CS261938B1

CS261938B1 - Liquid flow sensor

Info

Publication number: CS261938B1
Application number: CS872383A
Authority: CS
Inventors: Pavel Vanek; Alexandr Cerny
Original assignee: Pavel Vanek; Alexandr Cerny
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS238387A1

Abstract

Je řešeno čidlo, které nezpůsobuje znečištění protékající (japaliny, nezmenšuje její průtok a umožňuje libovolnou pracovní polohu. V plášti z plastu, je souoae uloženo teleso, tvořené skleněnou trubkou se zúženými konoi, vyústěnými čely pláště. Uvnitř tělesa je tvarovaná skleněná clonka dosedající širší, válcovou části na dno rozšíření části tělesa a přecházející v jednom zúženém konci tělesa ve zploštělý konec se zatavenou grafitovou destičkou. Tento zúžený konec tělesa je upevněn ve válcovém držáku z plastu, k němuž je připevněna distanční vložka, deska plošných spojů tvaru mezikruží s elektronickým obvodem, zapojeným jako diferenciální zesilovač s nastavitelnou úrovní napětí na neinvertujícím vstupu. Na invďrtující vstup je připojeno ogtické čidlo, vyvedené aktivní částí do držáku kolmo na grafitovou destičku, Souose s aktivní částí optického čidla je v držáku z druhé strany grafitové destičky umístěn zdroj světla. K rozšířenému válcovému konci clonky je přitaven jeden konec vinuté skleněné pružiny4 umístěná v rozšířená části tělesa a prltavená druhým koncem k vnitřní stěně rozšířená části na jejím druhém konci.A sensor is designed that does not cause contamination of the flowing fluid, does not reduce its flow rate and allows any working position. A body consisting of a glass tube with narrowed corners and open ends of the shell is placed in a plastic casing. Inside the casing is a shaped glass diaphragm, the wider, cylindrical part of which rests on the bottom of the body extension and transitions at one narrowed end of the casing into a flattened end with a sealed graphite plate. This narrowed end of the casing is fixed in a cylindrical plastic holder to which a spacer is attached, a printed circuit board in the shape of an annulus with an electronic circuit connected as a differential amplifier with an adjustable voltage level on the non-inverting input. An optical sensor is connected to the inverting input, the active part of which is led into the holder perpendicular to the graphite plate. The active part of the optical sensor is in the holder on the other side. The light source is placed in the graphite plate. One end of a coiled glass spring4 located in the expanded part of the body and fused with its other end to the inner wall of the expanded part at its other end is fused to the expanded cylindrical end of the diaphragm.

Description

Vynález se týká čidla průtoku kapaliny s libovolnou pracovní polohou.The present invention relates to a liquid flow sensor of any operating position.

Dosud známá průtoková čidla jsou zhotovena na principu tělíska, které je nadnášeno proudem kapaliny. Tělísko může být zhotoveno z kovu nebo z teflonu. V případě kovového tělíska, ustane-li průtok kapaliny, tělísko klesne a spojí elektrický obvod. Ve druhém případě, kdy je tělísko zhotoveno z teflonu, je v tělísku umístěn magnet, který spíná vně umístěné jazýčkové relé. Tato známá průtoková čidla mají tu nevýhodu, že pracují pouze ve svislé poloze a potřebují přívod kapaliny zespodu. Navíc jsou některé jejich.části zhotoveny z materiálů, které mohou, při průchodu agresivních kapalin způsobit jejich znečištění.The prior art flow sensors are made on the principle of a body, which is floated by a liquid flow. The body can be made of metal or Teflon. In the case of a metal body, if the flow of liquid ceases, the body drops and connects the electrical circuit. In the second case, when the body is made of Teflon, a magnet is placed in the body, which switches the external reed relay. These known flow sensors have the disadvantage that they only work in a vertical position and need a liquid supply from below. In addition, some of their parts are made of materials that can cause contamination when they pass through aggressive fluids.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje čidlo průtoku kapaliny podle vynálezu. Jeho podstatou je, že sestává z pláště, tvořeného trubkou z plastu, v němž je souose uloženo těleso, tvořené skleněnou trubkou, jejíž oba konce jsou zúženy. Tyto zúžené kon ce jsou vyústěny čely pláště, a to buů přímo nebo například pří pojnými hadicemi k dalším přístrojům. Uvnitř tělesa je uložena tvarovaná skleněná clonka, která svou širší válcovou částí dosedá na dno rozšířené části tělesa, skleněné trubky, tedy v mís tě přechodu do jeho jednoho zúženého konce. V tomto jednom zúženém konci přechází clonka ve zploštěl,/ konec se zatavenou grafitovou destičkou. Tento zúžený konec tělesa s clonkou je upevněn ve válcovém držáku z plastu. K válcovému držáku je pomocí distanční vložky, připevněna deska plošných spojů tvaru mezikruží, na níž je umístěn elektronický obvod, zapojený jako diferenciální zesilovač s nastavitelnou úrovní napětí na neinvertujícím vstupu. Na jeho invertující vstup je připojen výstupThe above-mentioned drawbacks are overcome by the liquid flow sensor according to the invention. Its essence is that it consists of a sheath consisting of a plastic tube, in which a body consisting of a glass tube is arranged coaxially, both ends of which are tapered. These tapered ends end at the ends of the housing, either directly or, for example, by connecting hoses to other devices. Inside the body there is a shaped glass diaphragm which, with its wider cylindrical part, abuts the bottom of the widened part of the body, the glass tube, i.e. at the point of transition to its one tapered end. In this one tapered end, the orifice becomes flattened / sealed with a graphite plate. This tapered end of the body with the orifice plate is mounted in a cylindrical plastic holder. A circular circuit board is attached to the cylindrical bracket by means of a spacer, on which is placed an electronic circuit connected as a differential amplifier with adjustable voltage level at the non-inverting input. Its inverting input is connected to an output

