Устройство для измерения давления

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 1004783 (61) дополнительное к авт. свий-ву (22)Заявлено 28.03.79 (21) 27"3802/18ps ) aL. Кл. с присоединением заявки М

G 01 L 9/12

Гоеудврстееввый комитет

| (231 П риоритет

Опубликовано 15. 03.83. Бюллетень AD@10

Дата опубликования описания 18. 03. 83 пе делам еэооретеккй и открытий (53) УДК 531., 787 (088. 8) J

В. Н. Аксенов, Т. B. Антонцева; Н. И. Куфйосов, . Солганик, А И Троегубов и И7М," Федоррва "-

1

1 - "" -; .. : "/

Государственный научно-исследоватеЪьаирйт инст) тут теплоэнергетического приборостроения ъ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам контроля давления, и может найти применение в химической машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известны устройства для измерения давления, содержащие упругий чувствительный элемент, дифференциальный . конденсатор и измеритель емкости $ 1).

Такие устройства не обеспечивают 1ц высокой точности из-за нелинейной зависимости емкостей дифференциального конденсатора от межэлектродного зазора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения механических величин в частности давления с помощью двух емкостных датчиков, составляющих дифференциальный конденсатор. Оно содержит две RC-цепи, в которые включены емкостные датчики, два триггера, два пороговых устройства, входы которых соединены с выходами

RC-цепей, а их выходы со входами триг" геров, управляющих электрическими клю-. чами, через которые RC-цепи поочередно подключаются к источнику IlocToRH ного напряжения (2 ).

В данном устройстве емкости дифференциального конденсатора преобразуются в частотный сигнал, постоянная составляющая которого выделяемая на выходах триггеров, прямо пропорциональна отношенйю разности емкостей к их сумме, что определяет линейную зависимость этого напряжения от передвижения подвижного электрода дифференциального конденсатора.

Недостатком этого устройства является его сложность, так как содержит много функциональных элементов, что снижает его надежность.

Целью изобретения является повышение надежности.

3 10047

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее емкостный дифференциальный датчик давления, неподвижные электроды которого включены в две времязадающие RC-цепи, соеди ненные с двумя пороговыми устройствами и усилитель-регистратор снабжено включенными между выходами обоих

RC-цепей двумя последовательно соединенными вентилями, общая точка кото- 10 рых соединена с заземленным подвижным электродом датчика, и двумя де- . лителями напряжения, каждый из которых подключен на второй вход соответствующего порогового устройства, при этом делители напряжения включены параллельно RC-цепям, а выходы каждого порогового устройства соединены со входами соответствующих RC-цепи и делителя напряжения, подключенных 2О ко входам другого порогового устройства, причем вход одного из пороговых устройств соединен с усилителемрегистратором.

На фиг. 1 предоставлена принци- 25 пиальная схема устройства; на фиг. 2временная диаграмма напряжений в различных точках схемы.

Устройство содержит упругий чувствительный элемент 1, с которым жестко5р связан подвижный электрод 2 дифференциального конденсатора, который включает в себя еще два неподвижных электрода 3 и 4, укрепленных на изоляторах g и б. Электроды 2 и 3 обра35 зуют емкость С дифференциального конденсатора, а электроды 2 и 4 образуют емкость С . е

При равенстве давлений Р— — Р емкости С вЂ” — С,2 — — С . Если Р ) Р чувсто 46 вительный элемент 1 прогибается, С„ растет, а С2 уменьшается, при этом

Со Со с = —, с

1-Х .1+Х где Х - перемещение подвижного элект45 рода 2 от первоначального положения, отнесенное к первоначальному зазору между подвижным 2 и неподвижным электродом (3 или 4) причем, величина Х прямо пропорциональна (Р . - Р ).

Неподвижные электроды 3 и 4 под50 ключены к преобразователю емкости в электрический сигнал, который включает в себя два пороговых устройства

7 и 8, выполненные, например, на базе дифференциально-операционных усилителей, на неинвертирующие входы которых подключены делители напряжения 9 и 10, а на инвертирующие входы под83 ключены выходы цепей 11 и 12, элементами которых являются емкости С1и С .

