Расходомер

Расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: расходомер может быть использован в контрольно-измерительных системах и относится к измерительной технике . Сущность изобретения: расходомер содержит три первичных преобразователя 1-3, один усилитель-формирователь 4, одну схему ИЛИ 5, одну схему И 6, один генератор импульсов 7, два счетчика импульсов 8,9, один блок управления 10, один буферный регистр 13, одно наборное поле 14 и одно устройство вывода 15. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4953295/10 (22) 12.05.91 (46) 23,01.93. Бюл, hL 3 (76) А.Б,Фоменко, К.В.Савельев, А,И.Кашуба и Е.В,Моргун (56) Авторское свидетельство СССР

М 870934, кл,G 01 F 1/90, 1980. (54) РАСХОДОМЕР (57) Использование; расходомер может быть использован в контрольно-измерительных

„„5U„„1790740 А3 системах и относится к измерительной технике. Сущность изобретения: расходомер содержит три первичных преобразователя

1 — 3, один усилитель-формирователь 4, одну схему ИЛИ 5, одну схему И 6, один генератор импульсов 7, два счетчика импульсов

8,9, один блок управления 10, один буферный регистр 13, одно наборное поле 14 и одно устройство вывода 15. 6 ил, О

С) . 4 ф

О.1790740

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в контрольно-измерительных системах.

Известен тахометрический расходомер жидкости, содержащий первичный преобразователь, имеющий синусоидальный выходной сигнал, усилитель-формирователь, счетчик импульсов, дешифратор, наборное поле, одновибратор, триггер, схему И, индикаторное устройство. Недостатком известного устройства является то, что такой расходомер работает только с датчиком расхода, имеющим синусоидальный выходной сигнал, и измеряет только объемный расход жидкости, не позволяя измерять количество жидкости и другие параметры расхода.

Известен тахометрический расходомер, я вля ющийся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, содержащий первичный преобразователь, соединенный с усилителем-формирователем, триггер, схему

И, счетчик импульсов, соединенный с дешифратором, одновибратор, индикатор и блок хранения коэффициентов преобразования, отличающийся тем, что в него введены генератор импульсов, схема задержки, коммутатор и сумматор, при этом усилитель-формирователь соединен со счетным входом триггера, выход которого соединен со входом схемы И, соединенной с генератором импульсов, а дешифратор соединен с сумматором через коммутатор, информационные входы которого соединены с выходами блока хранения коэффициентов преобразования, а сумматор соединен с индикатором. Недостатком прототипа является то, что он имеет значительную погрешность измерения расхода из-эа режима измерения одного периода выходного сигнала датчика и не имеет возможности работать с датчиками с аналоговым и импульсным выходными сигналами, Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в следующем. Во-первых, это увеличение интервала измерения, (особенно при большой частоте выходного сигнала датчика) путем накопления и подсчета числа периодов входного сигнала, Таким образом достигается уменьшение погрешности измерения расхода. Во-вторых, это разработка новых функциональных блоков расходомера, позволяющих измерять аналоговый и импульсный сигналы от соответствующих датчиков расхода, иметь стандартный выходной аналоговый сигнал для регистрации параметров расхода на самописце или другом устройстве, а также управляющий сигнал в

55 оборудовании, к которому подключен расходомер. Удается создать расходомер, работающий с любым первичным преобразователем, позволяющий выдать сигнал на какой-либо регистратор и замкнуть сигнал обратной связи в оборудование.

При осуществлении данного изобретения достигается следующий технический результат: повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей. Это доказывается следующим.

Приведенная погрешность измерения частоты при использовании схемы периодомера будет определяться соотношением (1)

Л оп где — нестабильность кварцевого так оп тового генератора (порядка 10 6);

1 — погрешность определения ини 1ОТ тервала измерения, связанная с отсутствием синхронизации между измеряемым сигналом и сигналом тактового генератора;

n — количество периодов измеряемого сигнала Тх, Для прототипа п=1, для расходомера

n = Fx (Fx-частота измеряемого сигнала).

Сравнивая погрешность определения интервала измерения для прототипа и предлагаемого расходомера, можно сделать вывод, что первая в и раэ больше, чем вторая.

