Устройство для измерения различных величин, преобразованных в напряжение постоянного тока

Устройство для измерения различных величин, преобразованных в напряжение постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 74Ь, 8;

21е, 27

Х 49959

АВТОРСКОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО ИА 8365PETEHNE ОПИСАНИЕ устройства для измерения различных величин, преобразованных в напряжение постоянного тока.

К авторскому свидетельству Ф. Е. Темникова, заявленному 10 июля

1935 года (спр. о перв. ¹ 172657).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.

Если проследить историю развития техники производственного контроля, то можно установить ряд самых разнообразных форм: не механизированный контроль при помощи органов чувств человека, элементарный местный. контроль при помощи простейших указательных или предельных приборов, электрифицированный контроль на расстоянии, децентрализованный контроль комплекса процессов и явлений и т. д.

В настоящее время, исходя из требований автоматизации и диспетчеризации производства, имеется возможность, сделать некоторый прогноз дальнейшего развития техники контроля и сформулировать наиболее актуальные проблемы.

Так, например, можно указать, что в условиях централизованного контроля в сложной производственной системе, обслуживаемой (управляемой) одним человеком, требуется: а) полная механизация контроля со стационарной установкой первичных органов (датчиков) в местах совершения процессов, б) передача воспринятых показателей на расстояние в центральный пункт и в) доведение до человека всего комплекса показателей в наиболее удобной и простой форме.

Сюда я(е следует добавить важное требование простоты и дешевизны самих! средств контроля и эксплоатационной экономичности.

Эти два последних требования трудно выполнить при организации контроля с применением известных и распространенных методов и средств. действительно,. если в сложной производственной системе, преобразовав все показатели в электрические величины, поставить в каждой контрольной точке приемник в виде прибора типа гальванометра с устройством регистрации и автоматической сигнализации критических значений, то щит в центральном пункте получился бы очень громоздким и дорогим и в то же время задача полностью не была бы решена.

При наличии, например, ста контрольных точек (рядовой случай), в которых нужно ежеминутно знать величину температур, давлений, силы токов, напряжений, количеств- и других физических. и химических показателей пришлось бы иметь сто дорогих и сложных стрелочных или регистрирующих приборов, сто объектов непрерывных наблюдений, сто цифр периодических записей, сто диаграмм, требующих расшифровки, и т. д.

Кроме того, в качестве недостатков сарременных электрических измерительных приборов следует отметить их большую инерцию, малую мощность, сложность и тонкость устройств, большое число мест возможных повреждений, источников погрешностей и изменений режима, трудность по желанию изменять характер шкалы и дороговизну. Большинство из этих недостатков в предлагаемом устройстве отсутствует.

В предлагаемом устройстве, как и во многих уже известных, принят принцип преобразоЬания измеряемых величин в электрическое напряжение. Таким образом, целый ряд показателей, характеризующих режим производства, приводится к одному виду энергии,и определяется изменениями в известных пределах величины напряжения. Однако, предлагаемое устройство отличается от существующих тем принципом, который положен в основу измерения преобразованных в электрическое напряжение величин.

Согласно изобретению, измеряемое напряжение включено последовательно с вспомогательным напряжением, циклически изменяющимся в заданных пределах при помощи какого-либо приспособления. Разность этих напряжений подведена к сетке ионного реле, в анодную цепь которого включен индикатор. Периодически в процессе изменения вспомо,гательного напряжения приложенная к сетке реле разность напряжений будет достигать некоторого критического значения; при этом ионное реле будет сра.батывать, приводя в действие индикатор, отмечающий значение измеряемой величины.

Этот процесс напоминает, если обратиться к аналогичным, измерение длины неизвестного отрезка таким способом.

Пусть рядом с неизвестным отрезком постепенно развертывается отрезок известной длины, например, метр, размеченный на деления. Наблюдая за уменьшающейся разностью длин, можно в тот момент, когда разность станет равной нулю, сделать на метре отметку. Метр затеи может развертываться дальше, но на нем останется отметка, по которой и определяется измеряемая длина.

Предлагаемое устройся во с некоторыми видоизменениями может служить как для непосредственных измерений, так и для передачи измерений на расстояние, автоматической регистрации режима одного или нескольких объектов сигнализации максимальных и минимальных значений измеряемой величины, а также для автоматического регулирования.

Ниже описаны конкретные варианты устройства, предназначенные для этих целей.

На фиг, 1 прилагаемого чертежа изображено устройство для непосредственных измерений. К зажимам Е» подведено измеряемое напряжение, зажимы Е предназначены для включения сеточного смещения ионного реле (тиратрона) ИР.

Сеточное смещение служит для приближения контролируемого показателя к пределам, удобным с точки зрения работы тиратрона. Последовательно с Е» и Е включено вспомогательное напряжение, снимаемое с реостата РП. Движок реостата вращается с помощью мотора МП, вследствие чего вспомогательное напряжение циклически и плавно изменяется.

В анодную цепь реле HP включена, например, неоновая лампа Л, помещенная за указателем, вращающймся тем же моторчиком МП перед шкалой ШК.

