Устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов

Устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штангог вых насосов. Цель изобретения - повышение достоверности расшифровки телединамограмм. Устройство содержит датчик 1 усилия , генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобразователь 7 напряжение - частота, преобразователь 8 частота - код, блок 9 управления, счетчики 10,1ё импульсов, триггеры 12.13,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М

Оа

Ое . Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813188/24 (22) 10.04.90 (46) 07.02.92. Бюл. N 5 (71) Казанское научно-производственное объединение "Нефтепромавтоматика" (72) В.П.Бордыков, А.В.Сычев, В.А.Архиреев, П.П.Юшков, Ф.З.Мазитов, Р.Х.Амирханов, P.P.Aìèðõàíîâ и М.Ш;Залятов (53) 621.398(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1330346, кл. F04 В 47/02,,1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ

ДАВЛЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ .НАСОСОВ

„„5U„„1711218 А1 (я)з 6 08 С 19/28, F 04 В 47/02 (57) Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционйого контроля работы скважинных штанго= вых насосов. Цель изобретения — повышение достоверности расшифровки телединамограмм. Устройство содержит датчик 1 усилия, генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик

4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобра-.. зователь 7 напряжение — частота, преобра зователь 8 частота — код, блок 9 управления, счетчики 10,1е импульсов, триггеры 12,13, 1711218

45 к информационному входу преобразователя

50 частота-код, тактовый вход которого подэлементы И 14, 15, счетчики 16,17 импульсов, формирователи 18, 19, 20, 21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23, 24, блоки 25, 26 памяти, блоки 27, 28 сравнения, триггер 29, блок 30 индикации, элемент

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штанговых насосов.

Известно устройство диагностирования скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, преобразователь напряжения в частоту, блок управления, счетчики импульсов, блок памяти, схемы сравнения, генератор импульсов, блок приращения, делитель и блок индикации.

Устройство позволяет идентифицировать шесть классов состояний штангового глубинного насоса.

Однако устройство имеет низкие функциональные возможности.

Известно устройство телединамометрирования скважинных штанговых насосов, содер>кащее датчик усилия, первый датчик хода, первый и второй блоки памяти и блок индикации. Устройство позволя т получать телединамограмму в виде непрерывной замкнутой светящейся кривой.

Недостатки устройства заключаются в следующем. Устройство имеет два режима работы. В первом режиме происходит преобразование и накопление суммы двоичных кодов в блоках памяти, причем двоичный код 1-го преобразования в блоке усреднения кодов складывается с содержимым 1-й ячейки блока памяти и запоминается в этой же ячейке. По окончании m периодов качания содержимое 1-й ячейки делится на число m и подученное частное посылается в ту же самую ячейку блока памяти.

Во втором режиме работы после процессов преобразования и усреднения двоичные коды последовательно считываются из блоков памяти для получения на экране картины телединамограммы. Таким обра.зом, в процессе считывания информации,,получения картины телединамограммы и ее анализа не производятся новые измерения.

Ввиду того, что процесс анализа динамаграмм может занять достаточно большое время, наличие двух режимов приводит к снижению функциональных воэможностей устройства и может снизить достоверность расшифровки телединамограмм.

ИЛИ-HE 31, элемент И 32, реверсивный счетчик 33 импульсов. Изобретение предназначено для получения визуального изображения телеметрической динамограммы на экране индикаторного устройства. 8 ил, При этом максимальные углы наклона балансиров и скорость движения штоков могут меняться как от номера скважины, так и для данной скважины с течением времени.

Поэтому. будет меняться объем памяти, необходимый для получения телединамограмм.

4ля циклического считывания информации иэ блока памяти необходимо знать текущий объем заполненной памяти,.чтобы не производить. считывание иэ других ячеек, в которые не производилась запись, и не нарушать картины телединамограммы.

При записи информации также необходимо знать границы необходимых ячеек памяти для правильного формирования, кода адреса записи, Поскольку эти границы могут изменяться, необходимо оперативно их измерять для получения адреса записи.

