Устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов

(19 ц 5 6 08 С 19/28, Е 04 В 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(56) Авторское свидетельство СССР М 1330346, кл, Е 04 В 47/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХСОСОВ 2(57) Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штанго= вых насосов. Цель изобретения - повышение достоверности расшифровки телединамограмм, Устройство содержит датчик 1 усилия, генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока, второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобра- зователь 7 напряжение - частота, преобразователь 8 частота - код, блок 9 управления, счетчики 10,1 е импульсов, триггеры 12,13,5 10 15 20 30 40 45 50 55 штока, первый и второй блоки памяти и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности расшифровки тепединамограмм, в него введены генератор тактовых импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напряжение - частота, преобразователь частота - код, блок управления, первый, второй, третий и четвертый счетчики, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнения, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ - НЕ, выход датчика усилия соединен с входом преобразователя напряжение - частота,выход которого подключен к информационному входу преобразователя частота - код, тактовый вход которого подклочен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй, третий и четвертый выходы кото- рога соединены соответственна с первым, вторым и третьим входами блока управления, объединенные четвертый вход блока управления, счетные входы второго и реверсивного счетчика и первые входы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, пятый вход блока управления соединен с выходом преобразователя частота - код, информационные выходы которогу соединены с соответствующими входами первого блока памяти, адресные входы первого и второго блоков памяти подключены к соответствующим выходам мультиплексора, первый выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя частота - код, второйвыход блока управления подключен к управляющему входу блока индикации и к первому входу первого элемента И, первые информационные входы блока индикации соединены с соответствующими выходами первого блока памяти, инФормационные входы второго блока памяти подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока памяти соединены с соответствующими вторыми инФормационными входами блока индикации и с входами элемента ИЛИ - НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий выход блока управления подключен к соответствующим управляющим входам мультиплексора, первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управления соединен со счетным входом первого счетчика, объединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнения, выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого Формирователя импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными входами первого и второго триггеров, выход четвертого датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и подключен к выходу третьего элемента И, выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и входам третьего Формираватепч импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго.триггера подключен к второму входу третьего элемента И и к входу четвертого Формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра, выходы третьего счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой группы первого блока сравнения, входы второй группы которого подключень к соответствующим выходам первого регистра, выход первого Формирователя импульсов соединен со стробирующим входам первого блока сравнения, выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго. регистра и входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого падкпачены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формирователя импульсов соединен со страбируощим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика импульсов,1711218 оставитель В. Бордыехред, М,Моргентал Мус Коррек Редактор 8 о Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж аэ 343 ТиражВНИИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/51711218 40 45 к информационному входу преобразователя50 частота-код, тактовый вход которого подэлементы И 14, 15, счетчики 16,17 импульсов, формирователи 18, 19, 20, 21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23, 24, блоки 25, 26 памяти, блоки 27, 28 сравнения, триггер 29, блок 30 индикации, элемент Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к устройствам диагностирования скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в системах дистанционного контроля работы скважинных штанговых насосов.Известно устройство диагностирования скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, преобразователь напряжения в частоту, блок управления, счетчики импульсов, блок памяти, схемы сравнения, генератор импульсов, блок приращения, делитель и блок индикации. Устройство позволяет идентифицировать шесть классов состояний штангового глубинного насоса.Однако устройство имеет низкие функциональные возможности,Известно устройство телединамометрирования скважинных штанговых насОсов, содеркащее датчик усилия, первый датчик хода, первый и второй блоки памяти и блок индикации. Устройство позволят получать телединамограмму в виде непрерывной замкнутой светящейся кривой,Недостатки устройства заключаются в следующем. Устройство имеет два режима работы. В первом режиме происходит преобразование и накопление суммы двоичных кодов в блоках памяти, причем двоичный код 1-го преобразования в блоке усреднения кодов складывается с содержимым 1-й ячейки блока памяти и запоминается в этой же ячейке. По окончании,а периодов качания содержимое 1-й ячейки делится на число гп и полученное частное посылается в ту же самую ячейку блока памяти.