Блокирующий контакт БК служит для быстрого прекращения разряда.

Действие устройства заключается в следующем. В момент, когда разность напряжений на сетке тиратрона достигнет определенной величины, возникает разряд, и лампа Л на короткое время вспыхнет. Вспышки лампы будут повторяться в каждом цикле изменения вспомогательного напряжения, освещая шкалу ШК. Благодаря стробоскопическому эффекту указатель будет казаться стоящим в месте шкалы, соответствующем моментам вспышек лампы.

Реостат РП может быть выполнен не только в виде проволочного сопротивления, но и в виде жидкостного, индуктивного, фотосопротивления и т. д.

Вместо реостата с вращающимся движком для получения циклически меняющегося напряжения может быть использована, например, сеть переменного тока промышленной частоты, ламповый генератор и пр.

Фиг, 2 относится к форме выполнения устройства, предназначенной для пере-дачи измерений на расстояние по времяимпульсному методу. На оси 0 — 0 — о укреплен дополнительный контактнь|й рычаг, который при помощи контакта КН посылает импульс в начале каждого цикла (импульс начала ИН). При срабатывании ионного реле посылается. второй импульс — импульс конца ИК. Одним из известных способов эти импульсы могут быть преобразованы в соответствующие показания приемного прибора, Фиг.: 3 и 4 поясняют применение предлагаемого устройства для регистрации значений измеряемой величины.

Рычаг 2 (фиг. 3) снабжен каким-либо приспособлением, отмечающим на бумажной ленте его положение в момент вспышки тиратрона. Для этого может быть применен пробой искрой, прокол бумаги, отметка молоточком с краской и пр. Фиг. 4 поясняет действие устройства, Пусть в три различных момента измеряемая величина выражается значениями Ед+ Е, графически представленными в виде горизонтальных прямых 7, 2 и 3. Напряжение реостата изменяется по прямой Е, Три отметки, соответствующие трем значениям при меряемой величины, располагаются по длине.шкалы так, как это показано вертикальными пунктирными линиями 1, 2 и 3, Если отметки ставить на бумажной диаграмме, то будет зачерчена точечная кривая, показанная на фиг. 4, 1.

Возможен еще один способ регистрации измеряемой величины (фиг. 4 И).

Вместо диаграммы можно применить узкую бумажную ленту, на которой соответственно моментам вспышки тиратрона будут наноситься цифры. Это можно осуществить, например, фотографическим путем при помощи лампы, фиксирующей на светочувствительной ленте цифру, прорезанную в том месте цилиндрической гюверхности УП, которое в этот момент находится против ленты, печатанием через красящую ленту цифр, выпукло нанесенных на ободке УП или печатанием на электрифицированной пишущей машинке типа Телетайп и т. д.

Синтез вариантов устройства,. описанных выше, с добавлением уже известных приспособлений для переключения контрольных цепей, дает очень удобную систему многократного контроля, которая может найти применение почти во всех отраслях промышленности. С помощью этой системы достигается следующее. В центральном пункте на столе диспетчера стоит электрифицированная печатающая машина типа Телетайп, на которой автоматически печатается общий документ, включающий в цифровом выражении все контролируемые показатели. По горизонтали в строку печатаются цифры величины показателей. По вертикали строки повторяются для различных времен. При времени одного замера (один оборот оси о — о — о), равном 2 сек. в течение 1,7 мин., может быть произведено 50 измерений. Следовательно, строки могут повторяться каждые 1,7 мин. Такая частота циклов во мно-! гих случаях не требуется и может быть уменьшена.

Одновременно с печатанием (но уже с максимальной частотой циклов) могут подаваться сигналы о критических значениях; в схеме технологического процесса, изображенной на шите диспетчера, будут вспыхивать соответствующие лампы, вызывая звуковой сигнал. Характерным в таком устройстве является то, что в диспетчерском пункте нет ни одного измерительного или регистрирующего прибора в современном понимании этих терминов.

На фиг. 5 приведена примерная схема устройства для многократного контроля. Обозначения на схеме: Е,— напряжение от первичного датчика, Š— дополнительное смещение, ПЦ вЂ” переключатель контрольных цепей, УК вЂ” управление кареткой (подачей) в печатающей машинке, ЗК вЂ” электромагнит подачи каретки, ПМ вЂ” печатающая машинка, 317 — зубчатая передача для периодической перестановки le и УК, РП вЂ” реостат потенциометра, УП вЂ” управление печатающими клавишами, P — редуктор привода, ЛП вЂ” мотор привода, СЛ вЂ” сигнализация максимума и минимума с квиттированйем, К — квиттирующий переключатель; 0 — о — о — ось искателя значений, b — b — ось многократности, БК— блокирующий контакт.

Моторчик МП через редуктор Р равномерно вращает контактные рычаги элементов СМ, УП и РП и нижнее колесо зубчатой передачи ЗП; зубчатая передача с каждым оборотом или с каждой серией оборотов оси о — о — о поворачивает ось b — b в новое положение.

