Устройство для измерения количества тепла

Устройство для измерения количества тепла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01. 02.77(2 ) 2448029/18-10 е присоединением заявки,%— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ЛЪ37

Q 01 К: 17/10

Госуде рствввньй квмктет ссср

50 дрлвм к366рбпимм и Открьтмк (sa) mK» . 53 (088.8 ) Дата опубликования описания 15.10.79 (72) Авторы изобрел ения

С. А. Богатырев, Б. C. Малой и Г. А. Логинов ь (7t) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА

Изобретение относится к области тепловых измерений, например, к измерению количества тепла, переносимого жидкостью.

Известны устройства для измерения количества тепла, содержащие термосопротивление, установленные в потоке жидкости, выходную схему и показывающий прибор (1)

Однако известные устройства имеют большую погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерении количества тепла, содержащее термосопротивления, частотный датчик объемного расхода теплоносителя, выход которого подключен к входу генератора импульсов, состоящего из двух триггеров, соединенных между собой через мультивибратор, усилитель, показывающий прибор, формирователь импульсов тока (2 ) .

Однако известное устройство обладает недостатками, заключающимися в, Том, что питание термосопротнвлений импульсным напряжением производится по различным цепям, что приводит к ошибке измерения из-за разброса параметров этих цепей, кроме того, не учитывается изменение плотности жидкости под действием температуры, и зависимость частоты выходного сигнала датшка расхода нелппейна, что является

1О источником дополнительной погрещности и змерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения, Это достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнительно вве» пены блок коррекции, аналоговый ключ, два время-импульсных преобразователя, ооеднненных последовательно, а формирователь импульсов тока снабжен дополнительным входом, подключенным к выходу первого прел я-импульсного преобразователя, аналог;.вь.й вход которого через усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосоцротивлениями, .к одному из плеч

6903 которого подсоединен входом блок коорекции, подключенный к входу Второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через соединенные последовательно аналоговый ключ и фильт1 низкой частоты к показывающему прибору причем ко второму Входу аналогового

1 ключа подключен источник опорного напряжения, а. к другой диагонали мостовой схемы подключен выход формироватс — 1о ля импульсов тока, подсоединенного основным входом - выходу генератора нмпуль .Ов, подключенного также к дискретному, Входу первого время-импульсного преобразователя. 15

Бремя-импульсный преобразователь содержит три аналоговых ключа, oIIepaционный усилитель, ПОдключенный к ВхО— ду преобразователя через сопротивление и аналоговый ключ, источник опорного 2п напряжения, который через второй аналоговый ключ также подключен к входу операционного усилителя, нуль-орган, подключенный входом к выходу усилителя, а выходом — к входу триггера,логическую схему ИЛИ-НЕ подключенную вхсдом к выходу триггера через второй аналогОВыи ключ, а ВыхОдОM — к третьему аналоговому ключу, Б генератор импульсов тока допсслни30 тельно введены время-импульсный преобразователь и источ п1к опорного нагряжения, подключенный к входу дополпител =. ного преобразователя, выход которо:.-о соединен с входом триггера, образующего выход ге пер Втор а импульсов.

На фиг. 1 показано описываемое устройство для измерения количества тепла,, где 1, 2, 3, 4 — термосопротивлепиа, 5 — частотный датчик объемнс1го расхода, 6 — вход генератора импульсов, 7 — генератор импульсов, 8 — формирователь импульсов тока, 9 — основной вход формирователя импульсов, 10 — выход генератора импульсов, I. 1 и 12 — выходы формирователя импульсов, 13 — усилитель, 14 — вход время-импульсного преобразователя, 1 5 — время-импульсный преобразователь, 16 — вход блока коррек р ции, 17 — блок коррекции, 18 — вь1ход блока коррекции, 19 — вход второго время-импульсного преобразователя, 20— второй время-импульсный преобразователь, 2 1 — выход первого преобразова55 тела, 22 — дискретный вход второго преобразователя, 23 — дополнительный вход формирователя импульсов тока, 24— дискретный вход первого преобразовате31 Д ля„25 — выход второго преобразователя, 26 — управляющий ВКОД аналОгОВОгО ключа, 27 — аналоговый ключ, 28 — ВыхОд ключа, 29 — источник опорного напряжения;

30 — выход ключа, 31 — фильтр низкой частоты, 32 — показывающий прибор.

На фиг. 2 показаны графики токов и напряжений v. различных точках схемы устройства для измеоения количества тепла, где Л, Б, С, D G Е, V„ II — импульсы тока U — напряжение, 3 — ток, — время.

