Импульсный измеритель скорости измерения давления

 

ИМПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и размещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора , мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана , первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель. отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений в условиях помех, в него введены второй компаратор, триггер, второе и третье устройства выборки и хранения сигнала, коммутатор, вычитающее устройство и распределительное устройство, содержащее задающий генератор, соединенньм через триггер-делитель с первым формирователем импульсов опроса и непосредственно с вторым формирователем импульсов опроса, причем триггер входами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом к входу задакяцего генератора и управляющему входу первого устройства (Л выборки и хранения сиг нал а, второе и третье устройства выборки и с хранения сигнала вькодами через вычитающее устройство и коммутатор подключены к входу первого устройстна выборки и хранения сигнала, вход первого компаратора соединен с входом второго компаратора, а также с входами второго и третьего устройств выборки и хранения сигнала, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первого -и , второго формирователей импульсов опроса, при этом выход первого формирователя импульса опроса подкпючен также к управляющему входу коммутатора .

09) (И) СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 С 01 Ь 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3499127/18-10 (22) 11. 10.82 (46) 15.09.84 Бюл. Ф 34 (72) В.А.Бровкин, Н.И.Писарев

О.А.Сафонов и Б;В.Чистяков (53) 531. /87 (088.8) (56) 1. Воронин Г.П. Сафонов О.А.

Измерительные преобразователи скорости изменения давления. М., Энергия

1974, с. 37-41.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 690346, кл. G 01 1 t1/00, 1975 (прототип) . (54) (57) ИМПУЛЬСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и размещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора, мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана, первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений в условиях помех, в него введены второй компаратор, триггер, второе и третье устройства выборки и хранения сигнала, коммутатор, вычитающее устройство и распределительное устройство, содержащее задающий генератор, соединенный через триггер-делитель с первым формирователем импульсов опроса и непосредственно с вторым формирователем импульсов опроса, причем триггер входами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом— к входу задающего генератора и управляющему входу первого устройства выборки и хранения сигнала второе и третье устройства выборки и хранения сигнала выходами через вычитающее устройство и коммутатор подключены к входу первого устройст" ва выборки и хранения сигнала, вход первого компаратора соединен с входом второго компаратора, а также с входами второго и третьего устройств выборки и хранения сигнала, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первого.и . второго формирователей импульсов опроса, при этом выход первого формирователя импульса опроса подключен также к управляющему входу коммутатора. е

1113692

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и. может быть использовано для измерения скорости изменения давления воздуха из гермокабин для определения, например, момента разгерметизации кабины.

Известны преобразователи скорости изменения давления, содержащие маноиетрический датчик перепада давле- 10 ния с электропневмоклапаном обнуления, преобразователь перемещения мембраны датчика в напряжение и схему дифференцирования С12.

Однако такие преобразователи не 15 помехоустойчивы, имеют недостаточную чувствительность и точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является импульсный измеритель скорости изме.нения давления, содержащий мембранную коробку, связанную каналом с объемом измеряемого давления и раз- 25 мещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом .патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенный к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора, мультивибратора, импульсного усили35 теля и электропривода клапана, первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель С21.

Недостатком такого устройства является низкая чувствительность и точность измерения, а также недостаточная помехоустойчивость и склонность к самовозбуждению.

Цель изобретения — повышение точности измерений в условиях помех, Поставленная цель достигается тем, что в импульсный измеритель скорости изменения давления, содержащий мем50 бранную коробку, связанную каналом: с объемом измеряемого давлейия и размещенную в корпусе датчика давления с образованием внутренней полости, соединенной с каналом патрубком с установленным в нем клапаном обнуления с электроприводом, преобразователь перемещения мембраны в напряжение, подключенныи к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных первого компаратора, мультивибратора, импульсного усилителя и электропривода клапана, первое устройство выборки и хранения сигнала, содержащее последовательно соединенные коммутатор аналогового сигнала, схему сглаживания сигнала и выходной усилитель, введены второй компаратор, триггер, второе и третье устройство выборки и хранения сигнала, коммутатор, вычитающее устройство и распределительное устройство, содержащее задающий генератор, соединенный через триггер-делитель с первым формирователем импульсов опроса и непосредственно с вторым формирователем импульсов опроса, причем триггер выходами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом — к .входу задающего генератора и управляющему входу первого устройства выборки и хранения сигнала, второе и третье устройства выборки и храчения сигнала выходами через вычитающее устройство и коммутатор подключены к входу первого устройства выборки и хранения сигнала, вход первого компаратора соединен с входом второго компаратора, а также с входами второго и третьего устройств выборки и .хранения сигнала, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго формирователей импульсов опроса, при этом выход первого формирователя импульса опроса подключен также к ;-нравляющему входу коммутатора.

На чертеже представлена структурная блок-схема импульсного измерителя скорости изменения давления.

