Устройство для измерения давления
Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность измерений давления за счет введения коррекции динамической погрешности. Для этого наряду с чувствительным элементом 1, связанным посредством рычага 2 с катушкой 5 магнитоэлектрического обратного преобразователя, нуль-органом 3, усилителем 19 и резистором нагрузки 7, устройство содержит дополнительный резистор 4, компаратор 8, инвертор 9, три схемы И 10, 13, 16, два реверсивных счетчика 11 и 24, цифро аналоговый преобразователь 14, генератор 15 тактовых импульсов, делитель 17 частоты, блок 18 переключения диапазона измерения 18, блок 20 управления, блок 21 цифровой коррекции, регистр 25, блок 26 цифровой индикации, две схемы ИЛИ 12 и 22 и аналоговый индикатор 27. Устройство обеспечивает коррекцию погрешности, обусловленной колебаниями чувствительного элемента при переходных процессах, имеет автоматический и ручной выбор диапазона измерения и позволяет регистрировать как текущее, так и максимальное значения измеряемого давления. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (Р1) 01 1- 7/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (2! ) 4471431/24-! 0 (22) 09.08,88 (46) 07,06,90, Бюл. К 21 (7!) Специальное конструкторско-технологическое бюро по криогенной технике с опытным производством Физикотехнического института низких температур АН СССР (72) В.А.Никитин, В.Ф,Куцевляк, N.ß,Ôåíñòåð и А.П.Стеценко (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
11 1296868, кл. С 01 L 7/06, 1984.
„,SU,, 1569610 А 1
2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборост рое нию и поз в оляе т повысить точность измерений давления за счет введения коррекции динамической погрешности. Для этого, наряду с чувствительным элементом 1, связанным посредством рычага 2 с катушкой 5 магнитоэлектрического обратного преобразователя, нуль-органом 3, усилителем 19 и резистором нагрузки 7, устройство содержит дополни гельный резистор 4, компаратор 8, инвертор 9, )5696!О
40 три схемы И 10, ) 3, 16, два реверсивных счетчика 11 и 24, цифроапалоговый преобра.зователь 14 генератор 15 тактовых импульсов, делитель 17 частоты, блок 18 переключения диапазона измерения, блок 20 управления, блок
21 цифровой коррекции, регистр 25„ блок 26 цифровой индикации, две схемы ИЛИ 12 и 22 и аналоговый индика/
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения давления, Целью изобретения яв.>зяется повн>шение точности измерений за счет
20 введения коррекции динамической >10 грешности, На фиг.1 представле;.а структурная схема. Устройства для измерения давления; на фиг.2 — функциональнал схема блока цифровой коррекции; на фи> .3 функциональная схема б:>ока :занесения начального кода„ на фиг,4 — функциональная схема блока пеоеключения диапазона измерения; на фиг, 5 -- фу.li<ïIIîнальная схема блока управления; на фиг.6 — блок цифровой .",,äикации; на фиг,7 — временная диаграмма работы устройства в режиме непрерывного измерения давления при автоматическом переключении диапазона измерения; на фиг,8 — временная диаграмма работы устройства при измерении максимального значения да>зления, Устройство для измерения давления (фиг.)) содержит чувствительный элемент 1, выголненный в виде калиб-рованной приемной площадки, рычаг
2, нуль-орган 3, первый резистор 4, магнитоэлектрический обратный преоб45 разователь с катушкой 5 в зазоре нов стоянного магнита 6, второй резистор
7, компаратор 8, инвертор 9, первун> схему Vi 10, первый реверсивный счетчик 11, первую схему ИЛИ. ) 2, вторую схему И 13, цифроаналоговый преобразо ватель (ЦАП) 14, генератор 1 5 тактовых импульсов, третью с хему И 16, делитель 17 частоты, блок 18 переключения диапазона измерения, усилитель 19 блок 20 управления, блок