Причем, чем больше измеряется частота сигнала, тем больше это соотношение (п примерно равно F 3 ). Следовательно, аналогичное утверждение можно сделать для погрешности измерения частоты, а затем и расхода жидкости, проходящей через первичный преобразователь.

На фиг. 1 представлена принципиальная блок-схема предлагаемого расходомера; на фиг, 2 — 5 — алгоритм работы блока управления расходомера; на фиг. 6 — временная диаграмма.

Расходомер содержит 1 — 3 — первичные преобразователи, имеющие соответственно синусоидальный, импульсный и аналоговый выходные сигналы; 4 — усилитель - формирователь (как в прототипе); 5 — схема ИЛИ; 6— схема И; 7 — генератор импульсов; 8 — дополнительный. счетчик импульсов; 9 — счетчик импульсов; 10 — блок управления; 11 — дешифратор; 12 — индикатор; 13 — буферный регистр; 14 — наборное поле — представляет собой группу коммутационных элементов (например, типа ПКН вЂ” 150 — 1), предназначенных для задания логических уровней (нуля и единицы) на входе буферного регистра;

15 — устройство вывода, которое может быть

1790740 подключено к внешнему устройству, регистрирующему поступающую на расходомер информацию либо к схеме управления оборудованием, к которому подключен расходомер.

Устройство вывода 15 может быть 2-х модификаций: интерфейс последовательной связи "токовая петля"; цифровой аналоговый преобразователь; 16 аналого-цифровой преобразователь.

Генератор импульсов 7, схема И 6, два счетчика импульсов 8,9 и блок управления

10 могут быть выполнены в одном блоке в виде однокристальной ЭВМ (ОЭВМ), которая функционирует по разработанному алгоритму (см.фиг.2), реализованному в блоке управления 10. В предлагаемом расходомере последовательно соединены первичный преобразователь 1, усилитель — формирователь 4, схема ИЛИ 5. схема И 6 и первый счетчик импульсов 9, выходы которого соединены через блок управления 10 и дешифратор 11 с индикатором 12. Генератор импульсов 7 соединен со входом схемы И 6.

Выход первичного преобразователя 2 через схему ИЛИ 5 соединен со счетным входом счетчика импульсов 8, выходы которого соединены со вторыми входами блока управления 10. Первичный преобразователь 3 соединен с аналого-цифровым преобразователем 16, выходы которого соединены с третьими входами блока управления 10. Выходы наборного поля 14 соединены через буферный регистр 13 с четвертыми входами блока управления, вторая группа выходов которого соединена с устройством вывода

15. Первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления 10 соединены соответственно со входами схемы И 6, входами запуска счетчиков импульсов 8 и 9, аналого-цифрового преобразователя 16 и входом буферного регистра 13. Выход устройства вывода 15 соединен со входом блока управления 10.

Предлагаемый расходомер работает следующим образом, Сигналы с первичного преобразователя

1 по 2-м каналам усиливаются и преобразуются в усилителе-преобразователе 4 и поступают на входы схемы ИЛИ 5. Сигналы от первичного преобразователя 2 по 2-м каналам также поступают на схему ИЛИ 5. Одновременно может быть подключен один из первичных преобразователей, поэтому на выходе схемы ИЛИ 5 формируется импульсныйй сигнал (уровень ТТЛ), который поступает на схему И 6, на вход (второй) которой поступают тактовые импульсы от генератора импульсов 1. Блок управления 10, алгоритм работы которого показан на фиг. 2, 10

55 формирует интервал времени измерения по сигналам, поступающим со схемы ИЛИ 5 через счетчики импульсов 1 и 2. Формирование интервала измерения и счет происходят следующим образом (см.фиг.б), Задний фронт импульса со схемы ИЛИ 5 означает начало интервала измерения и по этому сигналу счетчики импульсов 1 и 2 запускаются на счет блоком управления 10, причем счетчик импульсов 1 ведет подсчет тактовых импульсов кварцевого генератора импульсов

7, а счетчик импульсов 2 считает импульсы сигнала от датчика. При достижении интервала измерения, равного 1 с, счетчик импульсов 1 выдает сигнал в блок управления

10. Блок уп равления ожидает очередной импульс со счетчика импульсов 2 и по его заднему фронту формирует сигнал окончания интервала измерения, которым останавливает счет в обоих счетчиках импульсов 1,2.

