Устройство измерения средней скорости движения воздуха

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА, содержащее датчик скорости воздуха выход которого соединен с первьм : входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера интервала времени отсчв та, генератор тактовых импульсов, два одновибратора и блок индикации , состоящий из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика, дешифратора и цифровых индикаторов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения среднего значения скорости движения воздуха, в него введены генератор высокочастотных импульсов, реверсивный счетчик, схеh a ИЛИ, два ключа, двоичный счетчик счетчик тактовых импульсов, схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер вклюРезульчения и кнопки Пуск и тат , которые подключены соответственно к В- и R-входу триггера включения, выход которого соединен с D-входом. триггера интервала времени отсчета, а через первый одновибратор - с R-входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика , двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу второго ключа, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера интервала времени отсчета, .а выход - со счетшл входом счетчика тактовых импульсов , выходы которого подключены к первым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которой соединены, с выходами двоичного счетчика, а выход через второй одновибратор - со счетным входом двоично-десятичного счетчика и с R-входом двоичного счетчика , счетным входом подключенного к выкоду третьего ключа и к вычитаю- . щему входу реверсивного счетчика, суммируххций вход которого соединен с ;выходом первого ключа, а выходы под1ключены к .входам схемы ИЛИ, выходом (соединённой с первьм входом третьего (ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов/а третий вход - к инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-вход дешифратора соединен с Л-входом триггера включения. . .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК

Я

Т ае

d

1 ,! 1

Я

ГОСУДАРС 8ЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ (21 ) 3346657/18-10 (22) 13.10.81 .. (46) 23. 06. 83. Бюл. В 23 (72) Ф.A. Абрамов, В.A. Кадымов, Л.И.Корогод и Г.A.Èèðîøíèê (71) Институт геотехнической механики АН Украинской CCP

° (53) . 621. 317. 39: 531. 7 (088. 8) (56). 1. Мюке Г., Штегманс .В. Разработка крыльчатого анемометра с цифровой. индикацией и встроенным вычислительньм устройством. Глюкауф"-, 1976, В 17, с. 21-25.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2997631/18-10, кл. G 01 P 5/06, 1980 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА содержащее датчик скорости воздуха, выход которого соединен,с первна входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера интервала времени отсче та, генератор тактовых импульсов, два одновибратора и блок индикации, состоящий из последовательно .. соединенных двоично-десятичного счетчика, дешифратора и цифровых . индикаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения среднего значения скорости движения воздуха, в него введены генератор высокочастотных импульсов, реверсивный счетчик, схема ИЛИ, два ключа, двоичный счет чик, счетчик тактовых импульсов, схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер вклю- ,SU„„4 А

3(51) G Ol P 5/06у Е 21 F 7/00 чения и кнопки Пуск и Результат, которые подключены соответственно к Q — - и R-входу триггера . включения, выход которого соединен с

3-входом. триггера интервала времени отсчета, а через первый одновнбратор — с R -входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика, двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу второго ключа, первый вход которого соединен с прямьвю выходом .триггера интервала времени отсчета, .а выход — со счетньзл входом счетчика тактовых нмпуль- ф сов, выходы которого подключены к первым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которой соединены,с выходами двоичного счетчика, а выход через второй одновибратор — со счетньи входом двоично-десятичного счетчика .и с R-входом двоичного счетчика, счетно входом подключенного к выходу третьего ключа и к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с ,выходом первого ключа, а выходы под ключены к входам схемы ИЛИ, выходом соединенной с первьм входом третьего ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов,а третий вход — к инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-вход дешифратора соединен с R. — âõoäoì триггера включения.

1024849

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения скорости движения воздуха в горных выработках.

Известен цифровой анемометр для измерения средней скорости движения воздуха в горных выработках, содержащий тахометрический датчик скорости движения воздуха и цифровое вы. числительное устройство, позволяющее измерять как мгновенную скорость движения воздуха, так и находить среднее арифметическое значение иэ ряда последовательных замеров, производящихся автоматически;через некоторые промежутки времени 1j. 15

Однако такой анемометр вместо непрерывного слежения за.кривой скорости движения воздуха и получения на этой основе среднеинтегрального значения использует отдельные случайно распределенные на кривой мгновенные замеры и на их основе вычисляет усредненное значение скорости воздуха, что может привести к значительным ошибкам измерения вследствие возможных пропусков минимумов и максимумов кривой скорости воздуха, достигающих по амплитуде 40-50% от среднего значения скорости воздуха. Кроме того, недостатком этого анемометра является сложность его схемы, содержащей цифровое вычислительное устройство, производящее запись, хранение и.арифметические действия над числами. Вследствие этого максимальная длительность интервала времени усреднения не превышает 15 с, что явно недостаточно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство измерения средней скорости 40 движения воздуха, содержащее датчик скорости воздуха, ключ на его выходе, тригГер интервала временй отсчета, подключенный по выходу к второму входу ключа, генератор тактовых импульсон 45 блок индикации, в который входят подключенные последовательно двоичнодесятичный счетчик, дешифратор и цифровые индикаторы Р 2$, Недостатком известного устройства является невозможность прервать процесс измерения и получить результат в любой момент времени. Для получения среднего значения скорости воздуха B ГОрнОЙ ВырабОтке прОизВОДится 55 обвод анемометром. всего сечения выработки, при этом время обвода сечения зависит от размеров .выработки и скорости перемещения анемометра.

