Цифровое измерительное устройство расходомера

Цифровое измерительное устройство расходомера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Советских

Социалистических

Реслублнн

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б! ) Дололннтельиое к авт, санд-ву и 690298 (5l)N. Кл..

G О1 Г 1/58 (22) Заявлено 16. 09, 77(21) 2525697/18 10 с лрнсоеднненнем заявкн лв(23) Приоритет

Гввудврствипвй келвтвт

СССР дв данн «звбувтвввФ в втирмтвй (>>) >4K 681.12:

538. 52 (088. 8) 0лублнковано 28,02. 82, бюллетень ра 8

Дата овублнковання олнсания 28.02. 82

В. К. Корсен, В.Ф. Кочегаров, М.Я. Гаммер (72) Авторы изобретения

П нгве-.-:, Таллинский политехнический институт - (7!) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТBO

РАСХОДОМЕРА

Изобретение относится к .измере» ию расхода жидкости электромагнитным методом.

По основному авт.св.й 690298 известно цифровое измерительное устройство расходомера, состоящее из преобразователя расхода, тактового генератора, источника компенсирующего напряжения, суммирующего узла, синхронного детектора, компаратора, счетчика импульсов, двух ключей, интегратора, триггера и логического вентиля.

Преобразователь расхода снабжен дополнительным выходом (с сигналом, пропорциональным магнитной индукции), источник компенсирующего напряжения имеет вход и три выхода (сигнальный, меандровый и счетный), тактовый генератор имеет вход и два выхода (цикла и сигнала опроса); Основной выход преобразователя расхода соединен через первый ключ, суммирующий узел, . синхронный детектор, интегратор, ком" паратор и триггер со входом управпесия второго ключа и цепью управления

)логического вентиля, а дополнительный выход преобразователя расхода соединен со входом источника компенсирующего напряжения, сигнальный выход которого соединен через второй ключ с минусовым входом суммирующего узла, счетный выход соединен че" рез логический вентиль со входом то счетчика, а меандровый выход соеди нен со входом управления синхронного детектора и входом тактового генератора, выход цикла измерения которого соединен со входом управления перО вого ключа и вторым входом компаратора, а выход сигнала опроса - с тактовым входом триггера компенсации11).

Известное устройство не позволяет точно определить интегральный расход эа произвольное время, так как в этом случае время интегрирования может содержать зависимое от начального момента относительно собственного цикла расходомера разное число

73 4

3 9095 циклов. Неопределенна и доля вспомогательного времени во время интегрирования. Импульсы на выходе логического вентиля имеют период, который составляет определенную долю от периода сети, в связи с чем результат измерения интегрального расхода зависит от частоты сети.

Цель изобретения - увеличение точности в режиме измерения интеграль- в ного расхода.

Указанная цель достигается тем, что в расходомер введен стабильный высокочастотный генератор (преимущественно кварцевый), второй логичес- 1

1 кий вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла (запрещающим появление сигнала вспомогательного времени на выходах тактового генератора), при этом входы второго логического вентиля соединены с выходом триггера и выходом стабильного генератора, а выход является выходом устройства в режиме определения интегрального расхода.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2временная диаграмма.

Преобразователь1 расхода имеет основной выход 2 (выход сигнала расхода) и вспомогательный выход 3 с сигналом, пропорциональным магнитной индукции, Основной выход 2 соединен через первый ключ 4 со входом суммирующего узла 5. Выход суммирующего узла соединен.со входом синхронного детектора 6, выход которого соединен со входом интегратора 7. Блок-компаратор 8 служит для сравнения двух сигналов, поступающих на его входы. ао

Один из его входов соединен с выходом интегратора 7. Выход компаратора 8 соединен со входом тактируемого триггера 9 компенсации. На тактовый вход этого триггера подается сигнал опроса.

Цепь компенсации состоит из источника 10 компенсирующего напряжения, который имеет вход 11, соединенный с дополнительным выходом 3 преобразователя 1 расхода, и выходы: меандровый 12, сигнальный 13 и счетный 14.

Выходной сигнал меандрового выхода 12 прямоугольное напряжение. - повторяет по фазе входной сигнал, следовательно и магнитную индукцию. На сигнальном выходе 13 напряжение повторяет по форме и фазе входной сигнал с амплитудой, пропорциональной входному сигналу (следовательно и индукции), Серия узких импульсов на счетном выходе 14 имеет частоту, превышающую в целое .число раз частоту питания преобразователя 1. Второй ключ 15, соединяющий сигнальный выход 13 с минусовым входом суммирующего узла 5, служит для коммутации компенсирующего напряжения через суммирующий узел в главную цепь передачи сигнала. Цепь управления ключа 15 соединена с выходом триггера 9 компенсации. Иеандровый выход 12 соединен с цепью управления (опорным входом) синхронного детектора 6. Цифровая часть устройства содержит логические вентили 16, и 17, счетчик 18 импульсов, стабильный генератор 19 и тактовый генератор 20. Тактовый генератор 20 имеет вход 21 опорного (меандрового) сигнала, вход 22 запрета и четыре выхода. Сигнал на выходе 23 цикла задает длительность времени измерения Ты и вспомогательного времени ТВ. Выход 24 сигнала опроса имеет напряжение в моменты прохода магнитной индукции через нулевой уровень и в течение всего вспомогательного времени ТВ. Вход 22 запрета является дополнительным входом всего устройства, которым оно переводится в режим измерения интегрального расхода. Вход 2 1 опорного сигнала соединен с меандровым выходом 12.