261 938 optického čidla. Aktivní část optického čidla je vyvedena do držáku kolmo na grafitovou destičku clonky. Souose s aktivní částí optického čidla je v držáku z druhé strany grafitové destičky clonky umístěn svou aktivní Částí zdroj světla. K rozšířenému válcovému konci clonky je přitaven jeden konec vinuté skleněné pružiny, umístěné v rozšířené části tělesa a přitavené druhým koncem k jeho vnitřní stěně na druhém konci této rozšířené části tělesa.261 938 optical sensor. The active part of the optical sensor is led into the holder perpendicular to the orifice plate. Along with the active part of the optical sensor, the active part of the light source is located in the holder on the other side of the orifice plate. One end of the coil glass spring, located in the extended body portion and fused to the inner wall at the other end of the extended body portion, is fused to the widened cylindrical end of the orifice.

Výhodou čidla průtoku kapaliny podle vynálezu je, že jeho konstrukce dovoluje libovolnou pracovní polohu a že je zhotoveno pouze ze skla. Libovolná pracovní poloha je výhodná v těch' případech, kdy je třeba detekovat průtok kapaliny v jiném směru, než zezdola nahoru, protože není nutné zvláště tvarovat potrubí. Vzhledem ke svým malým rozměrům, je možno čidlo umísťovat na hadicích i samonosně. Protože je čidlo zhotoveno pouze ze skla, nedochází ke znečišťování protékající kapaliny. Je možno též nastavením optického čidla do určité polohy detekovat pokles průtoku pod danou hodnotu a nejen pokles na nulovou hodnotu.The advantage of the liquid flow sensor according to the invention is that its construction allows any working position and is made of glass only. Any operating position is advantageous in those cases where it is necessary to detect the flow of liquid in a direction other than the bottom up, since it is not necessary to particularly shape the pipe. Due to its small size, the sensor can be placed on hoses even self-supporting. Since the sensor is made of glass only, there is no contamination of the flowing liquid. It is also possible to detect a drop in flow below a given value and not just a drop to zero by setting the optical sensor to a certain position.

Příklad provedení čidla průtoku kapaliny je schematicky uveden na obr. 1. Obr. 2 znázorňuje příklad zapojení elektronického obvodu na desce plošných spojů.An exemplary embodiment of a liquid flow sensor is shown schematically in FIG. 1. FIG. 2 shows an example of an electronic circuit on a printed circuit board.

Těleso 1 čidla je zhotoveno ze skleněné trubky. V její rozšířené části je umístěna vinutá skleněná pružina 2, která je jedním koncem přitavena ke stěně tělesa 1 čidla na konci jeho rozšířené části a druhým koncem je přitavena k rozšířené části tvarované skleněné clonky 2· Clonka 3, která je svou užší částí vložena do jednoho zúženého konce tělesy 1 čidla, má ve své užší části zatavenu grafitovou destičku. Užší konec clonky 2 je plochý, přechází ve válcový tvar a na druhém konci je rozšířena tak, aby dosedla na zúženou Část tělesa 1 čidla. Plášť 2 čidla je tvořen trubkou z plastické hmoty. Držák 6 optického čidla je válcového tvaru, uprostřed je otvor pro vložení tělesa .1 čidla. Kolmo na těleso 1 čidla jsou v držáku 6 optickéhoThe sensor body 1 is made of a glass tube. In its enlarged part there is a coiled glass spring 2, which is fused with one end to the wall of the sensor body 1 at the end of its enlarged part and with the other end fused to the enlarged part of the shaped glass curtain 2. of the tapered end of the sensor body 1, has a graphite plate sealed in its narrower portion. The narrow end of the diaphragm 2 is flat, becomes cylindrical in shape and is widened at the other end to abut the tapered portion of the sensor body 1. The sensor housing 2 is made of a plastic pipe. The optical sensor holder 6 is of cylindrical shape with a hole for inserting the sensor body 1 in the middle. Perpendicular to the sensor body 1 are in the optical holder 6