21 цифровой коррекции, вторую схему
ИЛИ 22, блок 23 .>анесения начального кода„ второй реверсивный счетчик 24, тор 27, Устройство обеспечивает коррекцик> погрешности, обусловленной колебаниями чувствительного элемента и ри пе реходных процессах, имеет автоматический и ручной выбор диапазона измерения и позволяет регистрировать как текущее, так и максимальное значения измеряемого давления, 4 з ° п, ф — лы ° 7 ил, регистр 25, б.>ок 26 цифровой индикации и аналого:зый индикатор 27 °
Блок 21 цифровой коррекции (фиг,2) содержит ревеэсивный счетчик 28, первую схему И 29, схему 30 задержки, вторую схему И 31, регистр 32 и формирователь 33, Блок 23 занесения начального кода (фиг.3) содержит триггер 34, схему
ИЛИ 35, эадатчик 36 кода и блок 37 схем 2И -ИЛИ, Блок 18 переключения диапазона измерения (фиг,4) содержит две схемы
И 38 и 39, формирователь 40, два триггера 4! и 42, две схемы ИЛИ 43 и 44, два тумблера 45 и 46, семь резисторов 47--53, усилитель 54, коммутатор 55, схему 56 задержки и переключатель 57, Блок 20 управления (фиг,5) содержит одновибра гор 58, триггер 59, первую схему ИЛИ 60, первую схему
И 61, два формирователя 62 и 63, кнопку 64, два тумблера 65 и 66, два резистора 67 и 68, конденсатор 69, третий формирователь 70, вторую схему ИЛИ 71, втс>рую схему Vi 72, второй и третий триггеры 73 и 74 °
Блок 26 цифровой индикации (фиг. 6) содержит светодиод 75, резистор 76, блок дешифраторов 77 и 78 и блок цифровых индикаторов 79 и 80, Счетчики )1 (двоичный) и 24 (двоично-десятичный) работают параллельно, значение кода счетчиков пропорционально лзмеряемому давлению.
Переключением тумблера блока 20 управления задается режим работы режим непрерывного из>лерения давления либо его максимального значения).
Переключение гиапаэона измерения (ручное или автоматическое) задается тумблерами блока 18
Устройство для измерения давления работает следующим образом, В исходном состоянии реверсивные счетчики 11, 24 и 28 сброшены сигналом "Сброс" (фиг,7а), который выра-! батывается на третьем выходе блока
20 управления при включении напряжения питания. На выходе ЦАП 14 в исходном состоянии напряжение равно нулю и ток с выхода 6 блока 18 через обмотку 5 не протекает.
Под действием давления (струи газа), действующего на чувствительный элемент 1, рычаг 2 отклоняется и срабатывает нуль-орган 3, что приводит к появлению на выходе компаратора
8 высокого уровня напряжения (фиг ° 7б)
При нажатии кнопки "Пуск" блока 20 управления на его первом выходе формируется импульс (фиг,7в), который устанавливает триггеры 59 (фиг.7г) и 74 (фиг,7д) и сбрасывает триггер
73 (фиг,7е),"Триггер 42 блока 18 переключения диапазона измерения сброшен в нуль, что соответствует пер вому диапазону измерения (включен ключ 1 коммутатора 55), Импульсы с выхода генератора 15 тактовых импульсов поступают на тактовый вход десятичного реверсивного счетчика 24 и через делитель частоты
17 на десять на тактовый вход двоичного реверсивного счетчика 11, На выходе ЦАП 14 нарастает напряжение и в обмотку 5 посту-пает ток, заставляющий рычаг 2 перемещаться против приложенного усилил, В момент срабатывания нуль-органа
3 на выходе компаратора 8 появится напряжение низкого уровня (фиг,7б).
Это приводит к сбросу триггера 74, установке триггера 73 блока 20 управления и переводу реверсивных счетчиков 11 и 24 в режим вычитания, Момент t (фиг,7) соответствует перекомпенсации за счет инерции магнитоэлектрического обратного преобразователя.
Сигнал с четвертого выхода блока
20 управления разрешает прохождение импульсов на тактовый вход реверсивного счетчика 28 блока 21 цифровой коррекции, работающего в режиме слежения.
