Установка для измерения весового расхода топлива

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА, содержащая расходный бак, кинематически соединенный с рычагом весовой системы и связанный с компенсационным баком посредством трубопровода для выравнивания давления и трубопровода дляподачи топлива с дистанционно управлнемым запорным краном, подключенным к блоку управления, соединенному с пусковой шиной, подключенной к счетнологическому устройству с генератором образцовой, частоты и четырьмя ключевыми схемами, и счетно-вычислительный блок с функциональным преобразователем и счетчиком результата, выходом подключенный к устройству вывода информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности путем устранения влияния смещеf НИН точки начала отсчета и колебаний весовой системы, в нее введены вибрационно-частотный датчиксилы, кинематически соединенньш с рычагом весовой системы и подключенный к информационному входу первой ключе-, вой схемы, таймер и блок запуска, выполненный в виде триггера, соединенного установочным входом с выходом схемы совпадения кодов, к входам которой подключены счетчик и регистр, причем управляющие входь первой и второй ключевых схем подключены к пусковой шине, управляющие входы треi тьей и четвертой ключевых схем - к (Л выходу триггера блока запуска, входы запрета всех ключевых-схем и блока управления соединены с выходом таймера , информационные входы второй и четвертой ключевой схем подключены к генератору образцовой частоты, выход . первой ключевой схемы соединен с информационным входом третьей ключевой схемы, со счетньм входом тригге:с ра и с входом обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к -vi выходу второй ключевой схемы, выход 4 третьей ключевой схемы соединен с входом функционального преобразователя счетно-вычислительного блока, а выход четвертой ключевой схемы соединен с входом таймера.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (»9) (»1) (51)4G 01 G 17/06

/ ч з,.

g(р, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.1"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3712381/24-10 (22 ) 21.03,84 (46) 15.11.85. Бюл. 1(42 (72) В. P. Толокновский, Р, Д. Лапчик, В. A. Логинов и В, И, Орехова (53) 681.269(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11» 690319, кл, G 01 G 17/04, 1976, Касич Б. П, и др, Цифровой преобразователь расхода жидкости - Измерительная техника, 1975, 1(» 6, с. 2627. (54) (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА, содержащая расходный бак, кинематически соединенный с рычагом весовой системы и связанный с компенсационным баком посредством трубопровода для выравнивания давления и трубопровода для подачи топлнва с дистанционно управляемым запорным краном, подключенным к блоку управления, соединенному с пусковой шиной, подключенной к счетнологическому устройству с генератором образцовой частоты и четырьмя ключевыми схемами, и счетно-вычислительный блок с функциональным преобразователем и счетчиком результата, выходом подключенный к устройству вывода информации, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности путем устранения влияния смещения точки начала отсчета и колеба ний весовой системы, в нее введены вибрационно-частотный датчик силы, кинематически соединенный с рычагом весовой системы и подключенный к информационному входу первой ключе-. вой схемы, таймер и блок запуска, выполненный в виде триггера, соединенного установочным входом с выходом схемы совпадения кодов, к входам которой подключены счетчик и регистр, причем управляющие входы первой и второй ключевых схем подключены к пусковой шине, управляющие входы тре- ( тьей и четвертой ключевых схем — к выходу триггера блока запуска, входы запрета всех ключевык.схем и блока управления соединены с выходом тай- Св мера, информационные входы второй и четвертой ключевой схем подключены к генератору образцовой частоты, выход . первой ключевой схемы соединен с информационным входом третьей ключевой схемы, со счетным входом триггера и с входом обнуления счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второй ключевой схемы, выход третьей ключевой схемы соединен с входом функционального преобразователя счетно-вычислительного блока, а выход четвертой ключевой схемы соединен с входом таймера, :В

1191747

Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения расхода топлива, потребляемого двигателем при его испытаниях 5

Цель изобретения - повышение точности эа счет устранения влияния смещения точки »»ачала отсчета и коле баний весовой системы.

На фиг. 1 показана функциональная схема гидромеханической части установки; на фиг. 2 — блок-схема ее измерительного устройства; на фиг. 3 - характеристика вибрационно-частотного датчика силы; на фиг. 4 - графики, показывающие изменение нагрузки на дат »пк силы в течение времени измерен»»п расхода; на фиг. 5 — схема функционального преобразователя, Установка содержит расходный бак

1 и компенсационный бак 2р связанные между собой трубопроводом 3 для выравнивапня давлеппя и трубопроводом

4 дпя подачи топл»»ва, на котором смон»прован запорньй кран 5, имеющий ши»»у упраплепия б и подключеппый к трубопроводу 7 от топливного насоса (не показан), Т!»убопровод 8 служит для подачи топлива к двигател»о (не показан). 30

1 асходный бак 1 подвешен на одном конце рычага 9, па друго » конце которого закреплен контргруз 10.

