Устройство для дистанционного считывания показаний манометров

 

Изобретение может найти приме- .нение доя дистанционного измерения давления газа в замкнутых объемах, для контроля дебита нефтяных и газовых скважин, а также в автоматизированных системах управления в качестве цифрового датчика давления и в качестве преобразователя информации при документальной записи. Устройство для дистанционного считывания показаний манометров содержит манометр 1 со стрелкой 2, светодиоды 3.1, 3.2, ..., З.п, З.п+1, кольцевую оправу 4, гибкий световод 5, дешифратор 6, реверсивный счетчик 7, генератор 8 импульсов , делитель 9 частоты, триггеры Ю-12, элементы 2И 13-18, элементы ИЛИ 19 и 20, счетчик 21, элементы 22 и 23 задержки, фотодиод 24, усилитель-формирователь 25 импульсов. Устройство имеет высокую точность преобразования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 д11 4 0 01 D 5/26 г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4083696/24-21 (22) 04.07.86 (46) 23.01.88. Бюл. 9 3 (72) Н.А.Самоваров, Ю.B.Петроканский и А.Н.Самоваров .(53 ) 531,787,083.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1265828, кл. G 01 D 5/34, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО

СЧИТЫВАНИЯ ПОКАЗАНИЙ MAHONETP0B (57) Изобретение мажет найти применение для дистанционного измерения давления газа в замкнутых объемах, для контроля дебита нефтяных и газовых скважин, а также в автоматизированных системах управления в каче„„SU 1 6838 стве цифрового датчика давления и в качестве преобразователя информации при документальной записи. Устройство для дистанционного считывания показаний манометров содержит манометр

1 со стрелкой 2, светодиоды 3. 1, 3 . 2, З.п З.п+1, кольцевую оправу 4, гибкий световод 5, дешифратор 6, реверсивный счетчик 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, триггеры 10-12, элементы 2И 13-18, элементы ИПИ 19 и 20, счетчик 21, элементы 22 и 23 задеря:ки, фотодиод 24, усилитель-формирователь 25 импульсов.

-Устройство имеет высокую точность преобразования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1368638

55 разом.

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может найти применение для дистанционного измерения давления газа в замкнутых объемах, для контроля

1 дебита нефтяных и газовых скважин, в нефтеналивных судах для измерения давления в танках, а также может быть использовано в автоматизированных системах управления в качестве цифрового датчика давления, в качестве преобразователя информации при документированной записи, например на цифропечатающее устройство, величин давления газа или жидкости.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства за счет отказа от множильного световода и повышение точности преобразования за счет увеличения количества уровней дискретизации и устранения нагрузки на ось стрелки-указателя манометра.

На фиг.l изображена структурная схема предлагаемого -устройства; на фиг.2 — временная диаграмма работы устрой с т в а; на фиг . 3 —. схема ра сположения световодов на стрелке и стекле манометра.

Устройство для дистанционного считывания показаний манометров содержит манометр 1 со стрелкой 2, светодиоды 3.1, 3.",...,3.п, З.r;+i, закрепленные в кольцевой оправе 4 гибкий световод 5, дешифратор 6, ревер- сивньпл счетчик 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, триггеры !0l2, элементы 2И 13-18, элементы.

ИЛИ 19 и 20, счетчик 21, элементы 22 и 2» задержки, фотодиод 24, усилитель-формирователь 25 импульсов, причем входной конец гибкого световода

5 закреплен на стрелке 2 манометра, а выходной оптически связан с фотодиодом 24, подключенным к входу усилителя-формирователя 25 импульсов.

Светодиоды 3.1, 3.2, ..., З.п+1 расположены в оправе ч с одинаковым интервалом, если шкала манометра равномерная, вокруг шкалы таким образом, что выходное излучение их направлено в торец световода 5. Если шкала неравномерная, то интервалы между светодиодами устанавливаются в соответствии с делениями шкагьг, При этом расстояние между выходными окнами светодиодов и входным торцом световода 5, диаграмма направленности светодиодов и коэффициент усиления уси5

lr

ЗО

35 лителя-формирователя 25 импулi ñîâ выбираются такими, чтобы при положе". нии стрелки 2, когда ее средняя продольная линия проходит между светодиодами, световой сигнал был достаточен для формирования им в усилителе-формирователе 25. Входные концы светодиодов 3.1. 3.2,...,3.n+1 подсоединены к соответствующим выходам дешифратора 6.

Выход генератора 8 импульсов подсоединен к входу делителя 9 частоты и к первым входам элементов 2И 13 и 1ц. Выход делителя 9 подсоединен к пусковому входу триггера 10, к стоповому входу триггера 11 и к входу сброса в нулевое положение счетчика

21. Выход триггера 10 подсоединен к второму входу элемента 2И 13 и первому входу элемента 2И 15. Выход элемента 2И 13 подсоединен к суммирующему входу реверсивного счетчика 7 и параллельно через элемент ИЛИ 19 — к стробирующему входу дешифратора 6, а также через элемент задержки 22 — к второму входу элемента 2И 15, выход которого через элемент ИЛИ 20 подсоединен к входу счетчика 21.

