Устройство для измерения давления

 

(ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистичесеа

Республик ю679834 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 03.12.76 (21) 2426132/18 — 10 с присоединением заявки М (23) П риоритет (51)М. Кл.

G 0l 1 9/00

1 веудврствеииьй %0ивтвт

СССР вв двлам извбрвтвиий и открытий

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень. Рй 30

Дата опубликования описания 15.08.79 (53 у УД К 531.787 (088.8) (72) Автор изобретения

M. Х. Машкевич (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт теплознергетического приборостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения и может быль использовано в цриборах для измерения давления, перепада давления, уровня и т. д., основанных на принципе силозой компенсации.

Известны устройства для измерения давления, содержащие чувствительный элемент и преобразователь недокомпенсации сил с силовым механизмом обратной связи (11.

Такие устройства имеют низкое быстродействие при наличии насыщения в тракте усиления. .10

Наиболее близким к изобретенио по технической сущности является датчик с силовой компенсацией, содержащий чувствительный элемент, соединенный через подвижную систему

)5 датчика и передаточный рычажный механизм с входом преобразователя перемещения в электрический сигнал, апериодическое усилительное звено, выход которого через преобразователь электрического сигнала в усилие соединен с подвижной системой датчика. В таком устрбйстве выход преобразователя перемещения в электрический сигнал соединен с входом апериодического усилительного звена (2).

Недостатком известного устронства для измерения давления является его низкое быстродействие, обусловленное большой постоянной времени апериодического звена.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для измерения давления.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве между выходом преобразователя перемещения в электрический си.кгл и апериодическим усилительным звеном включено нелинейное звено с пропорциональной характеристикой в диапазоне рабочего изменения выходного сигнала преобоазователя перемещения и релейной характеристикой за пределами его рабочего диапазона.

Релейное воздействие сигнала большой величины на вход апериодического усиЛительного звена во время переходного процесса способствует повышению быстродействия устройства в целом.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения давления; на фнг.2— характеристика нелинейного звена; на фиг. 3— схема нелинейного звена.

679834 нелинейного звена 5. Преобразованное в соответствии с характеристикой нелинейного звена

5 (фиг. 2) напряжение воздействует на вход апериодического усилительного звена 6, а затем в виде постоянного тока идет в обмотку преобразователя электрического сигнала в усилие компенсации. Этот же ток является выходным сигналом устройства для измерения давления.

f0 Во время переходного процесса, то есть за время, пока усилие компенсации не станет равным измеряемому, преобразователь 4 перемен ения в электрический сигнал воспринимает перемещение, превышающее его рабочий диапа!

5 эон, поскольку потери усилия в жесткости подю- вижной системы на 2 — 3 порядка меньше измеряемых усилий. При этом нелинейное звено 5 работает на релейном участке, согласно его характеристике, показанной на фиг. 2.

N Таким образом, во время переходного процесса на вход усилительного устройства 6 поступает релейный сигнал, величина которого превышает величину входного сигнала усилительного устройства известного устройства. Очевидно, чем бо:.ьше входное воздействие на усилительное апериодическое звено, тем выше быстродействие устройства в целом.

3

Устройство содержит чувствительный элемент

1, последовательно соединенный через подвижную систему 2 и передаточный рычажный механизм 3 с входом преобразователя 4 перемещения в электрический сигнал, нелинейное звено

5, апериодическое усилительное звено 6, выход которого через преобразователь 7 электрического сигнала в усилителе соединен с подвижной системой 2.

Нелинейное звено 5, схема которого дана на фит. 3, содержит масштабный усилитель 8, к выходу которого подключен нелинейный преобразователь 9, включающий в себя операционный усилитель 10, резисторы 11, 12, 13 и два диода 14, 15, причем вход нелинейного преобразователя через резисторы 11 и 12 подкл чен к инвертирующему входу операционного усилителя 1О, который через резистор 13 соединен с выходом операционного усилителя; неинвартирующий вход последнего подключен к общей клемме, а второй резистор шунтирован разнополярно подключенными диодами 14 и 15

Масштабный усилитель 8 служит для задания величины и пропорционального участка характе ристики нелинейного звена (фиг. 2), При этом коэффициент передачи нелинейного преобразова теля 9 определяется отношением резисторов

13 и 12, поскольку величина сопротивления резистора 11 выбрана значительно меньшей, чем у резисторов 12, 13 (приблизительно в

1ОО раэ). Величины сопротивлений резисторов

12, 13 равны между собой; таким образом, на пропорциональном участке характеристики коэффищкнт передачи нелинейного преобразователя К равен 1.

Когда напряжение на выходе масштабного усилителя превышает напряжение отпирания диода 14 или 15, диод открывается, шунтируя резистор 12, коэффициент передачи нелинейного преобразователя, определяемый теперь отношением резисторов 13 и 11, резко возрастает.

При этом формируется репейный участок характеристики нелинейного звена (фиг. 2), Требуемая величина S получается при дальнейшем ослаблении и ограничении выходного сигнала налипая ого преобразователи.

Устройство работает следующим образом.

Изменение входного параметра (давлеиия) преобразуется чувствительным элементом 1 в изменение силы, под действием которой перемещается подвижная система 2. Через переда-, точный рычажный механизм 3 это перемещение передается на преобразователь 4 перемещения в электрический сигнал, с выхода которого напряжение постоянного тока поступает на вход

Формула изобретения

Устройство для измерения давления, содержащее чувствительный элемент, соединенный через подвижную систему и передаточный рычажный механизм с входом преобразователя перемещения в электрический сигнал, а также усилительное устройство, выход которого через преобразователь электрического сигнала в усилие соединен с подвижной системой датчика, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, между выходом преобразователя перемещения в электрический сигнал и входом усилительного устройства включено нелинейное звено с пропорциональной характеристикой в диапазоне рабочего изменения выходного сигнала преобразователя перемещения и релейной характеристикой за пределами его рабочего диапазона.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И4468120, кл. 6 01 1., 1973.

2. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев, 1973, с. 34 — 35 (прототип).

679834

Составитель Г. Виноградова

Редактор Л. Бибер Техред З.Фанта Корректор Н ГоРват

Заказ 4779/37 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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