Поскольку величина интервала времени измерения таким анемометром устанавливается до начала замера и потом не может быть изменена, перемещан йнемометр по сечению необходимо таким образом, чтобы совпали мо-. менты времени окончания перемеще- 65 ния анемометра по .сечению выработки и окончания измерения, чего трудно добиться. Это создает ряд неудобств при измерениях и снижает точность измерения.

Целью изобретения является увеличение точности измерения среднего значения скорости движения воздуха.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик скорости воздуха, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера интервала времени отсчета, генератор тактовых импульсов, два одновибратора и блок индикации, состоящий из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика,дешифратора и цифровых индикаторов, введены генератор высокочастотННх импульсов, реверсивный счетчик, схема ИЛИ, два ключа, двоичный счетчик, счетчик тактовых импульсов, схема PABH03HAGHGCTb, триггер включения и кнопки Пуск и Результат, которые подключены соответственно к S u R-входу триггера включения, выход которого соединен с D-входом триггера интервала времени от-, счета, а через первый одновибраторс R-входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика, двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу второго ключа, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера интервала времени отсчета, а выход — со счетным входом счетчика тактовых импульсов, выходы которого подключены к первым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которой соединены с выходами двоичного счетчика, а выход через второй одновибратор. — со счетньм входом двоично-десятичного счет-. чика и с R-входом двоичного счетчика, счетным входом подключенного к выходу третьего ключа и к вычитаю" щему входу реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом первого ключа, а выходы подключены к входам схемы ИЛИ, вйходом соединенной с первым входом третьего ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, а третий входк инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-вход дешифратора соединен с R-входом триггера включения.

На чертеже приведена функциональная схема прибора.

Прибор содержит датчик 1 скорости, подключенный к первому входу ключа 2 на суммирующем входе ре1024849 версивного счетчика 3. Входы схемы ИЛИ 4 подключены к прямьм выходам .реверсивного советчика 3, а выход— к третьему входу ключа 5 на вычитающем входе этого. счетчика. Кнопки Пуск б и Результат 7 подключены .соответственно к S- u

R-входам триггера 8. Одновибратор 9подключен по входу к прямому выходу триггера 8, и по выходу - í Rвходам всех триггеров и счетчиков 10 устройства, кроме триггера. 8. Триг-. гер 10 по Р-входу подключен к пря-мому выходу триггера 8 °

Генератор 11 тактовых импульсов подключен к С-входу триггера 10 и 5 второму входу ключа 12, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера 10. Генератор 13 высокочастотных импульсов подключен к второму входу ключа 5; Двоичный счетчик 14 и счетчик 15 тактовых импульсов подключены по Т-входам к ключам Ь и 12 соответственно, а по выходам — к схеме РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16.

Одновибратор 17 подключен по входу к выходу схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16, а по выходу - к R-входу двоичного счетчика 14 и счетному входу блока

18 индикации, в который входят двоично-десятичный начетчик 19, дешифратор

20 и цифровые индикаторы 21, причем

С-вход дешифратора подключен к кнопке Результат 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы кнопкой . Зз Результат 7 производится установка в нулевое состояние триггера 8 °

Работа устройства начинается после нажатия кнопки . Пуск 6. При 49 этом сигнал 1 поступает íà Sвход триггера 8, переводит его в единичное состояние и по переднему фронту сигнала с его прямого выхода срабатывает одновибратор 9. обратно- 45 временньм импульсом с выхода одновибратора 9 производится сброс в нулевое состояние триггера 10 и счетчиков 3, 14, 15 и 19. Поскольку на

D-входе триггера 10 присутствует сиг- 0 нал 1 с выхода триггера 8, первый тактовый импульс с выхода генератора 11, поданный на С-вход триггера 10, переводит его в единичное состояние. Сигналом 1 с прямого выхода триггера 10 открываются клю-. чи 2 и 12, импульсы с частотой Йц от датчика 1 скорости воздуха поступают на суммирующий вход реверсивного. счетчика 3, а тактовые импульсы с частотой f . от генератора 11 -. на 60

Т вход счетчика 15 тактовых импульс@в»

Период следования тактовых импульсов Т = — выбирается таким, чтобы

1 т количество импульсов от датчика ско 65 рости воздуха, отсчитанное за время Т, численно соответствовало скорости воздуха ч % д .

