Устройство для вычисления расходагаза

Устройство для вычисления расходагаза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 } Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 01. 79(21) 2716084/18-24 (51 ) M. КЛ. с присоединением заявки Но (, 06 Р 15/20

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150281. Бюллетень М 6 (53) УДК 681. 326 (088.8), Дата опубликования описания 17.0281 (72) Авторы изобретения

Е. Н. Враго, A. В. Царев и A. И. Ключников., В (1: - т .

Московский ордена Трудового Красно нефтехимической и газовой промышле (71) Заявитель на (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при измерении расхода газа на объектах газовой промышленности.

Известно устройство для вычисления расхода газа, содержащее делитель, формирователь временных интервалов, ключи, счетчики температуры, давления, результата, вычитания, схему сравнения, элемент совпадения 1 .

Недостатком этого устройства является низкая точность вычисления..

Для него требуется периодическая настройка и калибровка, что в производственных условиях весьма трудоемкая задача. Кроме того, устройство должно дополнительно содержать блоки для преобразования результатов вычисления с целью передачи в центр управления по каналам телеметрии и дальнейшей обработки на ЭВМ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее делитель, первый и второй счетчики, счетчик результата, формирователь временных интервалов, первый, второй и третий ключи, реверсивный счетчик, схему сравнения, схему совпадения. Исходные величины в указанном устройстве представлены в частотном виде, вычислительные операции осуществляются дискретными методами, а результат представлен в цифровой форме. Моделирование корнеизвлекающей зависимости осуществляется методом цифровой кусочно-линейной аппроксимации 2 .

Однако при высокой точности ап10 проксимацни числом участков резко возрастает, даже при оптимальной длине аппроксимирующих отрезков. Возрастание числа участков анпроксимации требует увеличения разрядности шифратора, функционально- состоящего из двух частей:.дешифратора состояния счетчика шагов аппроксим цин н шифратора углов наклона аппроксимирующих отрезков ° Увеличение разрядности шифратора и дешифратора обуславливает резкий рост объема электронного оборудования. Точность воспроизведения корнеизвлекающей зависимости (g = 0,1%) удается достичь при 16 участках аппроксимации. При необходимости увеличить точность преобразования хотя бы в два раза объем шифратора во много раз превосходит объем всей остальной скеМЬ и его реализация становится нерацн

З0 ональной. Таким образом,при практи

805333 ческой реализации известного устройства не удается получить желаемую точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная. цель достигается тем,, Что в устройство для вычисления расхода газа, содержащее делитель, первый счетчик, счетчик результата, формирователь временных интервалов, первый выхоц которого соединен с пере вым входом первого коммутатора, второй вход которого является первым входом устройства, выход первого коммутатора подключен к суммирующему входу реверсивного счетчнка, выход которого через элемент И подключен к первому 15 входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы срав.— нения, первый вход третьего коммута- gp тора является вторым входом устройства, введены третий и четвертый счетчи. ки, вторая схема сравнения, выход которой подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом третьего счетчика, вход которого подключен к выходу первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого счетчика, входкоторого соединен с вторым выходом ЗО второго счетчика, второй вход второй схемы сравнения подключен к выходу четвертого счетчика, вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, второй вход которого соединен с З5 выходом делителя, первый вход делителя является третьим входом устройства, второй вход делителя подключен к первому выходу формирователя временных интервалов, второй выход которо- 4р

ro подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом счетчика результата.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Схема содержит формирователь 1 временных интервалов, делитель 2, коммутаторы 3-5, реверсивный счетчик 6, счетчики 7-10, схемы 11 и 12 сравнения, элемент И 13, счетчик.14 результата, входы 15-17 устройства. 5О

Работа устройства осуществляется циклически. Импульс с первого выхода формирователя 1 временных интервалов через коммутатор 4 снимает сигнал блокировки с делителя 2 на время 55 действия импульса pt. За это время импульсы частоты f, пропорциональной перепаду давления дР на диафрагме, будут поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 6, и в него запишется число импульсов

4 (1)

Одновременно импульсы частоты пропорциональной абсолютному давлению газа Р, поступают на делитель 2, делящий частоту в 6 -раз и выделяющий один период Т поделенной частоты длительностью

Т = — -1.