Преполагается, что электрически выраженные показатели приведены к одной

„шкале" и что при нормальном режиме производственной системы контролируются не абсолютные значения показателей, а отклонения их от некоторых нормальных значений. Нормальное значение соответствует нулю. Отклонения выражаются, например, шкалой: — 5, — 4, -3,— 2,— 1, 0,+1,+2,+3,+4,+5.

Соответственно этому элемент управления печатанием УП имеет по окружности одиннадцать неподвижных контактов, а печатающая машинка ПМ имеет одиннадцать клавиш, приводимых в действие одиннадцатью электромагнитами ЗП (в машине с типовым колесом это соответствует одиннадцати цифрам по окружности).

В положении, изображенном на фиг.5, контролируется цепь 5; каретка печатающей машинки установлена в положение 5 при помощи устройства управления кареткой УК и электромагнита ЗК; контакт реостата РП достиг положения

+2, в том же положении находится контакт УП. В этот момент достигнута критическая разность напряжений, приложенная к сетке ионного реле ИР. Оно срабатывает, действует на электромагнит ЗП и на бланке делается отпечаток +2. Если это значение является предельным, то одновременно через СМ замыкается сигнальная цепь, загорается лампа, соответствующая контрольной цепи 5, и раздается звуковой сигнал.

Вторичные отпечатки не допускаются блокировкой, которая держит цепь разомкнутой до начала нового цикла.

В тех случаях, когда по условиям эксплоатации некоторые показатели требуется на выдержку исследовать детально, имеется возможность это сделать .переключением контролируемой цели на индивидуальный стрелочный или самои и шущий и ри бор.

На фиг. 6 изображена отдельно принципиальная схема устройства для автоматической сигнализации критических значений измеряемой величины, например, минимальных и максимальных допустимых значений.

На оси о — о — о укреплен .дополнительный вращающийся контактный pblчаг. Если разряд возникает в тот момент, когда рычаг находится на неподвижном контакте К .„или на контакте К „, то включается соответствующая сигнальная цепь. Обозначения на схеме: К — квиттирующий выключатель; СР— сигнальное реле; 3 — звуковой сигнал: Л вЂ” сигнальная лампа.

Предлагаемое устройство легко может быть применено и для целей автоматического регулирования. Примерная схема такого устройства приведена на фиг. 7.

Она очень сходна со схемой сигнализации (фиг. 6). Если разряды в тиратроне возникают тогда, когда скользящий контакт находится в положении до К,„то возбуждается реле РБ, управля ющее исполнитЕльным механизмом, например, шаговым приводом с двумя электромагнитами, и происходит регулировка процесса в сторону повышения показателя.

Если разряды в тиратроне возникают тогда, когда скользящий контакт находится в положении за К,„, то возбуждается реле РМ, управляющее исполнительным механизмом в сторону понижения показателя. На схеме допустимые пределы изменения показателя отмечены заштрихованным сектором. Нетрудно видеть, что в предлагаемом устройстве скользящий контакт, передвигаемый моторчиком МП, выполняет функции распространенных. в настоящее время приборов с падающей дужкой.

Предмет изобретения.

1. Устройство для измерения различных величин, преобразованных в напряжение постоянного тока, отличающееся тем, что измеряемое напряжение, последовательно с циклически изменяющимся вспомогательным напряжением, включено на сетку ионного реле, в анодную цепь которого включен индикатор, отмечающий в каждом цикле момент достижения разностью измеряемого и вспомогательного напряжений критического значения.

2. Форма выполнения устройства по п. 1 отличающаяся тем, что, с целью

i передачи измерений на расстояние импульсами тока, продолжительность которых зависит от измеряемой величины, в нем применено приспособление, включающее импульсы в начале каждого цикла изменения вспомогательного напряжения и прерывающее их при срабатывании ионного реле, 3. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью регистрации измеряемой величины, в нем применено печатающее или пишущее на бумажной ленте приспособление, ставящее на ней, в моменты срабатывания ионного реле, отметки, соответствующие значениям измеряемой величины.

4. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью регистрации режима нескольких объектов и контроля за отклонениями от заданных значений, в нем применен коммутатор для автоматического поочередного включения объектов и цифроиечатающее приспособление типа Телетайп.

5. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью сигнализации максимальных и минимальных значений измеряемой величины, в нем прим иены контакты, устанавливаемые соответственно предельным значениям, и щетка, вращающаяся синхронно и синфазно с создающим вспомогательное напряжение приспособлением, каковые контакты и щетка включены в анодную цепь ионного реле таким образом, чтобы в том случае, если присрабатывании последнего щетка находится на одном из контактов, приводился в действие . соответствующий сигнал.

6. Применение устройства по и. 5 для автоматического регулирования производственных ироцессов с помощью регулятора, включенного в сигнальные цепи таким образом, чтобы, в случае срабатывания ионного реле в момент нахождения щетки на максимальном контакте, регулятор действовал в сторону понижения измеряемой величины и наоборот.