Выход усилителя-формирователя 25 импульсов подсоединен к первым входам элементов 2И !7 и 18. Выход элемента

2И 17 подсоединен к столовому входу триггера 10, к входу сброса реверсивного счетчика в нулевое положение и через элемент задержки 23 — к первому входу триггера 12, один выход которого подсоединен к второму входу элемента 2И 17, а другой — к второму входу элемента 2И !8 и второму входу элемента 2И 1г,, выход которого подсоединен к вычитающему входу реверсивного счетчика, через элемент

ИЛИ 19 — к стробнрующему входу дешифратора 6 и к первому входу элемента 2И 16. Выход элемента 2И 8 подсоединен к пусковому входу триггера 11, выход которого подсоединен к второму входу элемента 2И !6, выход которого через элемент ИЗ% 20 подсоединен к входу счетчика 21. Выходы реверсивного счетчика 7 подсоединены к управляющим входам дешифратора 6. Выход нулевого состояния реверсивного счетчика 7 подсоединен к второму входу триггера !2.

У стр ой ст во р або га ет следующим о б1368638

Пусть стрелка 2 манометра нахо- ° дится в положении., когда ее средняя линия проходит между светодиодами

3.4 и 3.5. С генератора 8 импульсы поступают на первые входы элементов

2И 13 и 14, но дальше они не прохо дят, пока с выхода .делителя 9 частоты не поступит пусковой импульс (или импульс опроса), который переключит триггер 10 в положение, при котором он откроет элементы 2И 13 и 15 . Им-. пульс опроса переключит триггер 11 в положение "Стоп", а счетчик 21. сбросит в нулевое положение. В результате с выхода элемента 2И 13 перBblH импульс поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, через элемент ИЛИ 19 — на стробирующий вход дешифратора 6, через элемент 22 задержки, элемент 2И 15 и элемент

ИЛИ 20 - на вход счетчика 21.

Под действием стробирующего им" пульса с первой шины блока 6 поступит электрический импульс на первый светодиод 3.1. Затем по заднему фронту импульса, поступившего на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, произойдет его переключение и подготовится для возбуждения вторая шина блока 6. Таким путем на вход счетчика 7 и с некоторой задержкой

С < на вход счетчика 21 поступит три импульса, так как на вход световода

5 световые импульсы поступать не будут. С приходом четвертого импульса с выхода усилителя-формирователя поступит импульс на первые входы элементов 2И 17 и 18, поскольку со свето диода 3.4 поступит световой сигнал на вход световода 5, На втором входе элемента 2И 17 присутствует высокое напряжение, поданное с триггера 12, поэтому с выхода элемента 17 поступит импульс на стоповый вход триггера 10. на вход сброса реверсивного счетчика 7 для сброса его в нулевое положение и через элемент 23 задержки, обеспечивающий задержку t пока не закончится импульс нулевого состояния реверсивного счетчика, на вход триггера 12. Четвертый импульс на вход элемента 2И 15 и далее на вход счетчика 21 не придет благодаря его задержке в элементе 22.

Таким образом, с появлением первого светового импульса на выходе световода 5 поочередное возбуждение светодиодов 3.1,...,3.п, З.п+1 в прямом

41

5

ЗО направлении прекратится, реверсивный счетчик 7 сбрасывается в нуль, а поочередное возбуждение светодиодов

3.1,...,3 п, З.п+1 начинается в обратном направлении, т. е. начиная с .последнего светодиода 3 n+1. В этом случае импульсы на стробирующий вход дешифратора 6 и на вычитающий вход реверсивноro счетчика 7 будут поступать с выхода элемента 2И 14. Одновременно эти импульсы будут подаваться на первый вход элемента 2И 16, однако на втором его входе высокое напряжение отсутствует, поскольку триггер 11 находится в положении "Стоп".

Возбуждение светодиодов в обратном направлении без счета импульсов будет происходить до тех пор, пока не возбудится светодиод 3.5. В ре-зультате световой импульс поступит на вход световода 5 и после усиления и формирования пройдет через элемент 2И. 18 и переключит триггер 11 в положение "Пуск". Элемент 2И 16 откроется. Переключение триггера 11 производится по заднему фронту импульса, поэтому к моменту открытия элемента 2И 16.импульс на его первом входе окончится и в счетчик 21 он не поступит Остальные импульсы до прихода реверсивного счетчика 7 в нулевое состояние будут поступать в счетчик 21. Для выбранного примера их Gyдет четыре.При переключении реверсив ного счетчика 7 в положение "0" с его выхода нулевого состояния поступит импульс, который переключит триггер 12 в положение "Стоп". В результате цикл кодирования закончится и в счетчике 21 будет записано число "7".