Таким образом, интервал измерения является переменной величиной и изменяется в пределах 1...2 с при минимальной частоте выходного сигнала первичного преобразователя 1 Гц. После окончания интервала измерения блок управления 10 считывает информацию с обоих датчиков импульсов 1 и 2 и определяет частоту выходного сигнала первичного преобразователя по следующему соотношению п и п FT

Ризм = - д = -д- (2) где и — количество импульсов первичного преобразователя за интервал измерения;

Т, F — соответственно период и частота сигналов тактового генератора;

NT — количество тактовых импульсов за интервал измерения.

После определения частоты блок управления 10 определяет расход по соотношению

С = Кпр гизм, (3) где Q — расход жидкости в л/с;

Кпр — коэффициент преобразования первичного преобразователя в литрах/импульс, Далее блок управления 10 через дешифратор 11 выводит информацию о расходе и единицах измерения на индикатор 12.

Расход также может измеряться в л/мин.

Q = Кпр Еизм 60 (4)

Коэффициент преобразования задается в литрах на импульс кнопками наборного поля 14, выходные сигналы которого поступают через буферный регистр 13 в блок управления 10.

При подключении к прибору первичного преобразователя 3, аналоговый выходной

1790740 сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 16. После преобразования в цифровую форму сигнал считывается блоком управления 10 и преобразуется в расход по следующую соотношению

Q=K U, (5) где К вЂ” коэффициент тарировки первичного преобразователя;

U — напряжение выходного сигнала первичного преобразователя, Аналогично описанному выше информация о расходе выдается на индикатор 12, Также информация о расходе (или другой измеряемой величине) выдается с блока управления 10 на устройство вывода 15, которое может быть подключено к BY, в частности к ПЭВМ для регистрации данных, либо к схеме управления для управления оборудования, к которому подсоединен прибор КРК.

Режим измерения количества жидкости реализуется в приборе КРК следующим образом, Импульсный сигнал с выхода схемы

ИЛИ 5 поступает на счетчик импульсов 8, а блок управления 10 разрешает ему счет при поступлении соответствующего сигнала с наборного поля 14 (каждый режим имеет свою кнопку в наборном поле). Тактовые импульсы с генератора импульсов 7 через схему И 6, которая открывается сигналом с блока управления 10 на время измерения, поступают на счетчик импульсов 1. Через каждую секунду счетчик импульсов 9 выдает сигнал в блок управления 10, который сразу же сбрасывает и перезапускает его и считывает данные из счетчика импульсов 2, Считанное количество импульсов блок управления 10 умножает на коэффициент преобразования и определяет количество жидкости: о = Knp п в литрах, прошедшие через первичный преобразователь за эту секунду, Складывается это значение с накопленным ранее количеством жидкости, блок управления 10 получает суммарное количество жидкости и выдает цифровой сигнал через дешифратор 11 на индикатор 12 и в устройство вывода 15, Процесс измерения количества жидкости прекращается при нажатии кнопки этого режима на наборном поле 14, после блок управления 10 останавливает счетчик импульсов 2 и фиксирует последние показания на индикаторе 12.

Режим измерения разности количества жидкости реализуется аналогично предыдущему, причем задействуется второй сигнал от первичного преобразователя, временной сдвиг которого по отношению к первому сигналу несет информацию о направлении движения жидкости через реверсивный первичный преобразователь 1 или 2. Блок