В известном устройстве не производится определение текущих границ объема блока памяти, что подразумевает их фиксированное значение. Это может привести к искажению наблюдаемой картины и снижению достоверности расшифровки телединамограмм.

Цель изобретения — повышение достоверности расшифровки телединамограмм.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, первый датчик хода што-. ка, первый и второй блоки памяти и блок индикации, введены генератор. тактовых импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напряжение-частота, преобразователь частота-код, блок управления, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнения, реверсивный счетчик, элемент ИЛИНЕ, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, выход датчика усилия соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого подключен ключен к первому выходу генератора такто1711218 го триггера соединен с вторым входом второго элемента И и входом третьего

60 вых импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, объединенные четвертый вход блока управления, счетные входы второго и реверсивного счетчиков и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, пятый вход блока управления соединен с выходом преобразователя частота.— код, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока памяти, адресные входы первого и второго блоков памяти подключены к соответствующим выходам мультйплексора, первый выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя частота — код, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока индикации и к первому входу 20 первого элемента И, первые информацион-! ные входы блока индикации соединены с соответствующими выходами первого блока памяти, информационные входы второго блока памяти подключены к соответствую- 25 щим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока памяти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и входами 30 элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управления подключен к соответствую- 35 щим управляющим входам мультиплексора; первые. и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управления 40 соединен со счетным входом первого счетчика, обьединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнения, выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формирователя импульсов и подключен к выходу 50 второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными вхо-. дами первого и второго триггеров, выход четвертого. датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов. счетный вход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и подключен к выходу третьего элемента И, выход первоформирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И и к входу четвертого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра, выходы третьего счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой.группы первого блока сравнения, входы второй:-группы которого подключены к соответстаующим выходам первого регистра, выход первого формирователя импульсов соединен со стробирующим входом первого блока сравнения, выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго регистра и входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формирователя импульсов соедйнен со стробирующим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— схема блока управления; на фиг. 3 — схема преобразователя частота-код; на фиг. 4— схема блока индикации; на фиг. 5 — схема второго варианта исполнения блока индикации; на фиг, б — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 7 — временные диаграммы работы блока управления; на фиг. 8 — временные диаграммы работы преобразователя частота — код, Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 усилия. генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока. второй датчик

4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобразователь 7 напряжение-частота, преобразователь 8 частота-код, блок 9 управления, счетчики 10, 11 импульсов, триггеры 12,13, элементы И 14, 15, счетчики 16, 17 импульсов, формирователи 18 — 21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23, 24, блоки 25, 26 памяти, блоки 27, 28 сравнения, триггер 29, блок 30 индикации, элемент ИЛИ вЂ” НЕ 31, элемент И 32, реверсианый счетчик 33 импульсовв.

Блок управления (фиг. 2} содержит инвертор 34, элементы И 35, 36, синхронизатор 37. содержащий D-триггеры 38, 39, формирователи 40, 41 импульсов, элемент

42 задержки, элементы И 43 — 45, шинами

46-50 обозначены входы блока управления, шинами 51-57 — его выходы.

1711218

Преобразователь частота-код (фиг. 3) содержит синхронизатор 58, триггеры 59, 60, элементы И 61-64, умножитель 65 частоты, счетчик 66 импульсов, элементы ИЛИ

67-69, триггер 70, формирователь 71 импульсов, счетчики 72, 73 импульсов, элемент

И 74, шинами 75-77 обозначены входы преобразователя частота — код, шинами 78-80— его выходы.

Блок индикации (фиг. 4) содержит регистры 81, 82, цифроаналоговые преобразователи 83, 84, усилители 85, 86, электронно-лучевую трубку 87, шинами 8890 обозначены входы блока индикации.

Блок индикации (фиг. 5) содержит регистры 91, 92, дешифраторы 93, 94, две группы усилителей 95, 96, матричный индикатор 97, шинами 98-100 обозначены входы блока индикации. . Выход датчика 1 усилия соединен с входом преобразователя 7 напряжение-частота, выход которого соединен с входом преобразователя 8 частота-код (шина 75).