Аналогичным образом можно просле-. дить и убедиться, что когда средняя линия стрелки 2 будет проходить через

J середину светодиода, например светодиода 3.4, то в счетчике 7 будет записано число "6", как сумма двух слагаемых "3 + "3, .которая получена при опросе в прямом и обратном нап-.. равлениях. Если стрелка 2 манометра будет стоять в нулевом положении, т.е. напротив светодиода 3.1, то первый же.импульс,.поступивший с выхода элемента 2И 13, пройдет на стробирующий вход дешифратора 6, далее возбудит светодиод 3.1, пройдет на выход усилителя-формирователя 25, на вход элемента 2И !7. В результате триггер

10 возвратится в положение "Стоп", 1Зб8бЗ8

50 реверсивный счетчик после переключения в положение "1" снова переключится в положение "О", а благодаря элементу 22 задержки первый импульс в . счетчик 21 не поступит — он будет показывать состояние О".

Для исключения нагрузки на ось 26 стрелки 2 (фиг.З) световод 5 разделен на две части 5.1 и 5.2. Первая его часть 5.1 закреплена Eприклеена) снизу стрелки 2, выходной конец ее изогнут и выведен через отверстия в корпусе стрелки, выполненные возле по садочной втулки 27, в направлении к защитному стеклу 28. Для центровки выходного конца световода 5.1 по оси

26 на выступающую часть втулки 27 посажена втулка 29. Вторая часть све товода 5. 2 закреплена на защитном стекле 28, входной конец ее изогнут и вставлен в отверстие, выполненное в стекле.

В предлагаемом устройстве количество уровней дискретизации при считывании показаний в два раза больше, чем количество элементов дискретизации — светодиодов. Это повышает точность преобраз,»вания при меньших аппаратурных затратах.

Таким образом, за счет устранения на;руэки ка ось стрит ки-указателя манометра и увеличения количества уров". ней дискретизации, в предлагаемом устройстве достигнуто повипение точ ности .преобразования измеряемой величины при относительном упрощении конструкции устройства.

Формула изобретения

1. Ус- ройство для дистанционного считывания показаний манометров, содержащее блок дискретной световой развертки, состоящий из дешифратора и подключенных к его выходам свето-" диодов„ кольцевую оправу, установленную над шкалой манометра, фотоприеминк, гибкий световод, вход которого закреплен на стрелке манометра, а выход соединен с входом фотоприемника, усйлитель-формирователь импульсов, к входу которого подключен выход фотоприемника, счетчик импульсов, триггер, генератор импульсов, элемент 2И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью упрощения конструкции и повышения точности преобразования, в него введены реверсивный

5 !

О !

30 счетчик, делитель частоты импульсов, два -риггера, пять элементов 2И и два элемента ИЛИ, причем светодиоды блока развертки установлены в сверлениях кольцевой оправы, выход генератора импулнсов подсоединен к входу делителя частоты и к первым входам первого и второго элементов 2И, выход делителя частоты подсоединен к пусковому входу, первого триггера, к. входу пОстановп второго триггера и к входу "Сброс" счетчика в нулевое положение, выход первого триггера подсоединен к второму входу первого элемента 2И и к первому входу треть.— его элемента 2И, выход первого элемента 2И подсоединен к суммирующемУ входу реверсивного счетчика, через первый элемент ИЛИ вЂ” к стробирующему входу дешифратора и.через пятый элемент задержки — к второму входу третьего элемента 2И, выход которого через. второй элемент ИЛИ подсоединен к входу счетчика, выход усилите- ля-формирователя импульсов подсоединен к первым входам четвертого и пятого элементов 2И, выход четвертого элемента 2И подсоединен к входу "Останов первого триггера, к входу сброса реверсигного счетчика в нулевое положение и через второй элемент задержки — к первому входу третьего триггера, один выход которого подсоединен к второму входу четвертого элемента 2И, другой — к второму входу пятого элемента 2И и к второму входу второго элемента 2И, выход которого подсоединен к вычитающему входу реверсивного счетчика, к первому входу ше сто ro элемент а 2И и к вт орому входу первого элемента ИЛИ, выход пятого элемента 2И, подсоединен к пускоk вому входу второго триггера, выход которого подсоединен к второму входу шестого элемента 2И, выход которо-. го через второй элемент ИЛИ подсоединен к входу счетчика, информационные выходы реверсивного счетчика подсоединены к управляющим входам дешифратора, выход нулевого состояния реверсивного счетчика подсоединен к второму входу третьего триггера.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью исключения механической нагрузки на ось манометра, гибкий световод разделен на две части, причем первая его часть

7 1368б 38 8 закреплена на стрелке, а выходной ко- входной конец ее загнут в направленец ее загнут в направлении к защит- нии оси стрелки, закреплен в отверсному стеклу манометра и расположен тии стекла таким образом, что торец над осью стрелки вторая часть свето- его расположен над торцом первой часУ

5 вода закреплена на защитном стекле, ти св ет овода.

1368638

Со ст авит ель Н. Быков

Редактор А. Шандор Техред И. Ходанич Корректор П Пилипенко

Заказ 275/39 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг р д, у

У о о л. Проектная, 4