Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов

 

Изобретение относится к измерительному приборостроению, в частности, к устройствам для измерения расхода жидкостей и газов с помощью тахометрических датчиков расхода, имеющих нелинейную зависимость частоты от расхода. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощения настройки устройства на конкретный датчик. Импульс датчика 1 вызывает вычитание импульсов из реверсивного счетчика 13 с частотой генератора 18, равной в этот период частоте опорного генератора 9, за время, определяемое частотой генератора 17 и емкостью счетчика 14. По истечении этого времени до прихода следующего импульса датчика 1 расхода реверсивный счетчик 13 работает в режиме суммирования импульсов генератора 18, следующих с частотой, определяемой подстроечным резистором 26. Рост числа в реверсивном счетчике 13 зависит от среднего периода сигнала датчика 1. После переполнения реверсивного счетчика 13 очередной импульс датчика 1 устраняется с помощью триггеров 6, 7 и схемы И и не поступает на вход счетчика 15 результата, чем обеспечивается коррекция погрешности от нелинейности характеристики датчика 1. Генераторы 17 и 18, управляемые напряжением, поочередно включаются в цепь автоподстройки частоты ключами 19 и 20. Частота сигнала подстраиваемого генератора при включенном резисторе 24 в его частотозадающей цепи с помощью фазочувствительного детектора 23 доводится до значения частоты опорного сигнала генератора 9. В режиме выдачи частота сигнала каждого из генераторов 17, 18, определяется резисторами 25, 26,соответственно. Блоки 3-5, 10-12 осуществляют синхронизацию работы устройства. Настройка устройства на конкретный тип датчика расхода обеспечивается подстройкой частот генераторов 17, 18 с помощью резисторов 25, 26.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 01 F 1/00, 15/075

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4294045/31 — 1О (22) 04.08.87 (46) 07.09.89. Бюл. И- 33 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и

Львовский лесотехнический институт (72) В.Г. Брандорф, В.Л. Котляров, А.И. Холоша и Э.М. Чеховский (53) 681.121(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

> 678303, кл. G 01 F 1/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1 157355, кл. C 01 F 1/00, 1985.

„„SU„„15062?6 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СУММАРНОГО РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ (57) Изобретение относится к измерительному приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкостей и газов с помощью тахометрических датчиков расхода, имеющих нелинейную зависимость частоты оТ расхода. Цель изобретения— повышение точности измерения и упрощения настройки устройства на конкретный датчик. Импульс датчика 1

1506276 вызывает вычитание импульсов иэ реверсивного счетчика 13 с частотой генератора 18, равной в этот период частоте опорного генератора 9, за время, определяемое частотой генератора 17 и емкостью счетчика 14. По истечении этого времени до прихода следующего импульса датчика 1 расхода реверсивный счетчик 13 работает B режиме суммирования импульсов генератора 18, следующих с частотой, определяемой подстроечным резистором 26. Рост числа в реверсивном счетчике 13 зависит от среднего периода сигнала датчика 1 15

После переполнения реверсивного счетчика 13 очередной импульс датчика 1 устраняется с помощью триггеров 6,7 и схемы И, и не поступает на вход счетчика 15 результата, чем обеспечивается20

1 (по схеме) положение, чем включает в контур автоподатройки частоты генератор 18. СигМл последнего сравнивается по фазе с сигналом генератора 9 опорной частоты и при неодинаковости фаз ФЧД 23 управляет частотой генератора 18, причем увеличение напряжения на выходе ФЧД 23 вы35 зывает увеличение частоты генератора 18.

Равновесие наступает при полном совпадении фаэ сигналов на входах

ФЧД 23, значит до равенства частоты

40 сигнала генератора 18 частоте сигнала генератора 9. Частота генератора 17 в этот момент времени задается резистором 25, Когда триггер 3 находится в нуле, 45 производится автоподстройка частоты сигнала генератора 1 7 до равенства с частотой сигнала генератора 9, так как ключи 19 и 20 находятся в верхнем (по схеме) положении. Частота генератора 18 при этом задается резистором 26.

Перед началом автоподстройки частоты какого-либо из генераторов 17 и

l8 производится выравнивание фаз сигнала подстраиваемого генератора с фа55 эой опорного генератора.

Импульсы от датчика 1 формируются в ТУ 2 по длительности, их фронты

11 11 привязываются к импульсам генератора 18.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкостей и газов.

Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение настройки устройства на конкретный датчик.