Тактовый вход преобразователя 8 частотакод (шина 76) соединен с первым выходом генератора 2 импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с тактовыми входами блока 9 управления (шины 46-48). Первый выход блока 9 управления (шина 57) соединен с управляющим входом "Пуск" (шина 77) преобразователя

8 частота-код, управляющий выход которого "Конец преобразования" (шина 80) соединен с первым входом блока 9 управления (шина 49). Второй выход блока 9 управления (шина 54) соединен с управляющим входом блока 30 индикации (шина

89 или шина 99) и входом первого элемента И 32, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика 10 импульсов, Шины 55, 56 соединены с управляющей шиной мультиплексора 22, группы входов которого соединены с выходами счетчиков 10, 11 импульсов, а группа выходов — с адресными входами блоков 25, 26 памяти.

Шина 52 соединена с входом счетчика

10 импульсов. Выход первого датчика 3 хода штока соединен с вторым входом блока 9 управления (шина 50), с входом второго счетчика 11 импульсов, с входом второго элемента И 14, с входом реверсивного счетчика 33 импульсов и с входом третьего элемента И 15. Выход второго датчика 4 хода штока соединен с установочными входами первого триггера 12 и третьего счетчика 16 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента

И 14 и входом первого формирователя 19 импульсов. Выход третьего датчика 5 хода!

5 штока соединен со счетными входами первого 12 и второго 13 триггеров. Выход четвертого датчика 6 хода штока соединен с установочными входами второго триггера

13 и четвертого счетчика 17 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И 15 и входом второго формирователя 21 импульсов. Выход первого триггера 12 соединен с вторым вхо10 дом второго элемента И 14 и входом третьего формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра 23. Выход второго триггера 13 соединен с вторым входом третьего

15 элемента И 15 и входом четвертого формирователя 20 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра 24, Выходы третьего счетчика 16 импульсов„начиная со второго разряда, со20 единены с входами первого регистра 23, выходы которого соединены с первой группой входов первого блока 27 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика 16 импульсов

25 за исключением старшего разряда.

Выход первого формирователя 19 импульсов соединен со стробирующим входом первого блока 27 сравнения, выход которого соединен с установочным входом второго

30 счетчика 11 импульсов, с установочным входом реверсивного счетчика 33 импульсов и входом третьего триггера 29. Выходы четвертого счетчика 17 импульсов, начиная со второго разряда, соединены с вхо35 дами второго регистра 24, выходы которого соединены с первой группой входов второго блока 28 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами четвертого счетчика 17 импульсов, за

40 исключением старшего разряда, выход второго формирователя 21 импульсов соединен со стробирующим входом второго блока 28 сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера

45 29. Выход триггера 29 соединен с управляющим входом реверсивного счетчика 33 импульсов, выходы которого соединены с входами первого блока 26 памяти. Выходы преобразователя 8 частота-код (шины 78, 50 79) соединены с входами второго блока 25 памяти, выходы которого соединены с первой группой входов блока 30 индикации (шина 88 или шина 98), вторая группа входов блока 30 индикации (шина 90 или шина

55 100) соединена с выходами первого блока 26 памяти и входами элемента ИЛИ вЂ” НЕ 31.. выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 32.

Шина 46 через инвертор 34 соединена с входом элемента И 35. выход которого сое1711218

9

1 динен с входом элемента И 36 и шиной 51, которого соединен с входом элемента И 74, а второй вход — с шиной 47 и входом форми- выход которого соединен с вторым входом рователя 41 импульсов. Шина 48 соедине- элемента ИЛИ 67.Выход формирователя 71 на с вторым входом элемента И 36, выход импульсов соединен с вторым входом злекоторого соединен с тактовым входом 0- .5 мента И 74 и с шиной 80. триггера 39, а также через элемент 42 за» Группа шин 88 соединена с входами ре.держки с входом элемента И 43. Шина 49 гистра 81, выходы которого соединены с соединена с тактовым входом 0-триггера входами цифроаналогового преобразовате38, инверсный выход которого соединен с. ля {ЦАП) 83. Шина 89 соединена с управля0-входом триггера 39, выход которого со- 10 ющими входами роегистров 81, 82. Группа единен с установочным входом триггера шин 90 соединена с входами регистра 82, 38, с входом элемента И 44 и с шиной.56. выходы которого соединены с входами цифИнверсный выход триггера 39 соединен с роаналогового преобразователя 84. вторым входом элемента И 43 и шиной 55. Выходы ЦАП 83, 84 через усилители 85, Выход формирователя 41 импульсов соеди- 15 86 соединены с отклоняющими пластинами нен с вторыми входами элементов И 44,45, электронно-лучевой трубки 87.