Выходной сигнал делителя 2 через ком 2

Мутатор 3 пропускает импульсы частой пропорциональной температуре газа, на вход счетчика 8. За время T в счетчик 8 запишется число импульсов 3

1 (2)

Сигнал с вйхода элемента И 13 равен нулю только в том случае, если код в реверсивном счетчике 6 равен нулю. Следовательно, с приходощ первого импульса частоты f.4 в реверсивный счетчик 6 схема 13 сравнения откроет коммутатор 5. В момент окончания импульса дй на втором выходе формирователя 1 начинают генерироваться импульсы частоты f, которые поступают через коммутатор 5 на входы счет чика 10 и счетчика 14 результата, при этом на выходе схемы 12 сравнения формируется число-импульсный код (3) где п — разрядность счетчика 9;

N4 — число импульсов на выходе коммутатора 5.

Формирование квадратичной зависиМости происходит следующим образом.

Перед началом цикла счетчики 9 и 10 находятся в нулевом состоянии. По мере поступления импульсов с выхода коммутатора 5 суммарный код в счетчиках 9 и 10 возрастает от нуля до максимального значения. Схема 12 сравнения осуществляет поразрядное сравнение кодов счетчиков 9 и 10. Причем младший разряд счетчика 9 сравнивается с предпоследним разрядом счетчика 10, число .разрядов которого равно

n+1, а старший разряд счетчика 9 — с младшим счетчика 10. На и+1 разряд схемы сравнения со стороны счетчика

9 постоянно подается логическая единица. В моменты времени, когда на обоих входах любого разряда схемы 12 сравнения присутствуют логические единицы, на ее выходе генерируется импульс. 3а счет того, что с выхода счетчика 10 поступают короткие импульсы, сформированные в момент опрокидывания триггеров, импульсы на выходе схемы 12 сравнения не сов во времени, Их число при изменении число-импульсного кода й4 в пределах

0с N z.20-11 равно

4 е " М +2 М+ е2" к -Е а еле-+ —= —,еп, *

1=1

Э 2е+"

1 2К+4

-И вЂ” +М вЂ” =N

42и 42п+е 4 2n+s ее4 К где а „ = 0 1, разрядные коэффициенты кода К счетчика 9, }(C1 ° 2 )=ni1 i

1-4 ,1 =4

> 1

805333

К ; коэффициент линейного преобразования, К вЂ” значения кода в счетчике 9.

До момента переполнения счетчика 10 код К i О, а еледовательно, и все коэффициенты а = О. При этом коэффициент линейного преобразования для

Оа й4 2" 4равен

2 к +4

К

0 Л -1 0+4

С приходом (2 +1) го импульса последовательности N4 на вход счетчика

10 он переполняется и в счетчик 9 записывается новое значение кода K =1, I задающего новый коэффициент линейного преобразования:

Ь

К

4 gп+4

Теперь число импульсов на выходе схемы 12 сравнения возрастает пропор 20 ционально новому значению коэффициента линейного преобразования К4.. и N4<2"

Ъ 3 2"

W4 2"

+ Кп „4 N + K„H4, 2 где Я изменяется в пределах 2 "+ 4Й4< 2"". 30

При дальнейшем увеличении кода N4 работа схемы повторяется. Таким образом, по мере роста число-импульсного. кода N4 осуществляется кусочно-линейная аппроксимация функции, где yr- З5 лы наклона аппроксимирующих отрезков изменяются по закону

Я +4

К

j 2nd 7 где = 0,1,2,3,...2 -камер участка 4п

tl аппроксимации, соответствующий коду

К, записанному Й счетчике 9.

