Электромагнитный преобразователь расхода

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)л G 01 F 1/66

Ъ10й 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4628824/10 (22) 19 12.88 (46) 07.06.92. Бюл, М 21 (71) Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения (72) В.И.Дмитриев, И.B.Жданова, Э.Г.Звенигородский и М,X.Màøêåâè÷ (53) 681,,121(088.8) (56) Электромагнитный расходомер мод.

10Д1435A/ фирмы FISHER PORTER. Инструкция по эксплуатации прибора. Перевод

N. 9412 НПО ПКТИ, ОТТИ, 2498, Ленинград, 1983.

Патент США N. 4339958, кл. G 01 F 1/00. 1982. (54). ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЭОBATEflb РАСХОДА

„„Я2,, 1739203 Al (57) Изобретение относится к приборостроению, а именно к электромагнитным преобразователям расхода жидкости, и позволяет повысить точность преобразования. B устройстве производится поочередное преобразование в цифровой код методом двойного интегрирования в измерительном канале сначала сигнала с электродов 2 и 3, а затем опорного сигнала. После этого преобразовывается отношение полученных кодов в широтно-импульсный сигнал с помощью счетчика 19 импульсов, программируемого делителя 20 частоты, программируемого одновибратора 21.

Широтно-импульсный сигнал с информационного выхода программируемого одновибратора 21 преобразуется в выходной аналоговый сигнал устройства с помощью стабилизатора 22 амплитуды импульсов и фильтра 23 нижних частот. 2 ил..

1739203

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным преобразователям расхода жидкостей, и может быть использовано в системах контроля и. регулирования расхода электромагнитных жидкостей в промышленных технологических процессах, в системах учета расхода воды в коммунальном хозяйстве и т.п.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

На фиг.1 приведена структурная схема .устройства;. на фиг;2 — временные диаграм-.

- мы, поясняющие принцип работы устройства.

Электромагнитный преобразователь расхода (фиг,1) содержит первичный преобразователь 1, включающий в себя индуктор

2 и электроды 3 и 4. Индуктор 2 через резистор.5 подключен к выходу источника 6 питания индуктора. Электроды 3 и 4 подключены к входу усилителя 7, а резистор

5 — к входу усилителя 8. К входу интегратора

9 подключены выходы ключей 10-13, Входы ключей 10 и 13 подключены, соответственно, к выходам усилителей 7,8, а входы ключей 11,12 соответственно к выходам источника 14 положительного эталонного напряжения и источника t5 отрицательного эталонного напряжения. К выходу интегратора 9 подключен вход компаратора.16, выход которого подключен к информационному входу блока 17 управления. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока 17 управления подключены соответственно к управляющим входам ключей 10,13,11 и 12, а пятый и шестой выходы — к первому и второму входам источника 6 питания индуктора. Устройство содержит также генератор 16 опорной частоты, первый вход которого подключен к счетному входу счетчика 19 импульсов, а второй выход — к счетным входам программируемого делителя 20 частоты и программируемого. одновибратора 21.

Информационный выход счетчика 19 импульсов подключен к информационным входам программируемого делителя 20 и программируемого одновибратора 21, а информационный выход программируемого делителя 20 — к входу запуска программируемого одновибратора 21, Седьмой, восьмой, девятый и десятый выходы блока 17 управления подключены соответственно. к входу началькой установки и входу разрешекия счета счетчика 19 импульсов, входу перезаписи программируемого делителя 20 и входу перезаписи программируемого одновибратора 21. Выход программируемого одновибратора 21 соединен с входом стабилизатора 22 амплитуды импульсов, выход которого соединен с входом фильтра 23 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

Блок 17 управления выдает по выходам

V u Vl тактирующие импульсы с частотой, кратной частоте питающей сети, поступающие на первый и второй входы блока 6 питания индуктора. временная диаграмма

10 тактирующих импульсов (U<>) приведена на фиг.2а. Блок 6 питания икдуктора формирует в соответствии с тактирующими импульсами симметричные двуполярные импульсы, подаваемые через резистор 5 на индуктор 2 первичного преобразователя 1.

Временная диаграмма импульсов питания индуктора {Ung) приведена на фиг.26.