0-вход триггера 38 соединен с.общей ши- Группы шин 98, 100 соединены с входаной. Шина50соединенасвходомформиро- ми регистров 91, 92, управляющие входы . вателя 40 импульсов. выход которого которыхсоединенысшиной99. Выходыре- соединен с шиной 57. Шина 51 соединена с 20 гистров 91, 92 соединены с входами дешифвходами блоков 25, 26 памяти "Выбор мик- раторов 93, 94, выходы которых через росхемы", а шина 53 — с входами "Запись- группы усилителей 95, 96.соединены с вхосчитывание" (не показано), дами матричного индикатора 97.

Шина 75 соединена с входом синхрони- В качестве формирователей 18-21, 40, затора 58,тактовый вход которого соединен 25 41, 71 импульсов можно использовать люс шиной 76 и входом элемента И 63. Выход- бые формирователи, .например дифференсинхронизатора 58 соединен с входом триг- цирующие цепи. гера 59, с входом элемента И 62, с входом На все используемые входы логических умножителя 65 частоты и входом элемента элементов, триггеров, счетчиков и т.д. подИ 61, выход которого через элементы ИЛИ 30 аны нейтральные логические уровни, не

67 соединен со счетным входом счетчика 72 . влияющие на их работу. импульсов, входом элемента ИЛИ 69 и вхо- Устройство работает следующим обрадом триггера 70. Шина 77 соединена с вхо- зом. дом триггера 60, входом элемента ИЛИ 68 Датчик 1 усилия преобразует информаи входом элемента ИЛИ 69. Выход тригге- 35 цию о нагрузке в точке подвески штанг в . ра 60 соединен с вторым входом элемента напряжение постоянного тока.

И 63, с вторым входом элемента И 62, с Датчик 3 хода штока при качении балан-. вторым входом элемента И 61 и входом сира вырабатывает импульсы, причем кажэлемента И 64, второй вход которого сое- дому импульсу соответствует перемещение динен с выходом умножителя 65 частоты. 40 штока на единицудлины или наклон баланИнверсный выход триггера 60 соединен с сира на единицу угла. При перемещении. вторым входом триггера 59, инверсный штока от нижнего крайнего положения до выход которого соединен с третьим вхо- .. верхнего крайнего и обратно датчик 3 хода дом элемента И 62, выход которого соеди-. штока сформирует вполне определенное конен с вторым входом элемента ИЛИ 68 и 45 личество импульсов. Конструктивно датустановочным входом счетчика 66 импуль- чик 3 хода штока может быть выполнен сов. Выход элемента И 63 соединен с вхо- следующим образом. Ось вращения балан- . дам счетчика 66 импульсов, выход которого сира соединяется с осью вращения диска из соединен с вторым входом триггера 60 и ° непрозрачного материала с отверстиями, входом формирователя 71 импульсов. Вы- 50 равномерно расположенными по дуге окход элемента ИЛИ 68 соединен с установоч- ружности. С одной стороны диска располоным входом счетчика 72 импульсов. Выход жен точечный источник света, с другой— элемента И 64 соединен со счетным вхо-: фотоприемник, усилитель и формирователь дом счетчика 73 импульсов, установочный импульсов. Выбрав соответствующий радивход которого соединен с выходом элемен- 55 ус окружности с отверстиями, можно полта ИЛИ 69. Выходы счетчика 72 импульсов - учить достаточно большое количество соединены с группой шин 78,. выходы счет-- импульсов на длину хода штока. чика 73 импульсов — с группой шин 79, Датчик 5 хода штока вырабатываетодин

Старший разряд счетчика 73 импульсов со- импульс при прохождении штока через . единен с вторым входом триггера 70. выход среднее (центральное) положение штока.