IIa фиг. 3 показано устройство Время-импульсного преобразователя, где

33 — операционный усилитель, 34 — выход усилителя, 35 — конденсатор, 36 вход усилителя, 37 — аналоговый ключ, 38 — сопротивление, 39 — второй аналоговый ключ, 40 — сопротивление, 41 источник опорного напряжения, 42 нуль-орган, 43 — вход триггера, 44 триггер, 45 — второй вход триггера, 46 — вход ключа, 47 — вход логической схемы, 4 8 — логиче "х aII схема "И ЛИ11Е", 49 — вход ключа, 50 — Вход логической схемы, 51 — управляющий вход ключа, 52 — третий аналоговый ключ.

Иа фиг. 4 чоказан генератор импульсов тока, где 53 — триггер, 54 — мультивибратор„55 — дополнительный времяимпульсный преобразователь, 56 — допо нительный источник опорного напряжения, 57 — второй триггер.

Устройство работает следующим образом. Для измерения объемного расхода жидкости используется частотный датчик объемного расхода 5, частота f выхОдпых импульсОВ (сма фиг 2 ) K0To» рого связана с замеряемым расходом

О .Оотношением (К и К вЂ” константы).

Каждьй второй выходной импульс датчика расхода 5 побуждает генератор импульсов 7 к формированию импульса Б, длительность g которого связана ". частотой g импульсов Л соотношением (К., — константа).

Импульс Б с выхода 10 генератора импульсов 7 постугает на вход 9 форми25

5 Воо рователя 8, который вырабатывает импульс тока С стабильной амплитуды с.а и длительности, равной длительности / импульса В, поступающего на вход 9 формирователя 8. 5

Выходы 1 1 и 1 2 формирователя 8 соединены с одной из диагоналей моста, составленного из термосопротивлений 1, 2, 3, и 4. Термосопротивления 1 и 2 установлены в патрубке подвода жидкос ти (на чертеже «е изображен), а термэсопротивления 3 и 4 в патрубке отвода жидкости (на чертеже не изображен), в котором установлен также частотный дат чик расхода 5.

З5

При идентичности термосопротивлений

1, 2, 3 и 4 и аппроксимации величины сопротивления Rt термосопротивлений 1, 2, 3 и 4 соотношением

Е( где g — величина термосопротивления при =0 С, о

Д вЂ” температурный коаффициент сопротивления, - значение температуры, импульс тока С наведет на другой диагонали моста импульс напряжения Xl величина У которого равна зо

У =<а, 4(tz-t,)g, Этот импульс усиливается усилителем

13 и подается на аналоговый вход 14 время-импульсного преобразователя 15, 35 на дискретный вход 24 которого поступает импульс В от генератора импульсов 7. Время-импульсный преобразователь 15 предстваляет собой устройство, которое формирует импульс Е, следующий по времени непосредственно вслед за импульсом В, поступающим на дискретный вход 24, а длительность 6 сформированного импульса Е пропорциональна произведению амплитуды Uy импульса 3, поступающего на аналоговый вход, на длительность ltd импульса В, т.е.

,. -, „, A(t, -t )(«К (1 -1)(К - К), 1 — константа.

Этот импульс E поступает на допопнительный вход 23 формирователя 7, который вырабатывает импульс F тока стабильной амплитуды < и длительности, равной — Этот импульс F тска наводит на термосопротивлении 4 импульс напряжения С с амплитудой Ь р, равной

У = — Я (S WZ ).

Этот импульс Q поступает на вход блока коррекции 17, который вырабатывает импульс напряжения Н с амплитудой ь н пропорциональной плотности жидкости в месте установки датчика расхода 4, которая в некотором диапазоне рабочих температур аппроксимируется выражением

/ = (-pt), где о плотность жидкости гри 4 0 С, — температурный козффицпен плотt ности, — значение температуры, Lie = K6 У, = Ir6 3; и -,бс ) (К вЂ” константа). Блок коррекции 17 осуществляет преобразование напряжения (/ поступающего на вход 16 в соответствии с выражением

U и,3 H,6,(,„, У

Е где g =Y (+ — ), Я п е и

Е Е

1 =) „° У ° и (К вЂ” константа) .

Учитывая, что U

1 Я Я

=К (к — —,h ) .