1 ычаг 9 опирАется на .опору 11 z» на датчик силы 1?, например, вибра-. ционпо-частотный, имеющйй информацион»»ую шину 13.

Компенсационный бак 2 имеет клапан 14 для подачи воздуха постоянного давления и манометр 15, l0

Начальный уровень в баках 1 и 2 обозначен позицией 16.

Измерительная часть установки содержит шийу "Пуск" 17, четыре ключевые схемы 18, 19, 20 и 21, блок 22 45 запуска со счетчиком 23, схемой 24 совпадения кодов, регистром 25 и триггером 26, генератор 27 образцовой частоты, таймер 28, счетно-вычислительный блок 29, содержащий ц» функциональный преобразователь 30

z» счетчик результата 31 устройствб вывода информации 32 и блок 33 управления краном 5.

Пусковая шина 17 соединена с пер- у

Ф выми управляющими (разрешающими) вхо- дами ключевых схем 18 и 19 и первым входом блока 33 управления краном 5; г вход ключевой схемы 18 через шину 13 подключен к выходу вибрационно-частотного датчика 12, а ее выход присоединен к входу ключевой схемы 20. тактовому входу триггера 26 и входу обнуления счетчика 23; выход ключевой схемы 20 соединен с входом функционального преобразователя 30, его выход — со счетным входом счетчика

31 результата, выход которого соединен с входом устройства 32 вывода ин формации, Выход ключевой схемы 19 присоединен к счетному входу счетчика 23, выход которого соединен с первым входом схемы 24 совпадения кодов, второй вход которой сЬединек с выходом регистра 25, а выход схемы ?4 совпадения кодов присоединен к входу установки в ноль триггера

26, выход которого соединен с первыми управляющими (разрешающими) входами ключевых схем 20 и 21, Выход генератора 27 образцовой частоты подключен к входам ключевых схем 19 и 21; выход ключевой схемы 21 соеди»»ен с входом. таймера 28, выход которого подключен к BTopb»t» управляющим (запрещающим) входам всех четырех ключевых схем 18-2! и второму входу блока 33 управления краном 5, с которым он соединен шиной 6.

Функциональный преобразователь 30 счетно-вычислительного блока 29 выполнен в виде последовательно соединенных групп триггеров 34, 35 и 36, дешифратора 37, узла памяти 38, группы вентилей 39, схемы ИЛИ 40 и ключевой схемы 41.

Установка работает следующим образом.

В исходном состоянии установки кран 5 открыт, ключевые схемы 18, 19, 20 и 21 закрыты, триггер 26 в состоянии "0", счетчик 23 обнулен, в регистре 25 содержится код, соответствующий длительности периода между сигналами на выходе датчика, при котором начинается измерение, счетчик результата 31 обнулен, в последовательность цепей триггеров (не показаны) функционального преобразователя 30 введено число Q-Np (Q— полное число состоян»п» цепей триггеров функционального преобразователя, а N p = f p 7, где f — частота на выходе датчика, при каторой» начинается л из»»ерение; — время измерения, обрабатываемое таймером °

1191747

При поступлении команды Пуск" напусковую шину 17 закрывается кран 5 и топливо начинает вырабатываться из расходного бака 1, при этом нагрузка на вибрационно-частотный датчик 12 5 возрастает, частота повторения импульсов на выходе датчика увеличивается, а перед их следования уменьшается

По команде "Пуск" открываются также ключевые схемы 18 и 19. Через ключевую схему 19 импульсами от генератора 27 образцовой частоты, заполняется счетчик 23, а каждым импульсом, приходящим через шину 13 от датчика 12 через ключевую схему 18, триггер 26 15 устанавливается в состояние "1", а счетчик 23 обнуляется. kIo еще до его обнуления (при малой частоте — большом периоде повторения импульсов на выходе датчика) срабатывает схема 20

24 совпадения кодов и триггер 26 импульсов cHFHQJIQM с ее выхода уста навливается в состояние "0 . В процес" се расхода топлива частота повторения импульсов на выходе датчика рас- 25 тет, а период уменьшается и наступает момент, когда число импульсов от генератора 27, накопившееся в счетчике 23 (между импульсами на выходе ключевой схемы 18) не достигает 30 числа, записанного в регистре 25, .схема 24 совпадения кодов не сраба1 тывает, триггер 26 в состояние "0" не устанавливается и очередным, пришедшим на его вход импульсом, на его выходе формируется импульс, которым открываются ключевые схемы 20 и 21, при этом таймером 28 начинает .отрабатываться установленное время измерения о, а счетно-вычислительный 4р блок 29 в составе функционального преобразователя 30 и счетчика 31 обеспечивает формирование результата измерения в принятых единицах с передачей его в устройства 32 вывода 45 информации. По окончании установленного времени измерения таймер вьщает сигналы на закрытие ключевых схем 18, 19, 20 и 21 и к блоку 33 управления краном, который через шину 6 открыва ет кран 5, На этом процесс измерения заканчивается, Как следует из работы установки, процесс измерения всегда длится одно и то же время ь, на которое настроен таймер 28 и это облегчает организацию измерений параметров в информационно-измерительных систе1 мах °