1711218.

Датчик 4 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько выше среднего положения, Датчик 6 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько ниже среднего положения.

Формирование импульсов датчиками

3-6 хода штока не.зависит от направления движения.

Конструктивно датчики 4-6 могут быть выполнены аналогично датчику 3 с использованием того же диска.

Из анализа временных диаграмм (фиг

6) можно определить, что при движении штока от центрального положения вверх и обратно до центра датчик 4 хода штока сформирует два импульса, а при движении штока от центра вниз и обратно до центра датчик 6 хода штока сформирует также два импульса.

Напряжение постоянного тока с выхода датчика 1 усилия преобразуется с помощью преобразователя 7 в частоту следования импульсов, пропорциональную измеряемому усилию, которая через линию связи поступает на преобразователь 8 настота — код, Передача информации в виде частоты выбрана из соображений хорошей помехозащищенности такого способа передачи информации. По каждому импульсу датчика

3 хода штока, поступающему на шину 50, формирователь 40, в качестве которого можно использовать любой формирователь, вырабатывает импульс небольшой длительности, который через шину 77 производит запуск преобразователя 8 частота-код. По окончании преобразования на шине 80 формируется импульс "Конец преобразования", а на

40 выходных шинах 78, 79 формируется двоичный код измеряемого параметра для записи в блок 25 памяти.

Адрес записи формируется следующим образом; Обозначим количество импульсов 45 . датчика 3 хода штока при движении штока между двумя крайними точками через N.

Количество. импульсов при движении штока из центрального положения вниз до нижней . границы и снова вверх до центра обозначим 50 череЗ Nl, а количество импульсов при движении штока от центра до верхней точки и вниз до центра — через Ng.

Учитывая это, можно записать, что Nl +

+Nz - 2N. В общем случае Nl Ф Мг. Здесь 55 необходимо отметить, что положение верхней и нижней точек может изменяться как от номера скважины, так и для одной скважины е учением времени, а значит будут меняться и значения Nl, N2.

После включения питания в течение нескольких циклов устройство входит в режим синхронизации. Допустим, что шток движется сверху вниз. При нахождении штока в верхней части триггер 12 и счетчик 16 устанавливаются в исходные нулевые состояния импульсом датчика 4 хода штока, который поступает на их установочные входы.

При прохождении через центр импульс датчика 5 хода штока, поступающий на счетный вход триггера 12, переводит его в противоположное(единичное) состояние, давая разрешение на вход элемента И 14.

Импульсы датчика 3 хода штока через элемент И 14 начинают поступать на счетчик, 16. Далее шток доходит до нижней границы и начинает движение вверх. При новом достижении центра импульс датчика 5 хода штока переводит триггер 12 в исходное нулевое состояние, давая запрет на поступление импульса на вход. счетчика 16.

Одновременно, по изменении потенциала нз выходе триггера 12 формирователь 18 вырабатывает импульс небольшой длительности, ffo которому происходит запись кода счетчика 16, начиная с второго разряда, в регистр 23. 3а счет того, что младший разряд регистра 23 соединен с вторым разрядом счетчика 16, в регистр 23 запишется число, в два раза меньшее, чем содержимое счетчика 16 (с точностью до единицы), т.е, Nl число, равное . Далее шток доходит до верхней границы и возвращается вниз. По импульсу датчика 5 хода штока триггер 12 переходит снова в единичное состояние и в счетчике 16 начинает формироваться новое содержимое. Код счетчика 16 (без старшего разряда) и код регистра 23 поступают на входы схемы 27 сравнения, которая стробируется после каждого входного импульса счетчика, 16 с помощью формирователя 19 импульсов.