Выход 23 цикла соединен с кпючом 4 и компаратором 8. Выход 24 сигнала опроса соединен с тактовым входом триггера 9 компенсации. Один из sxoдов логических вентилей 16 и 17 соединен с выходом триггера 9 и входом управления ключа 15. Другой вход вентиля 16 соединен с выходом стабиль" ного генератора 19, а другой вход вентиля 17 - со счетным выходом 14.

Выход вентиля 17 соединен со счетчиком 18 и является одновременно выходом всего устройства. Выход вентиля 16 является дополнительным выходом устройства для измерения интегрального расхода.

Устройство работает в двух режимах: измерения среднего текущего расхода и интегрального расхода за любое время.

В режиме среднего расхода устройство работает следующим образом.

Тактовый генератор 20 задает цикл работы устройства. Перед началом

90957

5 цикла ключи 4 и 15 разомкнуты, интегратор 7 разряжен (имеет -нулсвое выходное напряжение), счетчик 18 импульсов находится в нулевом состоянии и. порог срабатывания компарато- 5 ра 8 равен нулю. В течение первой части цикла, времени измерения Тп, ключ 4 замкнут и сигнал расхода от основного выхода 2 преобразователя 1 расхода проходит через ключ 4„ >0 суммирующий узел 5 и синхронный детектор G на интегратор 7.

При отсутствии квадратурной помехи сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет форму синусоиды, вып 15 рямленной двуполупериодным выпрямителем, а на выходе интегратора 7 - . наклонной волнистой линии U (фиг.2).

На время Т - порог срабатывания компаратора сдвинут от нуля на опреде- . 20 ленную величину. В момент наступления равенства выходного напряжения интегратора О с пороговым напряжением Оп на выходе компаратора 8 в8зникает скачок напряжения, который 25 передается на-0-вход триггера 9 ком пенсации. Триггер принимает новое состояние, соответствующее новому состоянию выхода компаратора 8, только после поступления на его тактовый 50 вход импульса опроса от выхода 24 сигнала опроса тактового генератора 20. Импульсы опроса поступают в моменты, когда индукция в зазоре преобразователя 1 расхода, а, следовательно, и сигнала расхода проходит через нуль. Изменение состояния триг- . гера 9 вызывает замыкание ключа 15.

В связи с этим компенсирующее напряжение (пропорциональное магнитной индукции) от сигнального выхода 13 источника компенсирующего напряжения ИКН 10 поступает на минусовой вход суммирующего узла 5. Амплитуда компенсирующего напряжения подоб рана равной 100 -нЬму сигналу расхода (полной шкале). Следовательно,. разностный сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет противоположную полярность по сравнению с сигналом расхода,.действующего до переключения триггера 9 и ключа 15. В связи с этим выходное напряжение U интегратора 7 начинает снова приближаться к пороговому напряжению U>. Новое

55 переключение выхода компаратора 8, возникающее при О„ = Оп, отражается на выходе триггера 9 опять только после поступления очередного импуль.

3 ь са опроса. Переключение триггера 9 размыкает ключ 15, действие компенсирующего напряжения прекращается и выходное напряжение Ои интегратора 7 снова приближается к U со стороны нуля.

Описанный процесс продолжается до конца времени измерения Ты, после чего начинается вспомогательное время ТВ. С окончанием времени измерения Т> размыкается ключ 4 и пороговое напряжение компаратора Ов принимает снова нулевое значение. В связи с этим независимо от соотношения напряжений U и U в конце Тп в начале вспомогательного времени Т выходное напряжение интегратора Ор превышает порог U> и ключ 15 замыкается. В течение вспомогательного времени сигнал опроса от выхода 24 тактового генератора 20 выдается постоянно и компенсация прекращается сразу при падении выходного напряжения интегратора до нуля. Тем самым интегратор готов к новому циклу измерения.

Результат измерения среднего за Тп расхода выражается числом, полупериодов переменной магнитной индукции, в течение которых ключ 15 замкнут, т.е. в течение которых происходит компенсация. Для уменьшения погрешности, вызванной дискретностью, полупериод разбивают на более мелкие участки. Тогда измерение расхода сводится к счету импульсов, соответствующих участкам полупериодов, в течение которых ключ 15 замкнут.

I

Формула изобретения

Цифровое измерительное устройство расходомера, в частности электромагнитного, по авт..св.Р 690298, о тл и чающее с я тем, что, с целью повышения точности в режиме измерения интегрального расхода, оно содержит стабильный генератор и второй логический вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла, причем выход логического вентиля является дополнительным выходом устройства, à его входы соединены с выходом стабильного генератора и выходом триггера компенсации.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 690298 (прототип).

909573

С ост ави тел ь N. Те спер

Техред А. Ач Корректор А. Дзятко

Редактор С. Крупенина

Филиал llllll "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 881/66 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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