Блок 22 запуска счетно-вычислительного блока 29 и таймера 28 обеспечивает начало измерения всегда при одном и том же значении периода (частоты) повторения импульсов на выходе датчика, которое определяется числом, записанным в регисте 25. Вид характеристики датчика в координатах частота f на выходе датчика и сила

R, действующая на датчик, показан на фиг, 3. Эта характеристика действительна для некоторой температуры датчика, Известно, что изменение температуры датчиков типа СВК конструкции

ПИК121П не изменяет их характеристику, а сдвигает ось f либо вниз (при увеличении температуры, лнпня f ), либо вверх (при снижении температуры, линия f ), что равноценно некоторой разгрузке, или загрузке датчика.

Измерение всегда начинается в точке

Ч характеристики, определяемой числом, записанным в регистре 25, при этом от команды Пуск до достижения точки

V характеристики успокаиваются переходные процессы в гпдромеханической части установки, вызванные закрытием крана 5 и началом истечения топлива из расходного бака 1; изменение температуры не влияет на рабочую харак- теристику установки, которая всегда начинается в точке V (хотя частота повторения импульсов на выходе датчика в момент прихода команды Пу к" практически всегда различна), поэто- му какая-либо темпер турная компенсация, в том числе и использование термокомпенсированного датчика не требуется; не влияет на точность работы и случайные небольшие изменения начальной нагрузки на датчик, Счетно-вычислительный блок 29— интегрирующего типа, т.е. подсчет и преобразование последовательности импульсов выполняется в течение всего времени измерения, отрабатываемого таймером 28, Изменение действия силы

К на датчик в течение времени - для различных расходов илюстрируется на фиг. 4, где

R = Rî,+ K Gh (t tî.) 1

R — сила, действующая на датчик в ходе-измерения;

1191747

R=--Af + Bf +С Z

) где А, В С - параметры полинома, определенные способом наименьших квадратов на основании градуировочных данных. Из двух предыдущих формул следует:

Ай + ВЕ + С - R + kG>(t — t ) Зо

2 где R Af + Bf + С и характерно о зуется точкой Ч на фиг. 3 и 4

f - q (G t)

Число импульсов N эа время на входе в функциональный преобразователь 40

И = р(С„, )1

t о

Это выражение является основой для расчета параметров функционального

R — сила, действующая на датчик в момент начала измерения (c автоматическим учетом температурных и иных Влия- 5 ний);

К - постоянный коэффициент, Учитывающий отношение плеч рычага;

G - расход топлива в единицах изме- 10

11 рения (обычно кг/ч) .

Известно, что характеристики (фиг. 3) вибрационно-частотных датчиков хорошо аппроксимируются полиномами второй степени (погрешности an- 15 проксимации в рабочем диапазоне характеристики менее 0,057) тогда зависимость силы, действующей на датчик от частоты на выходе датчика преобразователя 30 который в предлагаемой установке реализует кусочнолинейную аппроксимацию функции: 2

N = 10 С„= у(М), где r — фактор дискретности результата.

На вход функционального преобразователя 30 - вход из последовательно соединенных цепей 34, 35 и 36 триггеров,в течение времени а поступают импульсы с выхода датчика

12. Цепь 34 триггеров представляет собой делитель управляемого двоичного умножителй, а цепь 35 — счетчик участков аппроксимации. Кроме цепей

34 и 35 триггеров в управляемый двоичный умножитель входит дешифратор

3?, узел память 38 приращений аппроксимируемой функции на участках аппроксимации, группа вентилей 39, входы которых подключены к информационным выходам триггеров цепи 34, а выходы собраны на схеме 40 ИЛИ; управляющие входы вентилей 39 подключены к информационным разрядам регистров памяти

38. Дополнительная цепочка триггеров

35 (обычно, один, два триггера} необходима для операции отсечки начального уровня измерения N = f С (изо о вестно, что девиация частоты вибрационно-частотных датчиков в рабочем диапазоне обычно не превышает 303 выходной частоты при нулевой загруз-. ке). В начале преобразования ключевая схема 41 закрыта и открывается . импульсом переполнения цепей 34, 35 и 36 триггеров, в которую было введено дополнительное число до 11 — так о происходит отсечка начального уровня.

При открытой ключевой схеме 41 на выход функционального преобразователя и вход счетчика результата 31 (фиг. 2) к моменту окончания времени и 7 поступает N = 10 Gg импульсов, Ключевая схема 41 устанавливается в начальное положение Закрыто" по связи, которая на фиг, 5 не показана.

1191747

1191747

Фиг 5

Составитель В. Ширшов

Редактор Л. Авраменко Техред O.Âàùèøèíà Корректор M. Демчик

Заказ 7)48/38 - Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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