Входы делителя 9 и цепи 11 соединены с выходом порогового устройства 8, а входы делителя 10 и цепи 12 соединены с выходом порогового устройства 7. Между неинвертирующими входами обоих пороговых устройств 7 и 8 вклю" чены два последовательно соединенных вентиля 13 и 14, общая точка которых соединена с корпусом, с которым электрически связан также подвижный.электрод 2 дифференциального конденсатора. выходы одного из пороговых устройств

7 подключены на вход усилителя 15, последовательно с которым включен индикатор 16.

Преобразователь емкости в электрический сигнал представляет собой автогенератор, причем сигналы на выходах обоих пороговых устройств 7 и 8 синфазны.

При положительной полярности напряжения на выходе порогового устройства 7, равного + U7 напряжение на неинвертирующем входе устройства 7 равно,<о U, где коэффициент деления (И„от 1), а на инвертирующем входе напряжение близко к нулю и определяется падением напряжения на вентиле 14, который при положительной полярности напряжения шунтирует конденсатор С>, и, следовательно, на выходе порогового устройства 8 напряжение Ug также имеет положительную полярность.

На неинвертируЬщем входе порогового устройства 7 устанавливается напряжение . U9, где <, коэффициент деления делителя 9 ((1), а форма сигнала на инвертирующем входе устройства 7 представлена на фиг. 2а.

Вентиль 13 при положительной полярности напряжения включен в обратном направлении и не препятствует заряду конденсатора С, . 1

В момент времени t „= R„C„Pp

Ч9 напряжение на конденсаторе С.< достигает величины g >. U8, после чего пороговое устройство 7 срабатывает и меняет знак напряжения на своем выходе.

Изменение полярности на выходе устройства 7 влечет за собой опрокидывание порогового устройства 8.

При отрицательном напряжении на выходах обоих пороговых устройств 7 и 8 конденсатор С шунтирован вентилем 13, а вентиль 14 имеет обратное включение и происходит заряд конденсатора С (фиг. 2б) .

В момент времени Т = t „w tg, где

t> = R С и -;--„-Г- напряженйе на выходах йорогового устройства 8 становятся равными, после чего происхо. дит срабатывание обоих пороговых уст аойства 7 и 8. (Таким образом, сигнал на выходах обоих пороговых устройств 7 и 8 пред" ставляет собой последовательность прямоугольных импульсов (фиг.26), причем длительность импульсов определя.,ется параметрами одной RC""öåïè (11), а интервал между ними определяется параметрами второй RC-цепи (12). о = U. — =Ч ->

25 и= С„+С или с учетом значений С„и С

U = U Х т.е. постоянная составр ляющая сигнала на выходе пороговых устройств 7 и 8 прямо пропорциональ- зо на давлению и после предварительного усиления может быть использована в качестве выходного сигнала.

При U,-Ug- „„lO "40=,,Rë " период следования импульсов

Т = (С„+С )ROn>

1 а постоянная составляющая на выходе каждого порогового устройства равна

1004783 6

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее емкостный дифференциальный датчик давления, неподвижные электроды которого включены в две времязадающие RC-цепи, соединенные с первыми входами двух пороговых устройств, и усилитель-регистратор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снаб" жено включенными между выходами обоих

RC-цепей двумя последовательно соединенными вентилями, общая точка которых соединена с заземленным подвиж" ным электродом датчика и двумя делителями напряжения, каждый из которых подключен на второй вход соответствующего порогового устройства, при этом делители напряжения включены па20 раллельно RC-цепям, а выходы каждого порогового устройства соединены со входами соответствующих RC-цепи и делителя напряжения, подключенных к входам другого порогового устройства, причем выход одного из пороговых уст-ройств соединен с усилителем-регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 553500, кл. 6 01 9/12, 1975.

2. Оатент СшА М 3518536, кл. 324-57 1970 (прототип).

1004783

Составитель О. Полев

Реда ктор А. Долинин Техред M.Tenep

Корректор М. Король

Заказ 1868/51 С2 б тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4