Ь 3 1 g Z .получаем

Напряжение амплитудой U с выхода ,50

18 блока коррекции 17 подается на аналоговый вход 19 время-импульсного пре.образователя 20,. на дискретный вход

22 которого подается импульс Е с вы R Ф(Л f-y) хода 21 преобразователя 15 длитель1 55 ность g

Преобразователь 20 функционирует аналогично преобразователю 15 и„следовательно, формирует. импульс 4, дли7 6903 тельность 1 которого пропорциональна произведению напряжения U> Ila arrarlc говом входе 19 и длительности ймпульса g на дискретном входе 22, т.е. равна . Е, 5

1„-К f. У„=1 / (1 -1 ) К - —.К к У )=

У . и„И,-, (к,- -, „) где К К K K

10 5 6 9 — константа. IO

Импульс L, поступая на управляющий вход 26 аналогового ключа 27, приводит к замыканию на время t ключа27, В течение этого времени напряжение

Qg от источника опорного напряжения

29 через фильтр низкой частоты 31 поступает на показывающий прибор 32.

Если учесть что частота следования

1 импульсов равна p/2, то можно сделать, вывод о величине напряжения на выходе

1 .фильтра 31, которое будет равно

LT.u t

Е (Z

=1" à }1 (I -t. },(}I — — }:)}.=

2. f. Ю Z f 1 —, }rÄ(f,-a,)(11, j-><,) = =;,;-,)y,.

U) (K — К ), т.е. пропорционально п роизведени ю ра зп ости темпе р ату р н а объемный расход и на плотность или Irpo- з5 порционально тепловыдеЛению, что и Отражается показывающим прибором 32.

Каждый время-импульсный преобразователь 15,20 выполнен на основе операционе1ОГО усили геля 33 рабогаюшего Irr в режиме двухтоктного интегрирования.

Предложенное устройство позволяет повысить точность измерения количества тепла, выделяемого в разл111ных промыЕДленных установках. 45

Формула изобГ}етения

1. Устройство для измерения количества тепла, содержащее термосопротивлеиия, частотный датчик Объемчого рас.хода теплоносителя, выход которого под50 ключен к входу генератора импульсов, состояшего из ДВух триггерОВ, соединен ных между собой через мультнвибратОр, усилитель, показыВаюший IrpH6op фоp&H рователь импульсов тока, о т л и ч а55 ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство .дополнительно введенея блок коррекции, 31 анялогoBьей клю rу ИСТО 111HK Опорного на

Г1 Г} и же H H 5I ф11л ьт Р 11 и зк О и roc To T b! д Ва время-импульсных преобразователя, соеди- ненных последовательно, а формирователеэ им1!ульсОВ ГОкя с11абжен дополе111— тельным входом, подключеен1ым к выходу первого время-импульсного преобразователя, аналоговый вход которого через усилитель подключен к диагонали моста, образованного термосопротивлепиями, к одному из плеч которого подсоедие1ен входом блок коррекции, подключенный к входу второго время-импульсного преобразователя, подсоединенного через последовательно соединеные аналоговый клЕОч и фильтр низкой часто ты к показываю1пему прибору, при1ем ко

Второму вхОду аналогового ключа под"соединен источник опорного напряжения, а к другой диагонали моста подключен выход формирователя импульсов тока, ПОДСОЕДИНЕННОГО ОСНОВНЫМ ВХОДОМ К ВЫходу генератора импульсов, подключенного также к дискретному входу первого время-импульсного преобразователя.

2. Устройство по п.1, О т л и ч аю еп е е с я тем, что время-импульсный преобразователь содержит три аналоговых ключа, операционный усилитель, подключенный к входу преобразователя через сопротивление и аналоговый ключ, источник опорного напряжения, который через второй аналоговый ключ также

ГЕодключен к входу Операционного усилителя„ нуль-орган, подключенный входом к выходу усилителя, а Выходом — к входу триггера, логическую схему ИЛИHF пОдеГл10ченную ВходОм к ВыхОду триг— гера через второй аналоговый ключ выходом — к третье}.1у аналоговому ключу

3. YOTpoHOTBO Ilo и. 1, ю щ е е с я тем, что В генератор импульсов тока дополнительно Введены время-импульсный преобразователь и источЕПГК ОПОР ЕЕОГО IIBIIPBÆeÍÈß. ПОДКЛЮЧЕННЫЙ к входу дополнительного преобразователя, Выход которого соединен с входом триггера Образуюгдего Выход генерато ра импул}сов, Исто11ЛГки информации, принятые во внимание }1ри экспертизе

1 Пвте!1т СПАЛ Nl 3537 3 1 1 кл. Q 01 К 17/08, Опублик. 1.970.

2. Патент США е "ъ 3812713 кл. Q 01 К 17/10, Онублик. 1974. (пе}ототи 1Г 1Е „

6&0331

Составитель А. Терехов

Редактор Л. Бибер Техред С. Мигай- Корректор H. Горват

Заказ 5951/38 Тираж 766 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Мскжва, Ж-35, Раушсхая наб., д. 4 5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаа 4