Устройство содержит манометрический датчик перепада давления 1 с полостями А и Б и электропневмоклапаном обнуления 2, преобразователь 3 перемещения мембраны датчика в напряжение, компаратор 4, мультивибратор 5, импульсный усилитель 6, подключенный к электроприводу 7 пневмоклапана обнуления, дополни" тельный компаратор 8 с входом 9, триггер 10 с первым входом 11, вторым входом 12 и выходом 13, устройства выборки и хранения сигнала 14

16, состоящие из электронных ключей з 1"1 13692

17-19 со встроенными схемами управления с входами 20-22, запоминающими конденсаторами 23-25 и единичными повторителями 26-28, разностный усилитель 29 с входами 30, 31, выходом 32, распределительное устройство 33, имеющее выходы 34 — 36 и синхронизирующий вход 37, состоящее из задающего генератора 38, тригге-: ра-делителя 39, формирователя 40 с 10 выходами (1) и (а ) импульсов опроса, формирователь 41 с выходом (R) импульсов опроса, электронный ключ

42 со встроенной схемой управления с входом 43. 15

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что клапан обнуления 2 и между полостями А и Б датчика 1 перепада давления имеется постоянная разность давлений. При этом на выходе датчика 1 давление линейно нарастает, на выходе преобразователя 3 появляется линейно нарастающее напряжение Оь„, угол на- 25 клона которого к оси абсцисс пропорционален скорости изменения давления. Нарастающее -напряжение Ua, поступающее на вход 9, достигает значения 0д, равного напряжению порога 30 срабатывания компаратора 4. Компаратор 4 срабатывает и подает напряжение U n, nèòàíèÿ на мультивибратор 5.: Мультивибратор 5 начинает свою работу с паузы длительностью 35

Т/2, а затем выдает импульс U длительностью Т/2. Импульс усиливается усилителем 6 и подается на обмотку электропривода 7, который открывает клапан 2. Давление между полостями 40

А и Б датчика 1 выравнивается. Напряжение на входе 9 становится равным нулю. Напряжение Оюза „на выходе компаратора 4 становится равным нулю, при этом мультивибратор 5

45 прекращает работу.

4 ется до 0„ „срабатывает дополнительЪ ный компаратор 8 и подает сигнал на вход 11 триггера 10. Триггер 10 меняет свое состояние, и с его выхода

3 прекращается импульс U yqqi . После прекращения импульса Ueqqqi включается распределительное устройство 33, которое выдает по выходам

34-36 последовательность коротких импульсов опроса 1, и и mini „сдвинутых по времени. Три импульса onроса укладываются во времени выбранном, например в 200-400 раз меньше времени Т нарастания напряжения Uz< . Первый импульс,1) опроса замыкает ключ 17, при этом заряжается конденсатор 23 устррйства выборки и хранения сигнала 14 и сохраняет заряд после окончания импульса опроса (Uz ) . Второй импульс (tt ) опроса замыкает ключ 18, при этом заряжается конденсатор 24 устройства выборки и хранения сигнала 15 и сохраняет заряд после окончания импульса опроса (Ug ) .

Заряды конденсаторов поступают на входы 30 и 31 разностного операционного усилителя 29, на выходе 32 которого образуется разность напряжений U > О с запоминаемых на конденсаторах 23 и 24. Эта разность во время третьего импульса (Р ) onроса при замыкании ключа 42 заряжает конденсатор 25 устройства 16.

На выход измерителя выдается напряжение О „„при замкнутом ключе 19 во время, когда импульс 0 рщ не выдается.

Все переходные процессы, связанные с работой клапана, вырезаются с помощью импульса U

Импульс О „р поступает на вход

22 устройства выборки и хранения выходного сигнала 16, где происходит запоминание выходного сигнала и отключение входного сигнала на время действия 0щн е . Величина напряжения пульсаций Ung выходного напряжения оказывается пренебрежимо малой.

Одновременно в момент срабатывания компаратора 4 начинается формирование импульса синхронизации 50

Urge > . В момент времени .Ь, срабатывает триггер 10 по сигналу, поступающему на его вход 12. Сигнал О н1, с выхода 13 цоступает на выход 37

Синхронизация распределительного 55 устройства 33.

После окончания импульса Ugq, когда напряжение на входе 9 уменьшаАмплитуда выходного сигнала пропорциональна углу наклона Ц»„. У т.е. скорости нарастания давления между полостями А и Б,и определяется из выражения к(Оь -Йд

Вй Р

1113692

ВНИИПИ Заказ 6609/35; Тираж 822 Qogascaoe

Фялйаа ШШ "Патевт" ° г.Уагарод, ул.Проекткая, 4 где 1 — период колебаний генератора 38;

К вЂ” коэффициент передачи усилителей 26-29.

Распределительное устройство 33 .работает следующим образом.

На выходе генератора 38 имеется напряжение с полупериодом о/2. С помощью триггера-делителя 39 частота генератора 38 делится в два раза.

Напряжение генератора 38 дифференцируется и формируется формирователем 41, которым вццеляются только те импульсы, которые совпадают с положительными полупериодами напряжения на выходе триггера-делителя 39 и являются импульсами опроса (> ) .

Импульсы, соответствующие отрицательным полупериодам и фронтам напряжения на выходе триггера-делителя 39, не пропускаются.

Напряжение с выхода триггера-делителя 39 дифференцируется и формируется с помощью формирователя 40.

Передний фронт образует последовательность (1) импульсов опроса, при этом триггер-делитель запускается по переднему фронту импульсов задающе— го генератора 38. Задний фронт образует последовательность (Fi ) импуль10 сов опроса. Таким образом, форми, руются три импульса опроса по трем раздельным выходам, сдвинутые др уг относительно друга на время 4/2 °

15 Отношение сигнал/помехи в данном устройстве выше, чем у прототипа, что позволяет помимо повышения точности измерения и помехоустойчивости повысить его чувствительность к изме20 нению давления в полостях А и Б датчика 1.