55 управления 10 опрашивает сигнал второго канала при поступлении каждого импульса на счетчик импульсов 2, который имеет также 2 канала. При временном сдвиге +90 между первым и вторым сигналом направление движения жидкости совпадает с направлением, указанным на датчике, при сдвиге - 90 — направление противоположно. Режим измерения разности расхода или количества жидкости по двум каналам реализуется подобно описанным выше режимам за исключением того, что блок управления запускает, останавливает и считывает данные по двум каналам счетчика импульсов 2, на входы которых поступают сигналы от первичных преобразователей через соответствующие блоки. При использовании вместо первичного преобразователя расхода 3 датчика температуры или давления с аналоговым выходом и введением соответствующих изменений в наборное поле, индикатор и алгоритм функционированного блока управления, прибор КРК может быть использован совместно с соответствующими датчиками для измерения и индикации температуры или давления. Также при соответствующих изменениях алгоритма работы блока управления 10 и подключении датчика температуры возможно увеличение точности измерения расхода при коррекции значений расхода в зависимости от температуры, информация о которой будет поступать в блок управления с преобразователя температуры через АЦП. По сравнению с прототипом предлагаемая схема расходомера позволяет расширить функциональные возможности: измерять еще количество жидкости, разность количества жидкости при изменении направления движения (при реверсе), а также разность количества жидкости и расхода по двум каналам. Возможность определения этих нескольких параметров позволяет совместить в одном приборе функции нескольких диагностических приборов, что значительно снижает затраты на изготовление нескольких диагностических приборов и снижаеттрудоемкость работ при диагностике. Кроме того, предлагаемая схема расходомера позволяет работать с первичными преобразователями (датчиками), имеющими не только синусоидальный, но и импульсный и аналоговый выходные сигналы, а также позволяет производить контроль выходного сигнала датчика, оценивая его работоспособность.

При использовании в качестве первичного преобразователя, имеющего аналоговый выходной сигнал, датчика давления или температуры при незначительных изменениях индикатора, наборного поля и алгоритма ра10

1790740 боты блока управления в предлагаемом расходомере появляется возможность измерять также давление или температуру жидкости и проводить измерение расхода и количества жидкости с коррекцией по температуре. Таким образом расходомер может выполнять функции универсального измерительного и рибора для гидрооборудования. Использование предлагаемого расходомера позволит повысить точность измерений расхода жидкости из-за режима измерения большого количества периодов выходного сигнала первичного преобразователя, а также режима измерения расхода с коррекцией по температуре. Это дает возможность повысить уровень и скорость диФормула изобретения

Расходомер, содержащий последова.— тельно соединенные первый первичный п рео бра зова тель и усил ител ь-форм и рователь, последовательно соединенные генератор импульсов и схему И, первый счетчик импульсов, дешифратор и индикатор,о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй первичный преобразователь, схема ИЛИ и второй счетчик импульсов, последовательно соединенные третий первичный преобразователь и аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные наборное поле, буферный регистр, блок управления и устройство вывода, при этом первая, вторая, третья и четвертая группы входов блока управления соединены соотагностирования гидросистем и добиться сходимости материального баланса технологических установок и отдельных узлов, что снизит материальные затраты на технологи5 ческих линиях предприятия. При использовании заявляемого расходомера с устройством связи (вывода) с внешним устройством (ПЭ В М, самописец) экономятся затраты на разработку и изготовление соот10 ветствующего блока сопряжения. А при использовании расходомера, имеющего выход управления (устройство вывода), он может выполнять функции управления в технологическом процессе, что экономит

15 материальные затраты на приобретение и установку специального оборудования. ветственно с группами выходов первого и второго счетчиков импульсов, аналого-цифрового преобразователя и буферного регистра, первая и вторая группы выходов блока управления соединены соответственно с группами входов устройства вывода и дешифратора, подключенного выходами к входам индикатора, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока управления подключены соответственно к входу буферного регистра, входу запуска аналого-цифрового преобразователя, входам запусков первого и второго счетчиков импульсов и к второму входу схемы И, соединенной третьим входом с выходом схемы

ИЛИ, а выходом подключенной к тактовому входу первого счетчика импульсов, вход блока управления соединен с выходом устройства вывода, а выход усилителя-формирователя соединен с вторым входом схемы

ИЛИ.

1790740

1790740

1790740

ВыкИ

C enu un июжрЯ7л

8/Ъ /РО и ййыаы,Уыкад к ыы "кк

gpz b

Составитель В,Румянцев

Техред М,Моргентал Корректор О.Юрковецкая

Редактор Т.Иванова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 373 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5