- 3 261 938 čidla vyvrtány otvory pro zdroj světla a optické čidlo. Držák 6 optického Sídla je s výhodou půlený a na těleso 1 čidla se připevňuje sešroubováním dvěma šrouby. Elektronický obvod je umístěn na desce 8 plošných spojů, která má tvar mezilcruží a k držáku 6 optického čidla je pomocí distanční vložky 7 připevněna šroubem. Zúžené konce tělesa 1 jsou vyústěny čely 4 pláště 5. k dalším přístrojům.- 3,261,938 sensors drilled holes for light source and optical sensor. The optical seat holder 6 is preferably halved and is attached to the sensor body 1 by screwing in two screws. The electronic circuitry is located on the circuit board 8, which has the form of an intermediate ring and is fastened to the optical sensor holder 6 by means of a spacer 7 by a screw. The tapered ends of the body 1 extend into faces 4 of the housing 5 to other devices.

V tomto konkrétním příkladě je délka čidla 158 mm a jeho průměr 50 mm. Síla stěny skleněné trubky, které tvoří těleso 1, je 1,5 mm. Vinutá skleněná pružina 2 je tvořena 15 závity tyčinky z křemenného skla o průměru 1 mm. Pláší 5. čidla tvoří novodurová trubka o vnitřním průměru 45 mm. Deska 8 plošných spojů je zhotovena z oboustranně plátovaného kuprextitu a je k držáku 6 připevněna šroubem M 3 s distanční vložkou 7 o délce 3 mm.In this particular example, the length of the sensor is 158 mm and its diameter is 50 mm. The wall thickness of the glass tube forming the body 1 is 1.5 mm. The coiled glass spring 2 consists of 15 threads of a 1 mm diameter quartz glass rod. The casing of the 5th sensor consists of a new tube with an inner diameter of 45 mm. The printed circuit board 8 is made of double-clad kuprextite and is attached to the holder 6 by a screw M 3 with a spacer 7 of a length of 3 mm.

Elektronický obvod na desce 8 plošných spojů je zapojen jako diferenciální zesilovač s nastavitelnou úrovní napětí na neinvertujícím vstupu. Obvod je tvořen operačním zesilovačem 12, například obvodem MAA 741. Na jeho invertující vstup je připojen výstup’ optického čidla 11, jehož aktivní část je vyvedena do držáku 6 kolmo na grafitovou destičku j) clonky V tomto případě je optické čidlo 11 tvořeno fototranzistorem, například KP 101. Souose s aktivní částí optického čidla 11 je v držáku 6 z druhé strany grafitové destičky 9 clonky umístěn svou aktivní částí, zdroj světla 10. Mezi invertující vstup operačního zesilovače 12 a jeho výstup je zapojen první odpor ±2· K neinvertujícímu vstupu operačního zesilovače 12 je připojen druhý odpor 14, který je spojen s běžcem trimru 15, jehož jeden konec je uzemněn a druhý konec je připojen na napájecí napětí. Operační zesilovač 12 je napájen kladným napětím a uzemněn. Výstup operačního zesilovače 12 je přes odporový dělič tvořený třetím a čtvrtým odporem 16 a 17 připojen na bázi tranzistoru 18, např. KFY 34, který je zapojen do vnějšího obvodu. Jeho emitor. je uzemněn a kolektor je v tomto případě připojen na cívku 19 relé.The electronic circuit on the circuit board 8 is connected as a differential amplifier with an adjustable voltage level at the non-inverting input. The circuit is formed by an operational amplifier 12, for example a MAA 741 circuit. Its inverting input is connected to the output of the optical sensor 11, the active part of which is led to the holder 6 perpendicular to the graphite plate. KP 101. Along with the active part of the optical sensor 11, the active part, the light source 10, is located in the holder 6 on the other side of the orifice plate 9 of the orifice plate 9. A second resistor 14 is connected to the amplifier 12, which is connected to a trimmer 15, one end of which is grounded and the other end connected to the supply voltage. The operational amplifier 12 is powered by a positive voltage and grounded. The output of the operational amplifier 12 is connected via a resistive divider formed by the third and fourth resistors 16 and 17 on the basis of a transistor 18, eg KFY 34, which is connected to an external circuit. His emitter. is grounded and in this case the collector is connected to the coil 19 of the relay.