В процессе работы в реверсивном счетчике 3 присутствует возрастающее число, равное интегралу от мгновенного значения скорости воздуха с момента времени начала измерения.

Счетчиком 15 тактовых импульсов фик. сируется число тактовых импульсов, прошедших с момента времени начала измерения.

Процесс измерения прерывается нажатием кнопки Результат 7.

При этом сигнал 1 поступает на

Ц-вход триггера 8, который переводится в нулевое состояние, и сигнал 0 с его выхода поступает на

D-вход триггера 10. Первый тактовый импульс от генератора. 11, поданный на С-вход триггера 10, переводит его в нулевое состояние. Сигналом 0 с прямого выхода триггера 10 закрываются.ключи 2 и 12, и в реверсивном счетчике 3 оказывается зафиксированным число

А J % ф,, о а в счетчике 15 тактовых импульсов число N, соответствующее числу периодов следования тактовых импульсов, которое занял процесс измерения. При этом длительность процесса измерения Т „, производящего в интервале времени между нажатием кнопок Пуск 6 и Результат 7, может выбираться любой в зависимости от желания лица, производящего измерение, Ограничение на длительность процесса измерения накладывается переполнением счетчиков 3 и 15, число.разрядов которых должно выбираться с учетом требуемой максимальной длительности измерения и верхним пределом измеряемых скотюстей воздуха. Емкость счетчика -15 тактовых импульсов "сч Тнзм wa> fz емкость реверсивного счетчика 3:

NQqy> Тчз Ох fvwo5 где Т вЂ” максимальная длительМ epnOx, ность процесса измере- ния; .f„ максимальная частота выходного сигнала датчика 1 скорости воздуха ., Поскольку процесс измерения занйд целое число периодов следования тактовых импульсов, Т„»= NT, среднеин-тегральное значение скорости воздуха

Может быть найдено по выражению ч

QPJ R u

1024849

Операцию деления чисел A u N устройство выполняет следуна1им образом: при появлении сигнала 1 на инверсном выходе триггера 10 от" крывается ключ 5, и высокочастотные импульсы-f от триггера 13 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 и Т-вход двоичного счетчика 14

Счет счетчиком 14 продолжается до тех пор, пока в нем не будет зафиксировано число, равное числу N, записанному в счетчике 15 тактовых импульсов. При этом на выходе схемы

РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16 возникает сигнал 1, срабатывает одновибратор 17 и импульс с его выхода производит сброс счетчика 14, а также поступает на Т-вход счетчика 19 блока индикации. После этого цикл работы счетчика 14 повторяется. При этом частота импульсов на выходе одновиб- Я ратора 17;

N

Отсчет реверсивного счетчика. 3 продолжается до тех пор, пока на 25 всех его выходах не появится сигнал

»»

0 . При этом появляется сигнал 0 на выходе схемы ИЛИ 4, закрывается ключ 5 и прекращается отсчет счетчиков 3 и 14. Для обнуления реверсивного счетчика 3 на его вы30 читакщий вход необходимо подать количество импульсов частоты f равное записанному в него ранее числу A.

Такое же число импульсов поступает на Т-вход счетчика 14.

Число импульсов, которое формиру" ется одновибратором 17 эа время работы реверсивного счетчика 3 в режиме вычитания, равно А я =чар5> т.е. после окончания операции Деления в счетчике 19 блока 18 индикации оказывается зафиксированным число, равное среднеинтегральному значению скорости воздуха эа период измерения. Свечение индикаторов 21 продолжается до тех пор, пока сигнал 1 от кнопки Результат 7 поступает на С-вход дешифратора 20. При отпускании кнопки Результат 7 индикаторы

21 гаснут, а результат измерения продолжает храниться в счетчике 19 блока 18 индикации и при повторном нажатии кнопки 7 может быть вновь высвечен индикаторами 21. Поскольку цифровые индикаторы 21 являются ос" новньщ источником энергопотребления схемы устройства, тем самым достигается экономия энергии, потребляемой от автономного источника питания.

Для производства следующего замера необходимо нажать кнопку Пуск

6, при этом работа устройства происходит аналогично описанному ранее.

Предлагаемое устройство позволит повысить оперативность и точиость измерения расходов воздуха в горных выработках, а также снизит трудоемкость проведения газовых и дисперсионных съемок.

1024849

ВНИИПИ Заказ 4387/42 фираж 873 Подписное юФ МФ Ф4Ь Малюю k

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул ПрОектная, 4