Сигнал с электродов 3 и 4 первичного преобразователя 1, возникающий при про20

40 хождении тока возбуждения через индуктор

2, усиливается усилителем 6 и через ключ 10; управляемый с выхода t блока 17 управления, подается в цикле измерения выходного сигнала на вход интегратора 9. Сигнал с резистора 5, пропорциональный току возбуждения, усиливается усилителем 8 и через ключ 13, управляемый с выхода.11 блока 17 управления, подается на вход интегратора

9 в цикле измерения опорного сигнала. Сигналы управления ключами 10 и 13 формируются таким образом, что сначала на вход интегратора 9 подается усиленный сигнал с электродов 3 и 4 при положителькой и отрицательной полярностях тока возбуждения индуктора. а затем усиленный сигнал с резистора 5, также при двух полярностях тока возбуждения, ключи 10 и 13 находятся в замкнутом состоянии в течение интервала времени, кратного частоте питающей сети, в котором ток в индукторе достигает установившегося значения. Временные диаграммы.сигналов управления ключами 10 и 13

{Ut, 0н> приведены на фиг.2в и r.

В цикле измерения сигнала с электродов, когда ключ 10 находится в замккутом положении, происходит заряд конденсатора интегратора 9 сигналом, пропорциональным сигналу с электродов. По окончании заряда ключ 10 размыкается и замыкается ключ 11 или 12, подключающий на вход интегратора 9 разрядное напряжение соответственно .с источника 14 положительного эталонного напряжения либо с источника 15 отрицательного эталонного напряжения в зависимости от полярности импульса питания индуктора. Ключи 11 и 12 управляются с выходов II t u IV блока 17 управления соответственно. Временные диаграммы сигналов управления ключами 11 и 12 (Ощ, Uiv) приведены на фиг.2д и е соответственно.

1739203

Одновременно с . подключением разрядного напряжения на вход разрешения счета счетчика 19 импульсов с выхода

Vill áëoêà 17 управления подается сигнал разрешения счета и начинается счет импульсов, поступающих на счетный вход с первого выхода генератора 18 опорной частоты. В момент прохождения напряжения на интеграторе 9 через нуль срабатывает компаратор 16 и прохождение импульсов опорной частоты на счетчик.19 импульсов запрещается. Временные диаграммы сигналов на выходах интегратора 9 (Ug) и компаратора 16 (4) приведены на фиг.2ж и з.

Число импульсов, зафиксированное в счетчике 19 импульсов за время разряда при измерении сигнала при одной полярности импульса питания индуктора, сохраняется в счетчике 19 и суммируется с числом

Ъ импульсов, поступивших на счетчик 10 при разряде конденсатора интегратора Q npu другой полярности импульса питания индуктора. Затем содержимое счетчика 19 импульсов переписывается по .:.нформационному входу в программируе.:ый одновибратор 21 сигналов перезаписи, г.оступающим на вход перезаписи програм: м..емого одновибратора 21 с выхода Х ,.ка 17 управль ия, "осле перезаписи производится начальная установка счетчика 19 по входу начальной установки с выхода Vll блока 17 управления. Аналогичным ..:Г "азом происходит преобразование сиг;-гала с резистора 5 в цикле измерения опорто о игнгпа и!м звм :,;канин ключа 13, при этом суммарное число импульсов, зафиксированное в счетчике 19 при разряде конденв тора интегратора 9 при положительной и отрицательной полярностях импульсов питания индуктора, переписывается по MH формационному входу в программируемый делитель 20 сигналов перезаписи, поступающим на вход перезаписи программируемоге делителя 20 с выхода !Х блока 17 управления. Временные диаграммы сигнала разрешения счета, сигналов перезаписи и сигнала начальной установки на выходах

И!!, Х, !Х, Vll блока 17 управления приведены на фиг.2м, и, к, л соответственно.

Суммарное число импульсов И1, зафиксированное в счетчике 19 в цикле измерения сигнала с электродов при обеих полярностях импульсов питания индуктора, определяется следующей формулой:

+.,! T» U,,+0„„

l fl 1 0 с эт где T> — длительность интегрирования;

Рт — частота счетных импульсов на первом выходе генератора опорной частоты 18;

0эх и 0эх — сигнал с электродов при положительной и отрицательной полярно5 стях импульса питания индуктора;

0эт.— эталонное напряжение.

