Стохастический преобразователь пневматических сигналов

 

Изобретение относится к системам сопряжения пневматических датчиков с управляющей вычислительной машиной, предназначено для преобразования множества пневматических сигналов в цифровые сообщения и может быть использовано для ввода в управляющую вычислительную машину сигналов датчиков расхода, температуры , плотности и других не лектрических параметров. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий пневматииеские датчики 1, блоки 2 сравнения, элементы И 8, счетчики 9 и генератор 7 шума , введены блок 3 управления, датчик давления, блок 5 анализа ошибки, формирователь 6 сигналов ошибки и блок 10 вычисления -давления. Для заданной величины периода развертывающей пилообразной функции темп выдачи случайных пневматических сигналов возрастает более чем в п раз (п - число испытаний, проводимых на периоде развертывающей пилообразной функции прототипа). Это позволяет как минимум в п раз повысить точность измерения входных пневматических сигналов. В преобразователе темп формирования случайных пневматических сигналов определяется только динамическими характеристиками пневмопровода. 3 ил. f/) С

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4603517/24 (22) 09.11.88 (46) 07.12.91. Бюл. М 45 (71) Рязанское специальное конструкторское бюро Научно — производственного объединения "Нефтехимавтоматика" (72) В,Е.Горяинов

{53) 654.9{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 826389, кл. 6 08 С 23/00, 1979, Авторское свидетельство СССР

M 1418795, кл. G 08 С 23/00, 1987, (54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к системам сопряжения пневматических датчиков с управляющей вычислительной машиной, . предназначено для преобразования множества пневматических сигналов в цифровые сообщения и может быть использовано для ввода в управляющую вычислительную машину сигналов датчиков расхода, темпераИзобретение относится к системам сопряжения пневматических датчиков с управляющей вычислительной машиной, предназначено для преобразования множества пневматических сигналов в цифровые сообщения и может быть использовано для ввода в управляющую вычислительную машину сигналов от множества датчиков расхода, температуры, плотности и других неэлектрических параметров.

Цель изобретения — повышение точности преобразователя.

На фиг.1 приведена схема преобразователя; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие

„„ЯХ,„, 1697098 Al (я)л G 08 С 23/00, G 08 В 23/00 туры, плотности и других неэлектрических параметров. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Для этого в преобразователь, содержащий пневматические датчики 1, блоки 2 сравнения, элементы И 8, счетчики 9 и генератор 7 шума, введены блок 3 управления, датчик 4 давления, блок 5 анализа ошибки, формирователь 6 сигналов ошибки и блок 10 вычисления давления. Для заданной величины периода развертывающей пилообразной функции темп выдачи случайных пневматических сигналов возрастает более чем в и раз (n — число испытаний, проводимых на периоде развертывающей пилообразной функции прототипа). Это позволяет как минимум в и раз повысить точность измере- 3 ния входных пневматических сигналов, В преобрааоватеяе темп формирования ая а слуЧайных пневматических сигналов определяется только динамическими характеристиками пневмопровода. 3 ил. работу преобразователя; на фиг.3 — выпал- (," нение блока анализа ошибки, блока управ- со ления и формирователя сигнала ошибки, р

Преобразователь содержит пневматические датчики 1>,...1п, блоки 21...2п сравнения, блок 3 управления, датчик 4 давления, блок 5 анализа ошибки, формирователь 6 сигнала ошибки, генератор 7 шума, элементы И 81".8п счетчики 9ь..9п, блок 10 вь:числения давления.

Генератор 7 шума может быть выполнен из цифроаналогового преобразователя 11, постоянного программируемого устройства

12 и счетчика 13.

1697098

Блок 3 управления может быть выполнен из резисторов 14-17, транзисторов 18 и

19, диодов 20 и 21 и электропневмопреобразователей 22 и 23 с замыкающими контактами 24 и 25 соответственно, Блок 5 анализа ошибки может быть выполнен из резисторов 26 — 29 и операционного усилителя 30, Формирователь 6 сигнала ошибки может быть выполнен из двухпорогового амплитудного дискриминатора 31 и ждущего мультивибратора 32.

Преобразователь работает следующим образом, С выходов пневматических датчиков 1t,12„.1п поступают сигналы давления

Р1,Р2...Pn (фиг.2) на входы блоков 21,22„..2, сравнения, Датчик 1> может служить датчиком эталонного давления; при этом

Р =Рмакс (Рмакс — максимальное измеряемое давление).

На графике фиг,2 PI (t) представлены оазличные давления на выходах соответствующих датчиков

Pl = Рмакс

Р2 = 0,75 Рмакс. з = 0,5 Рмакс

Рп = 0,25 Р макс, С выхода генератора шума 7 поступает аналоговый сигнал U, соответствующий некоторому случайному числу из множества равномерно распределенных чисел. В блоке 5 этот сигнал сравнивается с сигналом 0п на выходе датчика 4 давления, который измеряет давление в данный момент в коллекторе, соединяющем все вторые входы блоков 21,22„...2n. В блоке 5 производится нахождение текущей ошибки

ЛО --Оп-0ш

Эта разность воздействует на блок 3 управления. Если она положительная, открывается клапан электропневмопреобразователя, который соединяет вышеуказанный коллектор с атмосферой, в результате чего давление P(t) в нем падве . Если Л U < О открывается клапан, соединяющий пневмопривод с питающей пневмосетью, а первый клапан закрывается. В результате этого давление Р (t)a пневмоприводе повы шается.

