Устройство искрозащиты дифманометрического расходомера

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (l9) SU (ш

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3888885/24-07 (22) 29.04 ° 85 (46) 15. 12. 87. Бюл. К - 46 (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения и Московское производственное объединение "Манометр" (72) А.У.Ялышев, Н.Ф.Коновалов и Л.А.Сергеев (53) 611.311.69 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 868608, кл. С 01 P 19/18, 1981.

Электрические измерительные преобразователи тензорезисторные взрывозащищенные "Сапфир". — Каталог: Комплексы электрических измерительных преобразователей (датчиков). M.:

ЦНИИТЭИПприборостроения, 1980, т.2, вып. 5, с. 74. (54) УСТРОЙСТВО ИСКРОЗАЩИТЫ ДИФМАНОМЕТРИЧЕСКОГО РАСХОЛОМЕРА

<5 y E 21 F 9/00, Н 02 Í 7/26 (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизмерительной технике. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования корнеизвлекающей характеристики и повышение точности. За счет введения нелинейного звена 6, выполненного на втором фильтре нижних частот

7, первом 8 и втором 9 однополупериодных инвертирующих выпрямителях,блокируется прохождение входных сигналов с положительной полярностью. На выходе однополупериоцного инвертирующего выпрямителя 8 формируются однополярные импульсы со знаком "плюс".

Эти импульсы являются запирающими для второго однополупериодного инвертирующего выпрямителя 9. В канале широтно-импульсного модулятора 3 установлен инвертирующий триггер 10, позволяющий увеличить длительность отрицательных импульсов. С помощью импульсно-аналогового преобразователя 5 осуществляется преобразование

1359436 знакопеременных импульсов и пропор- ключает необходимость применения доциональное преобразование выходного полнительного прецизионного блока сигнала взрывозащищенной цепи. Ис- для извлечения квадратного корня. пользование данного устройства ис- 1 ил.

Широтно-импульсный модулятор выполнен по схеме управляемого автогенератора и содержит инвертирующий триггер 10 с гистерезисной характеристикой, замкнутый инерционной отрицательной обратной связью, представляющей собой многозвенный RCфильтр 11.

Устройство яскрозащиты работает следующим образом.

45

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам искрозащиты, и может быть использовано для функционального преобразования выходного сигнала элект- 5 рических дифманометров (датчиков разности давления), устанавливаемых во взрывоопасной зоне для измерения расхода ряда технологических параметров через перепад давления на сужающем устройстве.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования корнеизвлекаю15 щей характеристики и повышения точности.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство искрозащиты дифманометрического расходомера содержит включенный на входе блок 1 искрозащиты на стабилитронах, двухвходовой фильтр 2 нижних частот, широтно-импульсный модулятор 3, формирующий

25 двухполярные прямоугольные импульсы, импульсный дифференцирующий трансформатор 4, импульсно-аналоговый преобразователь 5, а также нелинейное звено 6, которое включает в себя второй фильтр 7 нижних частот, первый 8 и второй 9 однополупериодные инвертирующие выпрямители, каждый из которых выполнен на операционном усилителе, охваченном диодно-резистивной отрицательной обратной связью. 35

На вход блока 1 искрозащиты подается информативный сигнал в виде унифицированного сигнала постоянного тока с выхода дифманометра, находящегося во взрывоопасной зоне.

Снимаемое с блока 11 искрозащиты напряжение UH, пропорциональное по амплитуде выходному сигналу l дифманометра, поступает далее на фильтр

2 нижних частот, С помощью фильтра 2 осуществляется подавление помех, которые могут наводиться в линии дистанционной связи датчика с устройством искрозащиты, а также демпфирование технологических пульсаций измеряемого параметра. На второй вход указанного фильтра подается сигнал

Z, снимаемый с выхода однополупериодного инвертирующего выпрямителя 9.

Выходной сигнал фильтра 2 в виде напряжения U подается на Широтно-импульсный модулятор 3, который преобразует этот сигнал в пропорциональное изменение (приращение) длительности двухполярных прямоугольных импульсов.

Далее последовательность указанных импульсов поступает на первичную обмотку трансформатора 4, с вторичной обмотки которого снимаются уже продифференцированные импульсы от переднего и заднего фронтов выходных импульсов широтно-импульсного модулятора. Этим самым достигается блокирование прохождения балластного напряжения промышленной частоты через данный трансформатор на вход блока 1 искрозащиты со стороны импульсноаналогового преобразователя 5, т..е. со стороны нагрузки, подключаемой.к выходу устройства искрозащиты. С помощью элемента 5 осуществляется преобразование знакопеременных импульсов, снимаемых с вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 4, в выходной сигнал постоянно13594 го тока, пропорциональный по амплитуде величине напряжения U<, формируемого фильтром 2.

