов (RFID-системы). Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей известных технических решений путем автоматического определения местоположения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497147
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b7d

Кодовая шкала

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к аналого-цифровому преобразованию, и может быть использовано для преобразования угла поворота вала в код. Техническим результатом является обеспечение осуществления обработки информации в обычном двоичном коде. Кодовая шкала содержит m...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497275
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7f5e

Способ дистанционного обнаружения вещества

Предложен способ поиска и обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ, находящихся в неметаллической оболочке и в укрывающих средах. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения наркотического вещества. В веществе возбуждают магнитный резонанс с последующим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498279
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.84f4

Способ и система радиочастотной идентификации и позиционирования железнодорожного транспорта

Группа изобретений относится к области организации и управления движением на железных дорогах. Способ радиочастотной идентификации и позиционирования железнодорожного транспорта состоит в том, что на каждом участке пути располагают, как минимум, две радиочастотные метки. Первую метку размещают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499714
Дата охранного документа: 27.11.2013
+ добавить свой РИД