Таким образом осуществляется авторегулирование к выполнению условия;

ЛU=О

Релейный характер регулирования Р(1) позволяет максимально повысить быстродействие системы, которое определяется только инерционностью коллектора. .После прихода системы авторегулирования в устойчивое состояние, характеризуемое уравнением

AU = Un- 13ш =0 блок 6 формирует импульс для счетчика 13, с помощью которого выбирается следующее случайное число из блока 12, и цикл повторяется. Одновременно тот же импульс

5 с блока 6 поступает на вторые входы элементов UB>,82...8п, на первые входы которых поступают сигналы с блоков 21,22,...2п сравнения, Последние работают по алгоритму

Ueex =! P (t) < P)

10 U аых = 0 Р (t) > Рь где P (t) — давление в пневмоприводе (фиг.2), Таким образом, для датчика с сигналом

Pt = Р ма«на первом выходе всегда присутствует логическая единица. для других зна15 чений Pi появление логической единицы на первых выходах соответствующих элементов И82,8з....8n определяется вероятностью выполнения условия P(t) < Pi.

При появлении единичных уровней на

20 первых входах соответствующих элементов

И 8z,8з,...8пимпульс с блока 6 проход лт на счетчики 91,92„.,9п.

Для заданного числа испытаний N< в счетчик 9> записывается число Nt, а во все

25 другие значения Мь определяемые выполнением условий P (t) Рь

Блок 10 последовательно считывает значения N<, Nz. Из...Nn занесенные в соот30 ветствующие счетчики, и согласно алгоритму

N;.

ИР(= М Рмакс — >

N1

Где МРмакс код максимального значения

35 давления; Nl — число в соответствующем счетчике; N> — число в счетчике 91, определяет значение кода параметра Pi.

Для объема испытаний N< = 24 (фиг,2) в соответствующих счетчиках накоплены числаа N1 = 24 (фи г.2,а), М2 = 18 (фиг,2, в), Мз = 12 (фиг,2,с), Nп = 6 (фиг.2,д).

Соответственно в блоке 10 вычисления давления получены значения

24

P1 = Рмакс у = Рмакс

Р2 = Рмакс д- = 0,75 Рмакс

РЗ = Рмакс д = 0,5 Рмакс,6

Pn = Рмакс ц = 025 Рмакс

Таким образом, в 24 испытаниях получены точные значения измеряемых параметров, 1697098

Измерения давления в коллекторе, соединяющем вторые входы блоков 2,...2 сравнения, введение контура авторегулирования по электрическим установкам случайных равномерно распределенных чисел позволяют 5 максимально увеличить темп генерациипневматических случайных чисел, что позволяет наиболее эффективно реализовать метод Монте-Карло для измерения пневматических сигналов. Погрешность ме- 10 тода определяется быстродействием сравнивающих устройств и может быть определена по приближенной формуле (см. Спектор

С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учебное посо- 15 бие для вузов, Л.: Электроатомиздат, Ленинградское отделение, 1987, с. 84): у=3(х)2, где f — максимальная частота измеряемого сигнала;

20 х — время срабатывания блока сравнения.

Для реально существенных объектов с пневматическими датчиками f < 5Гц время срабатывания блока сравнения х=2 102с.

y=3(10 10 ) 0.03$, т.е. погрешность метода немного меньше погрешностей составляющих стохастический преобразователь блоков.

Формула изобретения

Стохастический преобразователь пневматических сигналов, содержащий пневматические датчики, выходы которых соединены с первыми входами од зименных блоков сравнения, выходы которых подключены к первым входам одноименных элементов И, выходы которых соединены с входами одноименных счетчиков, вторые входы блоков сравнения объединены, вторые входы элементов И объединены, генератор шума, отл и ча ю щи йс я тем,что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены датчик давления, блок анализа ошибки, блок вычисления давления, формирователь сигнала ошибки и блок управления, выход блока управления соединен со вторым входом одного из блоков сравнения и через датчик давления подключен к первому входу блока анализа ошибки, выход которого соединен с входом блока управления и через формирователь сигнал.-. ошибки подключен ко второму входу одного из элементов И и к входу генератора шума, выход которого соединен со вторым входом блока. анализа ошибки, выходы счетчиков подключены к соответствующим входам блока вычисления давления.

1697098

1I Ы ШЫ

1 1„

1

1 — 1 ——! !

C К&пи-а г ЪК

/(Флжру

1 Еи4 е

Составитель Н,Смирнов

Техред М,Моргентал

Корректор A. Îñàóëåí êî

Редактор Б.Федотов

Заказ 4308 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1..11Ы f11 П 111Ш Ш1

Гр

Ил д7

Илмф 4 71

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101!

1

1 !

i

1 ! !