Аналогично определяется суммарное число 2 при измерении опорного сигнала

10 2= и 1 U

Uo + 0оп эт где 0оп, 0оп — опорный сигнал при положительной и отрицательной полярностях импульса питания индуктора.

На счетный вход программируемого делителя 20 непрерывно поступают счетные импульсы с второго выхода генератора 18 опорной частоты, считывающие переписанную информацию до нуля. Поэтому на выхо. де программируемого делителя. 20 формируется последовательность импульсов, период следования которых пропорционален опорному сигналу.

Последовательность импульсов с выхода программируемого делителя 20 подается на вход запуска программируемого одновибратора 21, на счетный вход которого также подаются импульсы со второго выхода генератора 18 опорной частоты,. считывающие записанную информацию до нуля. Таким образом, на информационном выходе про.граммируемого одновибратора 21 формируется широтно-импульсный сигнал период следования которого пропорционален сигналу с от1орного резистора 5, а длительность — сигналу с электродов 3 и 4.

Период следования широтно-импульсного сигнала Т и длительность определяются, соответственно, следующими формулами:

35 T N2 Тп, г1. 0оп+0оп

F2 F2 0эт

N1 Та F1 . 0вх+0эх т2 !2 0эт где F2 — частота счетных импульсов на втором выходе генератора опорнсй частоты 18.

Широтно-импульсный сигнал с информационного выхода программируемого одновибратора 21 подается на вход стабилизатора 22 амплитуды импульсов, с

45 выхода которого стабилизированный по амплитуде широтно-импульсный сигнал поступает на вход фильтра 23 нижних частот, который преобразует этот сигнал в выходной аналоговый сигнал (напряжение или ток).

Формула преоб! азования широтно-импульсного сигнала в случае преобразования . в напряжение Us x имеет вид

1739203

Usx + Usx и,.„= u., — u., акоп + Don где 0 т — напряжение стабилизации.

В данном устройстве повышается точность преобразования расхода, так как выходной аналоговый сигнал, как следует из выражения (1), не зависит от постоянной времени интегратора, что исключает влияние нестабильности интегрирующей цепи на точность измерения.

Формула изобретения

Электромагнитный преобразователь расхода, содержащий первичный преобразователь, индуктор которого через резистор подключен к выходу источника питания индуктора, а электроды — к входу первого усилителя, выходом подключенного через последовательно соединенные первый ключ, интегратор и компаратор к информационному входу блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходй которого подключены соответственно к управляющим входам первого. второго, третьего и четвертого ключей, пятый и шестой выходы подключены соответственно к первому и второму управляющим входам истбчника питания индуктора, а седьмой и восьмой выходы соответственно к входу начальной установки и входу разрешения счета счетчика импульсов, счетным входом подключенного к первому выходу генератора опорной частоты, второй усилитель, входом подключенный к резистору, а выходом — к входу

Б второго ключа, источник положительного эталонного напряжения, подключенный выходом к входу третьего ключа, источник отрицательного эталонного напряжения; подключенный выходом к входу четвертого

10 ключа, отличающийся тем, что. с целью повышения точности преобразования, в не-. го введены программируемый делитель частоты, программируемый одновибратор, последовательно соединенные стабилиэа15 тор амплитуды импульсов и фильтр нижних частот, причем выходы второго, третьего и . четвертого ключей обьединены и подключены к входу интегратора, счетные х:ды программируемого делителя астоты и

20 программируемого одновибратора подключены к второму выходу генератора опорной частоты, входы перезаписи соответственно — к девятому и десятому выходам блока управления, а информационные входы под-

25.ключены к информационному входу счетчика импульсов, вход запуска программируемого одновибратора подключен к выходу программируемого делителя частоты, а выход — к входу стабилизатора амплитуды

30 импульсов.

1739203 икл изкеренця Уии янереиая Вики илчеремю цикл изтювау о я о оо ово ноиамв

Фиг.2

Составитель 8 йрыч

Редактор С.Патрушева Техред M.Ìîðlåíòàë Корректор М.Шароши

Заказ 1995 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб...4/6

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