Преобразователь давления с времяимпульсным выходным сигналом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ш1 446782

Coen Советскик

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства 430294 (22) Заявлено 13.12.71 (21) 1723546/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.10.74. Бюллетень ¹ 38

Дата опубликования описания 20.06.75 (51) М. Кл. 6 01l 7 16

G 0П 11(00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.787.91 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. С. Левшина, В. И. Лобан и В. С. Моисейченко (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.

М. И. Калинина (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ С ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫМ

ВЫХОДНЫМ СИГНАЛОМ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Известен преобразователь давления с время-импульсным выходным сигналом по основному авт. св. № 430294, содержащий заполненную рабочей жидкостью и соединенную с измеряемой средой через нерегулируемый дроссель камеру, в которой размещен неуплотненный поршень с опорным грузом, механизм установки которого соединен с выходом блока управления, к которому подключены датчики положения.

Для повышения точности измерения в предлагаемом преобразователе опорный груз выполнен в виде дополнительного неуплотненного поршня, соединенного с первым посредством несжимаемой жидкости, а блок управления снабжен формирователем интервала времени.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2— его временная диаграмма.

Преобразователь состоит из заполненного рабочей жидкостью корпуса 1, разделенного на две полости (камеры) 2 и 3, одна из когорых (камера 2) соединена с измеряемой средой через нерегулируемый дроссель 4. В камере 2 установлен неуплотненный поршень

5 с поплавком 6 и опорным грузом 7, служащим сердечником электромагнита 8, подключенного через ключ 9 к блоку управления (на чертеже не показан).

В камере 3 установлен второй неуплотненный поршень 10 с опорным грузом 11, служащим сердечником электромагнита 12, подключенного к блоку управления через ключ

13.

Нижний торец поршня 10 и верхний торец поршня 5 размещены в камере 14, заполненной несжимаемой жидкостью 15 и сообщающейся с атмосферой посредством электромагнитного клапана 16 с сердечником 17.

Для исключения сил сухого трения поршни

5 и 10 расположены во вращающихся втул15 ках 18.

Крайнее нижнее положение неуплотненного поршня 5 и рабочее положение сердечника

17 электромагнитного клапана 16 зафиксиро::а ы контактами 19 и 20.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 9 и 13 замкнуты. Поршень 5, вывешенный в жидкости при помощи поплавка 6, расположен в нижнем крайнем положении, удерживаясь электромагнитной силой при прохождении тока i по катушке электромагнита 8. Контакты 19 замкнуты. Поршень 10 с сердечником электромагнита 12 удерживается в верхнем край30 нем положении силой этого электромагнита

446782

3 при прохождении тока i по его катушке. Сердечник 17 электромагнитного клапана 16 находится в верхнем положении и удерживается током 4, протекающим в его катушке, и камера 14 соединена таким образом с атмосферой. При опущенном сердечнике 17 контакты 20 замкнуты, и камера 14 изолирована от внешней среды.

Когда мгновенное значение тока iq в катушке электромагнита 8 равно нулю, формируется управляющий импульс тока, разрывающий ключ 9, выполненный, например, на транзисторе. При этом в момент времени t=

=0 (фиг. 2) происходит разрыв цепи катушки, практически при токе 1 =0, что исключает переходные электромагнитные процессы в цепи катушки электромагнита 8. При отсутствии электромагнитного удерживающего усилия неуплотненный поршень 5 перемещается вверх в течение заданного времени t< на некоторое расстояние о„., пропорциональное объему жидкости V,=-S, 6„где $1 — площадь поршня 5, так как в камере 14, соединенной с внешней средой, а с ней и в камере 2 давление равно атмосферному. Объем жидкости в течение заданного времени to

v,== 1 „а, «, „ где Rt,,„, — гидродинамическое сопротивление дросселя 4, зависящее только от его геометрических размеров и вязкости жидкости. По истечении заданного, например, промышленной частотой f=50 Гц времени 1,=20 мсек ток 2 в цепи катушки электромагнита 12 равен нулю, и в это время схемой управления формируется импульс тока, размыкающий ключ 13. Так как при 1=1О ток в цепи i2 — — О, переходные электромагнитные процессы в цепи катушки электромагнита 12 практически отсутствуют. При обесточивании цепи катушки электромагнитного клапана 16 его сердечник 17 опускается, отсоединяя камеру 14 от окружающей среды, Перекрытие камеры осуществляется с некоторой задержкой t> в течение которой поршень 5 продолжает перемещаться вверх. Задержка 11 не влияет на нормальную работоспособность преобразователя, но желательно, чтобы она была минимальной, так чтобы поршень 10 не успел бы еще заметно переместиться вниз, а погрешности из-за нестабильности ht< были бы малы. При перекрытии сердечником 17 внутренней камеры 14 в ней, а также в камере 2 создается давлев

F ние Р» = —, где Fo — сила тяжести поршня

S„

10 с опорным грузом 11, 5г — площадь поршня 10. Через дроссель 4 осуществляется обратный расход жидкости под действием дав.

Fg ления Р, = —, который вызывает обратное 2 перемещение вниз на о поршня 5, и объем

f2

Р,dt. р, При одном и том же перемещении поршня

5 Vt= Vz и, если дроссель 4 выполнен симметричным, то R«, = R«, тогда Р„1, = Р,1„

15 или

to

Формирование выходного временного интер20 вала t, начинается с перекрытием канала электромагнитным клапаном 16 и при замыкании контактов 20, а заканчивается при опускании поршня 5 на дно камеры 2 и замыкании контактов 19. При замыкании контактов

25 19 формируется импульс тока, который закрывает ключи 9 и 13, и через некоторое время, когда ток i> достигает величины, достаточной для подъема опорных грузов 11 с поршнем 10 в крайнее верхнее положение, кон30 такты 20 размыкаются, и схема подготовлена к следующему циклу измерения, который начинается с момента очередного нулевого значения токов 1 и 2, Таким образом, уравнение преобразовате35 ля давления имеет вид о и практически может быть получен любой

40 временный интервал на выходе преобразователя.

Если камеры 2 и 3 соединить с измеряемыми давлениями Р,„и Р2„и вывесить поршень

10 с опорным грузом 11 и поплавком 6 в

45 жидкости, то преобразователь давления будет измерять отношение давлений

+tx х

Р2х 0

Предмет изобретения

Преобразователь давления с время-импульсным выходным сигналом по авт. св.

430294, отличающийся тем, что, с целью

55 повышения точности измерения, в нем опорный груз выполнен в виде дополнительного неуплотненного поршня, соединенного с первым посредством несжимаемой жидкости, а блок управления снабжен формирователем

60 интервала времени.

446782

Фиг.

Составитель Л. Никиточкина

Рс.-а:тор й. Шубина

kîððåt Toð В. Брыкснна

Тс.;рсд М. Семенов

Заказ 1396/16 Изд. ¹ 1287 Тираж 760 Подписное

LIHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2