Во втором режиме работы после процессов преобразования и усреднения двоичные коды последовательно считываются из блоков памяти для получения на экране картины телединамограммы. Таким обра.- зом, в процессе считывания информации, ,получения картины телединамограммы и ее анализа не производятся новые измерения. Ввиду того, что процесс анализа динамограмм может занять достаточно большое время, наличие двух режимов приводит к снижению функциональных воэможностей устройства и может снизить достоверность расшифровки телединамограмм. 5 10 15 20 25 30 35 ИЛИ-НЕ 31, элемент И 32, реверсивный счетчик 33 импульсов, Изобретение предназначено для получения визуального изображения телеметрической динамограммы на экране индикаторного устройства. 8 ил,При этом максимальные углы наклона балансиров и скорость движения штоков могут меняться как от номера скважины, так и для данной скважины с течением времени. Поэтому, будет меняться объем памяти, необходимый для получения телединамограмм.Для циклического считывания информации иэ блока памяти необходимо знать текущий объем заполненной памяти,.чтобы не производить. считывание иэ других ячеек, в которые не производилась запись, и не нарушать картины телединамограммы.При записи информации также необходимо знать границы необходимых ячеек памяти для правильного формирования, кода адреса записи, Поскольку эти границы могут изменяться, необходимо оперативно их измерять для получения адреса записи.В известном устройстве не производится определение текущих границ объема блока памяти, что подразумевает их фиксированное значение, Это может привести к искажению наблюдаемой картины и снижению достоверности расшифровки телединамограмм.Цель изобретения - повышение достоверности расшифровки телединамограмм.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для телеизмерения давления скважинных штанговых насосов, содержащее датчик усилия, первый датчик хода што-. ка, первый и второй блоки памяти и блок индикации, введены генератор. тактовых импульсов, второй, третий и четвертый датчики хода штока, преобразователь напряжение-частота, преобразователь частота-код, блок управления, первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, мультиплексор, первый и второй регистры, первый и второй блоки сравнения, реверсивный счетчик, элемент ИЛИНЕ, первый, второй, третий и четвертый счетчики импульсов, выход датчика усилия соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого подключен ключен к первому выходу генератора тактого триггера соединен с вторым входом второго элемента И и входом третьего 60 вых импульсов, второй, третий и четвертыйвыходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входамиблока управления, объединенные четвертый вход блока управления, счетные входывторого и реверсивного счетчиков и первыевходы второго и третьего элементов И подключены к выходу первого датчика хода штока, пятый вход блока управления соединен с выходом преобразователя частотакод, информационные выходы которого соединены с соответствующими входами первого блока памяти, адресные входы первого и второго блоков памяти подключены к соответствующим выходам мультйплексора, первый выход блока управления соединен с управляющим входом преобразователя частота - код, второй выход блока управления подключен к управляющему входу блока индикации и к первому входу 20 первого элемента И, первые информацион ные входы блока индикации соединены с соответствующими выходами первого блока памяти, информационные входы второго блока памяти подключены к соответствую щим выходам реверсивного счетчика, выходы второго блока памяти соединены с соответствующими вторыми информационными входами блока индикации и входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, третий. выход блока управления подключен к соответствую щим управляющим входам мультиплексора; первые и вторые информационные входы которого подключены к соответствующим выходам первого и второго счетчиков, четвертый выход блока управления 40 соединен со счетным входом первого счетчика, обьединенные установочные входы второго и реверсивного счетчиков и третьего триггера подключены к выходу первого блока сравнения, выход второго датчика хода штока соединен с установочными входами первого триггера и третьего счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом первого формирователя импульсов и подключен к выходу второго элемента И, выход третьего датчика хода штока соединен со счетными вхо-. дами первого и второго триггеров, выход четвертого. датчика хода штока соединен с установочными входами второго триггера и четвертого счетчика импульсов, счетный вход которого объединен с входом второго формирователя импульсов и подключен к выходу третьего элемента И, выход первоформирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра, выход второго триггера подключен к второму входу третьего элемента И и к входу четвертогоформирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра, выходы третьего счетчика импульсов соединены с соответствующими входами первого регистра и с входами первой.