В момент времени, когда код счетчика

Nl

16 будет равен, произойдет сравнение кодов и на выходе блока сравнения появится импульс. который установит счетчик 11 в исходное нулевое состояние. Этот счетчик явится счетчиком адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Положение штока в этот момент времени должно быть крайнее нижнее. С этого момента устройство вошло в режим синхронизации и далее идет нарастание кода счетчика 11 адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Значение кода адреса записи может изменяться до 2N. т,е. по мере заполнения счетчика 11 шток из крайнего ниж1 него положения доходит до верха и снова

1711218 приходит в нижнее положение. В каждом следующем цикле происходит новое измереN1 ние чисел Й1, и снова определяется нижняя граница положения штока. По каждому 5 значению кода адреса происходит запись кода параметра с выхода преобразователя

8 частота-код в блок 25 памяти, количестве ячеек которого должно быть не менее, чем 2N. 10

Для получения развертки во времениусилия на штоке необходимо иметь синхронное значение координаты Х, которая должна при движении штока от нижней границы к верхней возрастать от нуля до N, а при 15 обратном движении убывать от N до нуля, Рассмотрим процесс формирования координаты Х. После включения питания также происходит вход в режим синхронизации. Допустим, что шток находится в ниж- 20 ней части и движется вверх. Триггер 13 и счетчик 17 импульсов импульсом датчика 6 устанавливаются в исходное нулевое состояние.

Импульс центрального датчика 5, поступающий на счетный вход триггера 13, пере- 25 водит его в противоположное (единичное) состояние, разрешая прохождение импуль-. сов через элемент И 15 на вход счетчика 17, Следующий импульс датчика 5 переводит триггер 13 в исходное запрещающее состо- 30 яние. В счетчике 17 записано число 2, По импульсу с формирователя 20 в регистр 24 аналогично описанному записывается чис ч2 ло (с точностью до единицы). В следу- 3

35 ющем цикле происходит.сравнение кодов с помощью блока 28 сфшлейия и формирователя 21 импульсов и определение верхней границы положения штока.

В момент прохождения нижней грани- 40 цы импульс с выхода первого блока 27 сравнения устанавливает триггер 29 в единичное состояние, а реверсивный счетчик 33 импульсов — в нулевое состояние.

Счетчик 33 начинает работать в режиме сум- 45 мирования импульсов датчика 3 хода штока. . В момент прохождения верхней границы импульс с выхода второго блока 28 сравнения переводит триггер 29 в нулевое состояние, переключая тем самым счетчик 33 в 50 режим вычитания. В результате этого код счетчика 33 при движении штока снизу вверх меняется от нуля до N. а и ри движении сверху вниз — от N до нуля. Далее происходит запись кода во второй блок 26 памяти; 55 причем код адреса записи соответствует коду адреса первого блока 25 памяти, который через мультиплексор 22 поступает на адресные шины блоков 25, 26 памяти, Для получения устойчивой картины развертки во времени необходимо достаточно быстрое считывание массивов информации, хранимых в блоках 25, 26 памяти. Для организации процесса считыванйя служит счетчик 10 адреса считывания, частота переключения которого может быть несколько килогерц. Код адреса считывания через мультиплексор 22 поступает на адресные входы блоков 25, 26 памяти. В момент записи информации происходит блокировка кода счетчика 10 адреса считывания, а через мультиплексор 22 поступает код счетчика

11 адреса записи. Одновременно происходит блокировка увеличения кода счетчика адреса считывания, тем самым осуществляется синхронная работа циклов записи и считывания блоков 25, 26 памяти.

Код счетчика 10 адреса считывания должен меняться от йуля до 2N, после чего должна происходить его установка в исходное нулевое состояние. Она происходит следующим образом, При считывании содержимого блока 26 памяти его выходной код поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 31. выход которого с помощью элемента И 32 стробируется сигналом, задержанным по времени относительно начала появления выходного кода блока памяти для исключения ложных срабатываний. В момент равенства выходного кода нулю на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 возникает положительный уровень, который через элемент И 32 устанавливает счетчик 10 адреса считывания в нулевое состояние, обеспечивая тем самым нормальную работу в режиме считывания информации.

