Преобразователь давления поршневого двигателя

 

Использование: в устройствах, предназначенных для изм рёййя быстропеременных давлений. Сущность изобретения устройство содержит датчик 1 давления, формирователь 8 импульсов, инверторный усилитель 5, два интегратора 6,7, компенсационный чувствительный элемент 2, два усилителя 3, 4, аналоговое вычитающее устройство 9 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 G 01 1 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774128/10 (22) 25,12.89 (46) 30.07.92. Бюл, № 28 (71) Ульяновский политехнический институт (72) А.М.Казаков и И.Ф.Дьяков (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 777525, кл. 6 01 1 23/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 970154; кл, G 01 1 23/08, 1982, „„ Ы„, 1751646 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЁЛЪ ДАВЛЁНЙЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование; в устройствах,: и редназначенных для измеренйя быстропеременных давлений. Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 давления, формирователь 8 импульсов, инверторный усилитель 5, два интегратора 6, 7, компенсационный чувствительный элемент 2, два усилителя 3, 4, аналоговое вычитающее устройство 9, 7 ил.

1751646

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах, предназначенных для измерения быстропеременных давлений.

Известны устройства измерения и преобразования давления, В качестве. датчика используют пьезоэлемент и акустический волновод, Известен датчик давления, содержащий пьезоэлемент (кварцевый кристалл), акустический волновод, корпус, который заполнен демпфирующим веществом, напри мер, резиноподобным материалом

ВКА-С-4М, а между пьезоэлементом и све товодом расположен электрод, сйгнал с которого снимается с кабелем, причем пьезоэлемент, электрод и торец световода связаны эпоксидной смолой. Вторым электродом служит мембрана, закрывающая торцовую поверхность датчика, Недостатком известных устройств является большая погрешность измерения давления с помощью пьезоэлемента из-за высокой чувствительности к механическим колебаниям, создаваемым двигателем;

Наиболее близкйм к йредлагаемому является устройство для преобразования давления газов, содержащее датчик давлейия, установленный в цилиндре и подсоединенный через первый масштабный резистор к инвертирующему входу усилителя, выход которого является выходом преобразователя, резистор обратной связи усилителя, ключ, входом соединенный с выходом усилителя, а выходом через операционный усилитель, в цепь обратной. связи которого включен конденсатор и второй масштабный резистор с инвертирующим входом усилителя; управляющий вход ключа присоединен "к выходу преобразователя через одновибратор, удвоитель частоты, триггер со счетным входом и формирователь импульс ов, Недостатками данного устройства является йизкая чувствйтельность при йзмерении в области малых давлений. Это " объясняется тем, что у таких-элементов как удвоители частоты точность преобразования обеспечийается только при входной ча.: стоте, равной f = 2, Кроме того, на выходной сигнал устройства для преобразования давления накладывается также сигнал от вибраций объекта, на котором производится измерен ие.

Цель изобретения — повышение точности йзмерения динамического давления— достигается путем дополнительного включеййя второго компенсационного чувствительного элемента, двух усилителей, дополнительного интегратора, аналогового вычитающего устройства, входы которого подключены к выходам обоих интеграторов, первые входы которых связаны с формиро5 вателем импульсов, причем датчик давления и компенсационный чувствительный элемент через усилители соединены соот20 ных элементов 1 и 2, усилителей 3 и 4, инвертора 5, двух интеграторов 6 и 7, формирователя 8 импульсов и аналогового вычитающего устройства 9

Чувствительные элементы 1 и 2 помещены в корпусе 10; который соединен с одной

25 стороны через штуцер 11 с впускным коллектором двигателя, а с другой стороны с атмосферным давлением через крышку 12, между корпусом 10 и крышкой 12 закреплена жесткая шайба 13, на которой устанавле30 ны чувствительные элементы 1 и 2, В качестве чувствительных элементов использованы микрофон типа МКЭ-30, обеспечивающий максимальный динамический

35 диапазон и чувствительность при малых изменениях давления

Устройство работает следующим образом.. При включении двигателя пульсирующее давление во впускном трубопроводе

40 вызывает изМенение емкости чувствительного элемента 1, одновременно второй чувствительный элемент 2 будет воспринимать все механические колебанйя и изменения

45 атмосферного давления, входные сигналы от чувствительных элементов поступают в усилители 3 и 4 (рис, 3) чувствительность которых составляет 0,3 мВ; входное сопротивление 47 кОм, нелинейные искажения