Закон изменения углов наклона аппроксимирующих отрезков совпадает с выражением скорости роста прои

-Япн> водной от функции У = 2 Х, опре- 4 деляемого как

11 7. -(и+4) / -(nt1) 2(т +.1 = " 2 =), 4 - j-42

Это свидетельствует о том, что по мере роста кода М4 происходит кусочно-линейная аппроксимация зависимости У = 2 X с шагом аппрокси55 мации равным 2"+.

Точность воспроизведения квадратичной зависимости однозначно определяется числом разрядов счетчика 9.

Для II = 7 приведенная погрешность аппроксимации f = 0,013; d0

Выходной код со схемы 12 сравнения поступает на вход счетчика 7, связанного через схему 11 сравнения со счетчиком 8. Характер связей между схемой 11 сравнения и счетчиками 7 и 8 аналогичен описанным для и разрядов в устройстве вычисления квадрата. При этом число-импульсный код К5 умножается на величину параллельного кода Ng, записанного ранее в счетчик 8. На выходе схемы 11 сравнения

Формируется число-импульсный код

Я5=X. Си nt а (4)

Йэ+2 Н N

2 2п1 где а; = О V 1, разрядные коэффициенты кода

Nq-X, О,2 ";.

1=1 п1 — число разрядов счетчиков 7 и 8.

Формирующийся на выходе схемы 11 сравнения число-импульсный код hip вычитается в реверсивном счетчике 6 из величины ранее записанного в счет-чик кода Я . В момент равенства кодов Я и Й 5 код, записанный в реверсивном счетчике 6, оказывается равным нулю, и элемент И 13 закрывает коммутатор 5, запрещая дальнейшее поступление импульсов с формирователя 1 временных интервалов на вход счетчи-/ ка 14 результата. При этом цикл вычисления оканчивается и, учитывая выражен ;я (2), (3), (4), можно записать следующее соотношение для кода М, .5)

5 4 g q m+2(s+s)

Тогда, приравнивая выражения (1! и (5)-, получаем

- „2 З

4 . т+2(п+1) д1 М

2 2 откуда

"4 где К - коэффициент пропорциональности.

Реализация предложенного устройства позволяет повысить точность воспроизведения нелинейной зависимости на порядок, а следовательно, и точ- . ность моделирования всего алгоритма в целом. При этом удается получить экономию электронного оборудования за счет. исключения из устройства схемы шифратора. Кроме того, устройство обладает более высоким быстродействием по сравнению с известным.

Формула изобретения

Устройство для вычисления расхода газа, содержащее делитель, первый счетчик, счетчик результата, формирователь временных интервалов, пер- . вый выход которого соединен с первым входом первого коммутатора, вто805333

lб

Составитель A. Жеренов

Редактор С. Лыжова Тех е М.Голинка Ко ектор Г.Решетник

Заказ 10904 72 Тираж 6 Подписное

ВНИИПИ Государственного Комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 рой вход которого является первым входом устройства, выход первого коммута1ора подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, выход которого через элемент И подключен к первому входу второго коммутатора, выход которого соединен с входом второго счетчика, первый выход которого подключен к первому входу. первой схемы сравнения, первый вход третьего коммутатора является вторым входом устройства, о т л и ч а ю щ е — . 1 е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены третий и четвертый счетчики, вторая схема сравнения, выход которой подключен к вычитающему входу реверсивного счетчи- !Ъ ка, первый вход второй схемы сравнения соединен с выходом третьего .счетчика, вход которого подключен к выходу первой схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом первого счетчика, вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика, второй вход второй схемы сравнения подключен к выходу четвертого счетчика, вход которого соединен с выходом третьего коммутатора, второй вход которого соединен с выходом делителя, первый вход делителя является третьим входом устройства, второй вход делителя подключен к первому выходу формирователя временных интервалов, второй выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, выход которого соединен .с входом счетчика результата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Авторское свидетельство СССР

Р 460546, кл. g 06 Г 15/46, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 646338, кл. С 06 Р 15/20, 1977 (прототип}.