Информация с выходов блоков 25, 26 памяти поступает на блок 30 индикаций и записывается в соответствующие регистры

81, 82. Импульс записи, поступающий через шину 89 на управляющие входы регистров

81, 82, задержан по времени относительно начала появления нового кода (смены адреса считывания). Выходные коды регистров

81, 82 поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 83, 84, На выходе

ЦАП 83 будет напряжение. пропорциональное усилию на штоке (координату Y), а на выходе ЦАП 84 — напряжение, пропорциональное положению штока (координата Х), Подавая эти напряжения через усилители

85, 86 на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 87, можно получить устойчивую временную картину работы штангового насоса с последующей дйагностикой его работы.

Рассмотрим более подробно процесс формирования управляющих сигналов блоком 9 управления, 1711218

На шину 48 с выхода генератора 2 поступают тактовые импульсы, частота которых может равняться, например, 16 кГц, На шины 46 и 47 поступают тактовые импульсы, полученные путем деления на два и на четыре.

Переключение мультиплексора 22 осуществляется сигналами на шинах 55, 56, которые поступают на управляющую шину мультиплексора 22. При единичном уровне на шине 56 происходит подключение выходов счетчика 11 записи на адресные шины блоков 25, 26 памяти, а при единичном уровне на шине 55 — подключение выходов, счетчика 10 считывания на адресные шины блоков 25, 26, Мультиплексор 22 может быть выполнен на базе микросхем 564ЛН1 с попарно объединенными выходами. При подаче единичного уровня на вход "Блокировка" эти.микросхемы переходят в третье состояние "Обрыв", которое не влияет на работу параллельной микросхемы. Запись в блоки памяти осуществляется в момент появления единичного импульса на шине 53, а считывание происходит при нулевом уровне на этой же шине 53. Подключение шины 53, а также шины 51 к блокам 25, 26 памяти на фиг. 1 не показано.

В предлагаемом устройстве блоки 25, 26 памяти могут. быть выполнены на базе ячеек памяти со совмещенными цепями чте-. ния и записи, например на микросхемах

564РУ2А. Для таких ячеек необходимо подавать запрет на шину "Выбор микросхемы" при каждой смене адреса как при записи, так и при считывании, Сигнал "Выбор микросхемы" поступает на шину 51.

Смена адреса происходит следующим образом. Сигнал "Конец преобразования" с выхода. преобразователя 8 частота-код через шину 49 поступает на вход синхронизатора 37 (тактовый вход О-триг гера 38). На

О-входе триггера 38 находится постоянно нулевой уровень, поэтому на инверсном выходе триггера 38 появится единичный уровень (фиг. 7), поступающий на Р-вход триггера 39. Ближайший импульс с выхода элемента И 36, поступающий на тактовый вход, переводит триггер 39 в единичное состояние, которое поступает на установочный вход триггера 38 и возвращает его в исходное состояние. На 0-входе тригге. ра 39 с некоторой задержкой по времени появится исходный нулевой уровень. Следующий импульс с выхода элемента И 36 возвращает триггер 39 в исходное нулевое состояние. На время нахождения триггера

39 в единичном состоянии на шину 56 подается единичный уровень и на адресные шины блоков 25. 25 памяти подается код адреса записи. Очевидно, что смена информации на этих шинах произойдет во время действия фронтов сигнала на шине 56. Из анализа временных диаграмм (фиг. 7) вид5 но, что оба фронта импульса на выходе триггера 39 (шина 56) перекрываются импульсами на шине 51, поступающими на входы "Выбор микросхемы" блоков 25, 26 памяти (не показано). Поэтому при записи

10 не произойдет искажения информации. На счетчик 10 считывания входные импульсы поступают с шины 52. Эти импульсы являются производными от импульсов на выходе элемента И 36. Иэ анализа временных диаг15 рамм (фиг. 7) видно, что передний фронт этих импульсов, который переключает счетчик 10, перекрывается импульсами на шине

51. Поэтому при считывании также не будет искажения информации.