На фиг. представлена схема устройства для измерения суммарного расхода жидкостей и газов; на фиг. 2— временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для измерения сумарного расхода жидкостей и газов (фнг. 1) содержит тахометрический датчик 1 расхода, тактирующее устройство (ТУ) 2, 0-триггеры 3-5, первый

6 и второй 7 триггеры, элемент И 8, генератор 9 опорной частоты, элементы 10-12 равнозначности, реверсивный

13 и однонаправленные 14 и 15 счетчики, цифровой индикатор 16, RC-генераторы 17 и 18, управляемые напряжением, электронные ключи 19-22, фазочувствительный детектор (ФЧД) 23 образцовый постоянный резистор 24 и переменные (подстроечные) резисторы

25 и 26.

Устройство работает следующим образом.

Находясь в "1", триггер 3 устанавливает ключи 19 и 20 и в нижнее коррекция погрешности от нелинейности характеристики датчика l . .Генераторы

17,18 управляемые напряжением,поочеред1 но включаются в цепь автоподстройки частоты ключами 19 и 20. Частота снгнала подстраиваемого генератора при включенном резисторе 24 в его частотозадающей цепи с помощью фазочувствительного детектора 23, доводится до значения частоты опорйого сигнала генератора 9. В режиме выдачи частота сигнала каждого из генераторов 17, 18 определяется резисторами 25, 26 соответственно. Блоки 3-5, 10-12 осуществляют синхронизацию работы устройства.

Настройка устройства на конкретный тип датчика расхода обеспечивается подстройкой частот генераторов 17, 18 с помощью резисторов 25, 26. 2 ил.

1506276 откуда

Если учесть, что при Т „= Тдх фин необходимо обеспечить условие - b N >

= + b N», чтобы н этом время коррекИмпульс с выхода ТУ 2 устанавливает в 11 триггер 3.

При этом импульсы генератора 17 начинают подсчитываться счетчиком

14, так как прекращается действие

5 сигнала установки этого счетчика в

I I I I

0 . В эта . же время счетчик 13 начинает вычитать импульсы генератора

18, которые следуют с частотой гене- lp ратора 9, так как генератор 18 в это нремя находится в состоянии автоподстройки сигналом генератора 9 °

Так продолжается до переполнения счетчика 14. 15

При переполнении счетчика 14 триггер 3 устанавливается н 011, в результате чего счетчик 14 устанавливается в нулевое состояние и удерживается в нем, несмотря на наличие 20 входных импульсов, до следующей установки триггера 3 в "l, т.е. до следующего входного импульса. Направление счета реверсивного счетчика меняется на обратное, а частота 25 сигнала, поступающего при этом íà его вход, задается резистором 26 . При этом реверсивный счетчик работает на сложение. Так продолжается до следующего входного импульса. 30

Когда в реверсивном счетчике 13 окажется число, равное половине плюсминус четверть его емкости, старшие разряды счетчика будут в разном состоянии — 01 или 10. При этом триггер

6 установлен в "0". Импульс переполнения счетчика 13 устанавливает триггер

11 11

6 в 1, н результате чего триггер 7 устанавливается в "011. Следующий после этой установки в 0 триггера 4р

7 импульс с выхода ТУ 2 не проходит на вход счетчика 15 результата, так как элемент И 8 закрыт по второму входу подачей нуля с выхода триггера 7 на этот вход. Однако импульс с выхода 45

ТУ 2 своим задним фронтом устанавливает триггер 7 в "1" и тем самым обеспечивает последующим импульсам проход через элемент И 8 на вход счетчика 15 результата до следующей уста- 5р нонки триггера 7 в "0", т.е. до следующего переполнения реверсивного счетчика 13 °

Коррекция нелинейности датчика осуществляется путем запрета прохожде- (55 ния на вход счетчика результата одного из некоторого числа нходных импульсов).

Средняя частота импульсов, поступающих на счетчик 15 результата равна где f — выходная частота ТУ 2, ранная частоте сигнала датчичика 1;

N — число импульсов ТУ 2, из которого запрещается поступление одного импульса на вход счетчика 15 результата °

Время С -й, через которое тригген

3 устанавливается в "0" после входного, импульса и в течение которого ревер- сивный счетчик 13 вычитает импульсы с частотой Е у равно

1 (2)

Э где N,<- емкость счетчика 14, f — частота генератора 17, однозначно задаваемая резистором 25.