Последовательно соединенные одно5 полупериодные выпрямители 8 и 9, работающие в инвертирующем режиме как идеальные диоды, блокируют прохождение входных сигналов с положительной полярностью (со знаком "плюс" относительно общей потенциальной шины), Поэтому на выходе однополупериодного инвертирующего выпрямителя 8,подключенного непосредственно к выходу триггера 10 с гистерезисной характе- 15 ристикой (операционного усилителя с положительной обратной связью) широтно-импульсного модулятора 3, формируются однополярные импульсы V co знаком "плюс". Эти импульсы являют- 20 ся запирающими для второго однополупериодного инвертирующего выпрямителя 9, на который с фильтра 7 нижних частот подается напряжение U с амплитудой, пропорциональной сред- 25 ней составляющей двухполярного сигнала Q формируемого широтно-импульсным модулятором 3.

Так как в прямом канале широтноимпульсного модулятора 3 установлен д0 инвертирующий триггер 10, то с ростом амплитуды его входного сигнала увеличивается длительность отрицательных импульсов.

В соответствии с этим выходной сигнал фильтра 7 изменяется по алгоритму

36 где и, = -,ф):() )-)7

U +Z

= -) g - —.

1 q

С учетом вышеизложенного имеет место следующее равенство:

8

Z= -, U — =kq, Й Q -— 8 = (-1/ ), Pz Т < 9) q где и ж — статический коэффициент передачи фильтра 2 по цепи сигнала Z.

Из последнего выражения следует, что и = — " - — u „ аХ 1 — knock Ф 6х х

+ + где - = — — коэффициент заполнения

Т положительных импульсов, — начальное значение коэффициента заполнения как положительных, так и отрицательных импульсов широтно-импульсного модулятора, равное 0 5

q — нормируюший параметр широтно-импульсного модулятора, Z — средняя составляющая однополярных импульсов Z поступающих на фильтр 2 с выхода второго однополупериодного инвертирующего выпрямителя 9.

Из вышеприведенных выражений следует, что

Б = -и(Q = — р Q(2r — 1), х Тх т

40 где 4,р

t t" статический коэффициент передачи фильтра 7; соответственно длительности отрицательных и положительных импульсов широтно-импульсного модулятора 3; период следования импульсов, 45 "= -- - — коэффициент заполнения (отt 50 носительная скважность) отрицательных импульсов.

В свою очередь коэффициент заполнения отрицательных импульсов широтно-импульсного модулятора будет изме— 55 няться в соответствии с выражением =Г <1+ -)=Т,(1+ Уз — е) о Ч Ч

4))oc. = т 9 Ч

=1 + — — коэффициент передачи контура дополнительной положительной обратной связи широтно-импульсного модулятора, образованного за счет введения в схему нелинейного звена 6.

В общем виде выходной сигнал широтно-.импульсного модулятора 3, т.е. выходной сигнал искробезопасной цепи устройства, характеризуется парамет4Т ром Т-, равным

+ т т

Таким образом то +z U и =

Т q

Если в этом уравнении принять условие, при котором вышеуказанный контур дополнительной положительной обратной связи имеет коэффициент

=2, то оно может быть приведено к виду

Формула и з обретения вх

15 . Устройство искрозащиты дифманометрического расходомера, содержащее последовательно. соединенные блок искрозащиты, первый фильтр нижних .,частот, широтно-импульсный модуля2п тор, импульсный дифференцирующий трансформатор и импульсно-аналоговый преобразователь, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

26 путем обеспечения формирования корнеизвлекающей характеристики и повышения точности, в него введено нелинейное звено, а первый фильтр нижних частот выполнен двухвходовым, причем

30 нелинейное звено, включенное между выходом широтно-импульсного модулятора и вторым входом первого фильтра нижних частот, выполнено в,виде второго фильтра нижних частот и двух

35 однополупериодных инвертирующих вы прямителей, каждый из которых выполнен на операционном усилителе с диодно-резистивной обратной связью, при этом входы второго фильтра нижних

4р частот и первого однополупериодного инвертирующего выпрямителя служат входами нелинейного звена, а их выходы соответственно подключены к первому и второму входам второго од45 нополупериодного инвертирующего выпрямителя, выход которого является выходом нелинейного звена.

Так как (2P -1) 2 = (— ) " то при дт

Т выполнении вышеуказанного условия получают следующие зависимости, характеризующие работу элементов всей искробезопасной части устройства: дТ

Т,q

Т=P,,(1+ ) r =Р,(1- Ц).

Из выражения для и 3 следует, что величина приращения Af коэффициента заполнения выходных импульсов широтно-импульсного модулятора прямо пропорциональна корню квадратному из входного сигнала

Ъ,„ ду. у, 9 (В связи с тем, что с помощью элемента 5 схемы осуществляется пропорциональное преобразование выходного сигнала взрывозащищенной цепи, то окончательно получим

Составитель Т.Щеголькова

Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор И.Эрдейи

Заказ б126/32 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1359436 в

Из последнего выражения следует, где у — выходной сигнал устройства пто искрозащиты дифманометричес(2 .--1) (1- „„(1- . )j = — 8 -.

U кого расходомера, — общий коэффициент нормироваЧ ния и согласования сигналов.

Данное техническое решение является достаточно просты,, расширяет функциональные возможности, а также ис-. ключает необходимость применения дополнительного прецизионного блока для извлечения квадратного корня.