20 Во время подачи адреса записи происходит блокировка одного импульса с выхода элемента И 36 на.элементе И 43, чтобы считывание происходило при всех значениях адресов. Элемент 4 задержки служит для

25 того, чтобы на выходе элемента И 43 не появился ложный "осколок" от блокированного импульса.

Запись информации в регистры 81, 82 или 91, 92 блока 30 индикации происходит

30 при появлении единичного импульса на шине 54, который поступает на управляющие входы этих регистров. Из анализа диаграмм (фиг. 7) видно, что эти импульсы появляются с достаточной задержкой после каждого из35 менения состояния счетчика 10 адреса считывания.

Преобразователь 8 частота — код работает следующим образом. Для уменьшения времени преобразования с сохранением

40 заданной точности в предлагаемом устройстве применен метод. ускоренного преобразования частоты в код. Сигнал "Пуск", поступающий с шины 57 на шину 77, переводит триггер 60 в единичное состояние и

45 производит установку счетчиков 72, 73 через элементы ИЛИ 68, 69 в исходные (нулевые) состояния. Также происходит установка триггера 70 по отдельному входу (не показано) в нулевое состояние. Такто50 вые импульсы с одного из выходов генератора 2 через шину 76, элемент И 63 поступают на тактовый вход счетчика 66, задающего измерительный интервал времени. При отсутствии входных импульсов

55 на шине 75 через эталонный интервал вре мени, определяемый временем пересчета счетчика 66, на его выходе появляется импульс. который переводит триггер 60 в ис- . ходное нулевое состояние, и одновременно на шине 80 с выхода формирователя 71 по17

1711218

18 является импульс "Конец преобразования". вие, счетчик73 дробной части должен иметь

Результат измерения будет нулевым., строго определенное количество состояИмпульсы измеряемой частоты c sblxo ний, которое равно количеству импульсов дапреобраэователя7напряжение-частота умноженной частоты в течение периода через шину75поступаютнавходсинхрони- 5 измеряемой частоты, т.е. равно коэффициз тора 58, который аналогичноаинхрониза- енту умножения частоты. При этом макситору 37 осуществляет привязку входных мальный код счетчика дробной части сигналов к тактовым импульсам, . должен быть меньше на единицу его младВ исходном состоянии на инверсном шего разряда, чем единица младшего развыходетриггера60присутствуетлогическая 10 ряда счетчика 72 целой части, .Только в единица, которая потенциально удержива- этом случае результирующий код двух . ет триггер 59 в нулевом состоянии (единич- счетчиков равен двоичному коду иэмеряеное на инверсном выходе). После сигнала мой величины. Это необходимо для того, "Пуск" снимается блокировкастриггера59 чтобы величина промежутка между пои первый импульс с выхода синхронизатора 15 следним импульсом измеряемой частоты и

58 через элемент И 62 проходит на устано- концом измерительного интервала была вочные входы счетчика 72 и счетчика 66 и всегда меньше периода измеряемой частосвоим окончанием переводит триггер 59 в ты. При изменении частоты в процессе изединичное состояние (нулевое на инверс- мерения, а также за счет синхронизации ном выходе). В результате этого счетчик 72 20 входной частоты тактовыми импульсами и удерживается в нулевом состоянии, а нача- погрешности умножителя частоты, может ло измерительного интервала совмещаетея -. оказаться, что величина последнего отрезка с первым входным импульсом, т.е. осущест- (дробной части периода), выраженная коливляется синхронизация. - чеством импульсов умноженной частоты, Счетчик 66 начинает новый отсчет изме- 25 окажется больше предыдущего периода. рительного интервала времени, а импульсы Тогда счетчик 73 переполнится и импульс с выхода синхронизатора 58 поступают че- переполнения переведет триггер 70 в разрез элемент И 61 и элемент ИЛИ 67 на вход решающее состояние. Импульс с выхода счетчика 72.старших разрядов. Умножитель формирователя 71 через элемент И 74 и

65 частоты, в качестве которого можно ис- 30 элемент ИЛИ 67 поступит на вход счетчика пользовать любой ум