- 4 261 938- 4,261,938

Při průtoku kapaliny tlak na horní rozšířenou část clonky 2 ji nadzdvihne a tím se uvolní zacloněný paprsek světla, který dopadá na optické čidlo 11, zde fototranzistor ze zdroje světla 10. Při přerušení průtoku vinutá skleněná pružina 2 stlačí clonku 2 ůo klidové polohy a ta přeruší světelný paprsek. Když na optické čidlo 11 dopadá světlo např. ze žárovky, přivádí se napětí na invertující vstup operačního zesilovače 12, a tím je na jeho výstupu malé napětí. Když se přeruší přívod světla na fototranzistor, klesne napětí na vstupu operačního zesilovače 13, ¹¹⁸ výstupu napětí vzroste a tato změna je přes'dělič napětí, tedy třetí a čtvrtý odpor 16 a 17, přivedena na bázi tranzistoru 18, který se otevře a tím například ovládá cívku 19 relé, která je zapojena do kolektoru tohoto tranzistoru 18. První odpor 13 slouží k nastavení zesílení operačního zesilovače 12 a druhý odpor 14 s trimrem 13 slouží k nastavení úrovně spínání.As the liquid flows, the pressure on the upper enlarged part of the diaphragm 2 lifts it and thereby releases the obscured beam of light that impinges on the optical sensor 11, here the phototransistor from the light source 10. When the flow is interrupted light beam. When light from a light bulb, for example, falls on the optical sensor 11, a voltage is applied to the inverting input of the operational amplifier 12, and thus a low voltage is output. When the light supply to the phototransistor is interrupted, the voltage at the input of the operational amplifier 13, ¹¹⁸ increases, and this change is applied to the voltage divider, i.e. the third and fourth resistors 16 and 17, based on the transistor 18 which opens. it controls the coil 19 of the relay, which is connected to the collector of this transistor 18. The first resistor 13 is used to adjust the gain of the operational amplifier 12 and the second resistor 14 with the trimmer 13 is used to adjust the switching level.

Zdroj světla 10 je připojen na napájecí napětí, například zde na 12 V.The light source 10 is connected to a supply voltage, for example 12V here.

U tohoto příkladu provedení čidla průtoku kapaliny- bylo dosaženo spolehlivé indikace průtoku chladícího média, zde destilované vody, v laserovém oftalmo logickém systému.In this exemplary embodiment of the liquid flow sensor, a reliable indication of the flow of the coolant, distilled water, in a laser ophthalmic logic system has been achieved.

Vynález může být využit k detekci průchodu chladícího média v pevnolátkových laserových systémech bez úpravy elektronického koncového obvodu ve spojení s laserovým zdrojem LS 600.The invention can be used to detect the passage of coolant in solid-state laser systems without modifying the electronic terminal circuit in conjunction with the LS 600 laser source.

V ostatních případech chlazení laserových systémů lze použit Čidla s přizpůsobením koncového elektronického obvodu pro daný případ. Velká možnost využití je též v chemickém průmyslu, kde může čidlo sloužit k detekci průtoku agresivních kapalin bez jejich znečištění.In other cases of cooling of laser systems, sensors with tailor-made electronic circuit adaptation can be used. The chemical industry can be used to detect the flow of aggressive liquids without contamination.

Claims

Liquid flow sensor _; characterized in that it consists of a sheath (5) consisting of a plastic tube, in which a body (1) consisting of a glass tube is arranged coaxially, both ends of which are tapered and have mouths (4) of the sheath (5) inside the body. 1) a shaped glass curtain (3) is placed, abutting a wider cylindrical portion on the bottom of the widened part of the body (1) at the point of transition into its one tapered end, where the curtain (3) passes into a flattened end this tapered end of the body A (θ) is fixed in a cylindrical holder (6) of plastic, to which a circuit board (8) is attached by means of a spacer (7) with an electronic circuit connected as a differential amplifier with adjustable voltage level on the non-inverting input and its inverting input is connected the output of the optical sensor (11), the active part of which is led to the holder (6) perpendicular to the graphite In the holder (6) on the other side of the graphite plate (9), the light source (10) is located with its active part in the holder (6) and coaxial with the active part of the optical sensor (1). at the end of the orifice (3), one end of the coiled glass spring (2) located in the enlarged part of the body A- / n is fused while the other end is fused to its inner wall at the other end of the enlarged part of the body A /

2 drawings