Когда второй полупериод колебания рычага 2 заканчивается, на выходе . компаратора 8 опять появляется напряжение высокого уровня (момент t на
69610 фиг, 7), рев ерсивнь и счетчик 28 пе реводится в режим вычитания, а его содержимое делится на два, для чего ohio сначала переписывается по стробу (фиг,7ж) в регистр 32, а затем со сдвигом на один разряд опять заносится по сигналу занесения (фиг.7э) в реверсивный счетчик 28, Далее ревер-. сивные счетчики 11 и 24 работают в режиме сложения, а реверсивный счетчик 28 — в режиме вычитания, В момент, когда реверсивный счетчик 28 приходит в нулевое состояние, выдает-. ся сигнал строба (фиг.7и), осуществляющий перепись информации с реверсивного счетчика 24 на выходной регистр 25 ° Результат измерения с регистра 25 поступает в блок 26 цифровой индикации и представляет собой значение, соответствунщее точному переходу рычага 2 через нейтральное положение, Дальнейш е измерение Ilpo
20 вой сигнал, который запрещает прохождение тактовых импульсов через схему
И 16, и работа устройства заканчивается, В режиме регистрации максимального значения давления (фиг.8) включают тумблер 65 блока 20 управления. При этом работа устройства аналогична описанной, но при появлении сигнала исходит аналогично описанному, Если код на выходе ЦАП 14 превышает заданное значение, срабатывает схема И 13, триггер 42 блока 18 переключения диапазона измерения устанавливается в единицу, изменяя коэффи30 циент усиления усилителя 54 за счет переключения резисторов 49 и 50 в пепи его обратной связи в К (наг.ример, в 1О) раз, Одновременно в ре"версивные счетчики 11 и 24 заносится
35 начальный код соответствующий данно-му диапазону измерения, При этом в двоично-десятичный реверсивный счетчик 24 занесение кода и его сброс происходит по стробу занесения (пер40 вый управляющий вход счетчика), но на входы установки с выходов блока
23 занесения начального кода подключается заданный код или нуль.
Еспи и на втором диапазоне измере45 ния код превышает заданное значение, срабатывает триггер 41 переполнения и срабатывает триггер 59, Этот сигнал индицируется светодиодом блока 26 цифровой индикации. На втором выходе
50 блока 20 управления появляется нуле15б9б10 на выходе блока 21 цифровой коррекции (фиг,8и), на выходе схемы И б1 lloIIBляется сигнал, сбрасываюший триггер
59 работы (фиг,8г) блока 20 управления, При ручном переключении диапазона измерения в блоке 18 тумблер 45 включен и триггер 42 диапазона устанавливается в заданное состояние принудительно тумблером 4б, Дополнительно переключение шкалы может быть осуществлено переключателем 57, Для повьппения точности отсчета емкость реверсивных счетчиков 24 и 28 больше емкости реверсивного счетчика
11 в Д раз, где Д . — коэффициент пересчета делителя 17 частоты.
Таким образом, благодаря введению цифровой коррекции повышается то с в 20 ность измерений давления„ 11реимушес.т-вами устройства являютс . также авто-матический и ручной выСор диапазона измерения, представление информации одновременно в аналоговом и цифровом видах, возможность регип:трации как текущего так и максимального значений измеряемого давления или усилия, Ф o р м у л а и з о б р е т е н и я 30
1, Ус тройс тво для изме ре IIB» давления, содержащее чувстви . ельный элемент, кинематически свя.санный посредством рычага с катушкой магнитоэлектрического обратного преобразователя, нуль-орган положения рычага„ усилитель, источник напряжения и резистор нагрузки, о т л и ч а lo щ е е с я стем, что, с целью повышения точности измерений за счет введения коррекции динамической погрешности, оно снабжено компаратором, инвертором, двумя реверсивными счетчиками., цифроаналоговым преобразователем,, генератором тактовых импульсов„ делителем частоты, блоком переключения,диапазона измерения, блоком управления, Слоком цифровой коррекции, регистром, блоком цифровой индикации, аналоговым индикатором, тремя схемами И, двумя схемами ИЛИ и дополнительным резисТОРОМ, ПРИЧЕМ ВЫВОUbl H >.