Число импульсов, на которое за это время уменьшится содержимое реверсивного счетчика ранно (э = Е1 " о) Ез . (3)

Число импульсов, которое за оставшееся до следующего входного импульса время попадет в реверсивный счетчик 13, ранно

+ AN» = f,(t — Е,)

= I, (ò „— (с, — с, )) = I, (т,„- -т-) (4) Разность импульсов, которая rtonaдает в реверсивный счетчик 13 за время одного периода и остается в нем, равна

ЛМ„, = (+ Ь.11„)-(- ЬИ„) 4 М 4 (5) Э

Число входных импульсов N,,èç которого запрещается поступление одного импульса на вход счетчика 15, равно

N — - 1 (6)

Д 1(1,Э

1З ЬХ

), (7) 1506276 ция не производилась и число в реверсивном счетчике не менялось, то откуда

1 114 9 + f4

6Х МИ11 э 4

Подставляя полученное значение в (7), получают 1 1 15 4

Вк 6х макс

45 Вх N

1Э

Настройка устройства осуществляется регулировками и и Е4 путем из- 0 менения резисторов 25 и 26. При этом для контроля частот f и f4 следует использовать цифровой частотомер любого типа.

Повышение точности измерения достигается эа счет коррекции и нелинейности характеристики датчика по величине среднего периода, что приводит к повышению достоверности обработки при случайном изменении периода входного сигнала датчика. формула изобретения

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, со35 держащее генератор опорной частоты, первый триггер, первый счетчик, последовательно соединенные элемент И, второй счетчик и цифровой индикатор, тактирующее устройство, к входу котоРого подключен выход датчика объемного расхода, а выход подключен к первому входу элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью по- 45 вышения точности измерения и упрощения его настройки на конкретный датчик, в него введены второй триггер, три D-триггера, три элемента равнозначности, реверсивный счетчик, два

50 генератора, упрагляемые напряжением, два двухпозиционных ключа, два четырехпозиционньгх ключа, фаэочувствительный детектор, два переменных резистора и образцовый резистор, причем выход тактирующего устройства подключен к

5 входу установки в "1" второго триггера и S-входу первого D-триггера, Dвход которого заземлен, а выход подключен к D-входу второго D-триггера

/ первому входу второго элемента равнозначности, входу управления направлением счета реверсивного счетчика, управляющим входам двухпозиционных ключей, вторым управляющим входам четырехпозиционных ключей и входу установки в 0 первого счетчика, выход второго D-триггера подключен к первому входу первого элемента равнознач. ности и к D-входу третьего D-триггера

/ выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов равнозначности, выход первого элемента равнозначности подключен к первым управляющим входам четырехпозиционных ключей, а второго — к входу управления фаэочувствительным детектором, выход генератора опорной частоты пор. ключен к С-входу третьего D òðèãгера и первому входу фазочувствительного детектора, к второму входу которого и к С-входу второго D-триггера подключен общий вывод второго двухпозиционного ключа, а выход фазочувствительного детектора подключен к общему выводу первого двухпозиционного ключа, первый и второй выводы которого соединены с первыми входами первого и второго генераторов, управляемых напряжением, соответственно, выход первого генератора, управляемого напряжением, соединен с первым выводом второго двухпозиционного ключа, а также с входом первого счетчика. вывод второго генератора, управляемого напряжением, соединен с вторым выводом второго двухпозиционного ключа, с синхровходом тактирующего устройства, а также с входом реверсивного счетчика, выход первого счетчика подключен к С-входу первого D-триггера, выходы старших двух разрядов реверсивного счетчика подключены к входам третьего элемента равнозначности, выход которого подключен к R-входу первого триггера, к S-входу которого подключен выход переноса реверсивного счетчика, выход первого триггера подключен к импульсному входу установки, в 0" второго триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, общие выводы четырехпозиционных ключей соединены с вторыми входами генераторов, управляемых напряжением, первый и второй выводы первого четырехпозиционного ключа соединены вместе и через первый перемен1506276

10 ный резистор эаэемлены, третий и четвертый выводы второго четырехпоэиционного ключа соединены вместе и через второй переменный резистор заземлены, а четвертый вывод первого ключа и второй вывод второго ключа соединены вместе и заземлены через образцовый резистор.

Редактор И. Горная

Заказ 5419/42 Тирак 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Ю

7

Е ф

Составитель В. Полковников

Текред А.Кравчук. Корректор Т, Палий