0,05%, Компенсация влияния входных таков

50 и напряжения смещения ОУ (аперационного усилителя) производят подстройкой величины резистора 14, Конденсатор С 15 включен в схему для обеспечения развязки по постоянному току. Базовым элементом

55 усилителя 3 использована (м/с 140 УД6) выходная характеристика показана на фиг, 4. Выходное напряжение усилителя 3 подключено к входу интегратора 6 (фиг. 4) с непрерывной выборкой и автоматическим ветственно со вторым входом дополнительного интегратора и со входом инвертарного

10 усилителя, выход которого подключен ка второму входу интегратора..

На фиг. 1 приведена блочная схема прибора; на фиг. 2 — датчик, общий вид; на фиг.

3 — схема уеилителя: на фиг, 4 — ее характе15 ристика; на фиг, 5 — схема интегратора; на фиг. 6 — схема вычитания; на фиг. 7 — характеристика работы преобразователя давления.

Устройство состоит из двух чувствитель-.

1751646 сбросом результата интегрирования. Устройство выборки-хранения (УВК-16) поочередно осуществляет выборку и хранение предыдущего значения проинтегрированного входного сигнала. Хранимое напряже- 5 ние подается на вход схемы, в результате чего происходит непрерывный. сброс в течение всего времени интегрирования. В качестве ключей УВХ 16 и УВХ 17 могут использоваться либо две пары дополняю- 10 щих МДП-транзисторов КП 313 с одной шиной управления по цепи затворов, либо любые другие МДП транзисторы. но с разделенными цепями управления.

Интегрирующий блок ОУ построен в ви- 15 де обычного интегратора на базе ОУ типа

153 УД5, имеющего. малый дрейф параметров. В течение времени интегрирования проинтегрированный сигнал по цепи ОС через ОУ-19 подается в суммирующую точку 20

ОУ-18, осуществляя тем самым сброс интегратора, Тем временем происходит интегрирование вновь поступившего входного сигнала и eio запоминание в открытом УВХ16; Калибровка схемы осуществляется сна-. 25 чала при разомкнутой обратной связи подбором сопротивления 19 так, чтобы получить необходимую скорость нарастания выходного напряжения операционного усилителя (ОУ-18). Затем замыкается обратная 30 связь (ОС) и подбирается сопротивление 20 из расчета минимальных искажений выход. ного сигнала при ступенчатом входе. Погрешность интегрирования такой схемы достигает 0,1,, но может быть уменьшена 35 на порядок при отрегулированном напряжении смещения нуля операционногоусилителя (ОУ).

Аналогичные операции выполняет второй интегратор 7, но сигналы. поступают от 40 инвертирующего усилителя 5. Использова. ние инвертирующего усилителя 5 необходи- мо для того, чтобы обеспечить идентичность характеристик tio обоим каналам обработки сигнала, т.е. усилители 3 и 4 выполнены по одной и той же схеме (этим обеспечивается идентичность характеристик усилителей и их температурная стабильность), э усилитель 6 выполнен по схеме усилителя- инвертора со 100 обратной связью, т.е, с коэффициентом подачи К = 1 (11. Для управления прецизионными интеграторами используется автоколебательный генератор 8 с амплитудой выходных напряжений +.15 с частотой f = 1 Гц. Вйходные сигналы от интеграторов 6 и 7 поступают в блок вычитания (фиг. 5) и производится вычитание

01 — Uz = ЛU= Pj. Характеристика работы устройства для измерения давления приведена на фиг, 6.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого преобразователя давления состоит в том, что повышается точность и оперативность измерения быстро переменных давлений, Формула изобретения

Преобразователь давления поршневого двигателя, включающий датчик давления, формирователь импульсов, инверторный усилитель и интегратор, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены . компенсационный чувствительный элемент-, два уСилителя, дополнительный интегратор и аналоговое вычитэющее устройство, входы которого подключены к выходам обоих интеграторов, первые входы которых связаны с формиро-. вателем импульсов; причем датчик давления и компенсационный чувствительный элемент через усилители соединены соответственно с вторым входом дополнительного интегратора и с входом инверторного усилителя, выход которого подключен к второму входу интегратора, 1751646

1751646

175164б

Составитель И. Дьяков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л; Муска

Редактор I„. Долинич

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

Заказ 2687 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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