сСЬ-ОРГаНа СОЕдинены соответственно с исто ником напряжения и первым входом компаратора, который через догсолнительньпй резистор соединен такжс=- с общей шиной источника напряжен ся, второй вход компаратора соединен с клеммой опорlIoI 0 напряжений, первый вход блока переклк>чения диапазона измерения, вторые управляющие входы первого и второго реверсивных счетчиков и третий вход блока управления соединены с выходом компаратора, который через инвертор подключен также к первому входу первой схемы И, второй вход и выход которой соединены соответственно с выходом переноса первого реверсивного счетчика и первым входом первой схемы ИЛИ, четвертый информационный вход первого реверсивного счетчика соединен с клеммой положительного потенциала источника напряжения, а его остальные информационные входы соединены с общей шиной, первый управляющий, тактовый и сбросовый входы первогс реверсивного счетчика соединены соответственно с четвертым выходом блока переключения диапазона измерения, BbIxo obl eëèòåля частоты и выходом первой схемы ИЛИ, информационные выходы первого реверсивного счетчика соедHHeHbI с coo Tветствующими входами цифроаналогового преобразователя „а четыре старших разряда соединены также с соответствующими четырьмя входами второй схемы И, второй, третий и четвертый входы и второй выход блока переключения диапазона измерения соединены соо.;ветственно с выходом второй схемы И, выходом цифроаналогового преобразователя, первым выходом и первым входом блока управления, первый третин четвертый, пятый и шестой выходы блока переключения диапазона измерения соединены соответственно с первым входом блока цифровой индикации, первым входом второй схемы ИЛИ, первым входом блока занесения начального кода, первым управляющим входом регистра и через резистор нагрузки с первым выводом катушки магнитозлектрического обратного преобразователя, второй вывод которой соединен с общей шиной, выход цифроаналогового преобразователя соединен также с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналогового индикатора, первый и второй входы третьей схемы И соединены соответственно с выходом генератора тактовых импульсов и вторым выходом бгока управления, первый выход которого соединен с третьим входом первой схемы ИЛИ, вторым входом делите!
5б96!О > такт переключателя является шестым выходом блока, выход формирователя соединен с входом схемы задержки и первым входом второй схемы ИЛИ, инверсный выход второго триггера соединен с третьим входом первой схемы
V и вторым входом коммутатора, первый и третий входы которого соединены с входом усилителя, а первый и второи выходы через четвертый и пятый резис.— торы соответственно соединены с выходом усилителя, который через шестой и седьмой резисторы соответственно соединен с первым и вторым ?((>k?T?(тами переключателя, 5,устройство по пп,!-4,, о т л и ч а ю щ ". е с я тем, что в нем блок управления содержит однов ?f>paT(>p, три триггера, две схемы ИЛИ, цве схемы 20
И, три формирователя, кнопку, два тумблера, два резистора и K(>нденсатор, причем первый вход первой схемы И 1И, объединенные и(рвыи вход первой схемь?
И и второй вход второй схемы ИЛИ, 25 объединенные входы перво.-(! и второго формирователей являются соответствс:ино первым, вторым и треть им входами блока. управления, общий контакт к>?опки соединен с кле ???ой пол(>жительног(> 30 потенциала источника ??а??р>?жения, а ее нормально разомкнутый контакт соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с устаповочным входом первого триггера и первь:и входом второй схемы ИЛИ и является первым выходом блока управления, прямой вь?ход пс.рвого триггера объеди??е?? с пер??ь?>м ??ходом второй схемы И и является вторым выходом блока уира>?лени>?, выход третьего формирователя обьедгп?ен с третьим ?>ходом первой схемь? СПИ и яв.?яется траfi l?M б:?(>Kа??ле?сия прямой
??ь?хол второго -риггера, прямой и ин??срс>?ый н шкоды третьего триггера и объединеk?k?b?P> выход второй схемы И и сбросовый вход третьего триггера являются co(>T?çåтствеино четв еотым.
??ятым, шестым и седьмым выходами блока управления, общие контакты первого и второго тумблеров соединены соотве Tc TB(.k???(> с двумя клеммами положите IE k?îãо .-?отан??нала источника напряжения, 1>
? (> формирователя соецинен с вторым входом второй схемы И, а выход Второи схемы ИЛИ соединен со сбросовым входом второ! о и установочным входом третьего триггеров, l5F: 9hl0
Ваипl 5696I 0
Вх.1
Вх.
Вх ьье 4
Вх
03uz. В ие В
Фиг 8
Составитель И,Сумцов
Техред >1, f ÿ.äûê Корректор Л. Бескид
Редактор Л, Гратилло
Заказ 1439 Тираж 470 Лодписное
ВНИИПИ Государ твенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж35, Раупская наб,, д, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Латент", ". Ужгород, ул. Гагарина, 101 ьи.5
ысВ
76
-С::З вЂ” (