группы первого блока сравнения, входы второй:группы которого подключены к соответстаующим выходам первого регистра, выход первого формирователя импульсов соединен со стробирующим входом первого блока сравнения, выходы четвертого счетчика импульсов соединены с соответствующими входами второго регистра и входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого подключены к соответствующим выходам второго регистра, выход второго формирователя импульсов соедйнен со стробирующим входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счетчика импульсовНа фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг, 3 - схема преобразователя частота-код; на фиг. 4 - схема блока индикации; на фиг. 5 - схема второго варианта исполнения блока индикации; на фиг, б - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 7 - временные диаграммы работы блока управления; на фиг, 8 - временные диаграммы работы преобразователя частота - код,Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 усилия. генератор 2 тактовых импульсов, первый датчик 3 хода штока. второй датчик 4 хода штока, третий датчик 5 хода штока, четвертый датчик 6 хода штока, преобразователь 7 напряжение-частота, преобразователь 8 частота-код, блок 9 управления, счетчики 10, 11 импульсов, триггеры 12,13, элементы И 14, 15, счетчики 16, 17 импульсов, формирователи 18 - 21 импульсов, мультиплексор 22, регистры 23, 24, блоки 25, 26 памяти, блоки 27, 28 сравнения, триггер 29, блок 30 индикации, элемент ИЛИ - НЕ 31, элемент И 32, реверсианый счетчик 33 импульсовв.Блок управления (фиг. 2) содержит инвертор 34, элементы И 35, 36, синхронизатор 37, содержащий 0-триггеры 38, 39, формирователи 40, 41 импульсов, элемент 42 задержки, элементы И 43 - 45, шинами 46-50 обозначены входы блока управления, шинами 51-57 - его выходы.Преобразователь частота-код (фиг. 3) содержит синхронизатор 58, триггеры 59, 60, элементы И 61-64, умножитель 65 частоты, счетчик 66 импульсов, элементы ИЛИ 67-69, триггер 70, формирователь 71 импульсов, счетчики 72, 73 импульсов, элемент И 74, шинами 75-77 обозначены входы преобразователя частота - код, шинами 78-80 - его выходы.Блок индикации (фиг. 4) содержит регистры 81, 82, цифроаналоговые преобразователи 83, 84, усилители 85, 86, электронно-лучевую трубку 87, шинами 88- 90 обозначены входы блока индикации.Блок индикации (фиг. 5) содержит регистры 91, 92, дешифраторы 93, 94, две группы усилителей 95, 96, матричный индикатор 97, шинами 98-100 обозначены входы блока индикации.Выход датчика 1 усилия соединен с входом преобразователя 7 напряжение-частота, выход которого соединен с входом преобразователя 8 частота-код (шина 75), Тактовый вход преобразователя 8 частотакод (шина 76) соединен с первым выходом генератора 2 импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с тактовыми входами блока 9 управления(шины 46-48). Первый выход блока 9 управления (шина 57) соединен с управляющим входом "Пуск" (шина 77) преобразователя 8 частота-код, управляющий выход которого "Конец преобразования"(шина 80) соединен с первым входом блока 9 управления (шина 49), Второй выход блока 9 управления (шина 54) соединен с управляющим входом блока 30 индикации (шина 89 или шина 99) и входом первого элемента И 32, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика 10 импульсов, Шины 55, 56 соединены с управляющей шиной мультиплексора 22, группы входов которого соединены с выходами счетчиков 10, 11 импульсов, а группа выходов - с адресными входами блоков 25, 26 памяти.Шина 52 соединена с входом счетчика 10 импульсов. Выход первого датчика 3 хода штока соединен с вторым входом блока 9 управления (шина 50), с входом второго счетчика 11 импульсов, с входом второго элемента И 14, с входом реверсивного счетчика 33 импульсов и с входом третьего элемента И 15, Выход второго датчика 4 хода штока соединен с установочными входами первого триггера 12 и третьего счетчика 16 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И 14 и входом первого формирователя 19 импульсов. Выход третьего датчика 5 хода5 штока соединен со счетными входами первого 12 и второго 13 триггеров. Выход четвертого датчика 6 хода штока соединен с установочными входами второго триггера 13 и четвертого счетчика 17 импульсов, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И 15 и входом второго формирователя 21 импульсов, Выход первого триггера 12 соединен с вторым вхо дом второго элемента И 14 и входом третьего формирователя 18 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого регистра 23. Выход второго триггера 13 соединен с вторым входом третьего 15 элемента И 15 и входом четвертого формирователя 20 импульсов, выход которого соединен с управляющим входом второго регистра 24, Выходы третьего счетчика 16 импульсовначиная со второго разряда, со единены с входами первого регистра 23,выходы которого соединены с первой группой входов первого блока 27 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика 16 импульсов 25 за исключением старшего разряда,Выход первого формирователя 19 импульсов соединен со стробирующим входом первого блока 27 сравнения, выход которого соединен с установочным входом второго 30 счетчика 11 импульсов, с установочнымвходом реверсивного счетчика 33 импульсов и входом третьего триггера 29. Выходы четвертого счетчика 17 импульсов, начиная со второго разряда, соединены с вхо дами второго регистра 24, выходыкоторого соединены с первой группой входов второго блока 28 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами четвертого счетчика 17 импульсов, за 40 исключением старшего разряда, выходвторого формирователя 21 импульсов сое- динен со стробирующим входом второго блока 28 сравнения, выход которого соединен с вторым входом третьего триггера 45 29. Выход триггера 29 соединен с управляющим входом реверсивного счетчика 33 импульсов, выходы которого соединены с входами первого блока 26 памяти. Выходы преобразователя 8 частота-код (шины 78, 50 79) соединены с входами второго блока 25памяти, выходы которого соединены с первой группой входов блока 30 индикации (шина 88 или шина 98), втораягруппа входов блока 30 индикации (шина 90 или шина 55 100) соединена с выходами первого блока 26памяти и входами элемента ИЛИ - НЕ 31выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 32.Шина 46 через инвертор 34 соединена свходом элемента И 35. выход которого сое1711218 10 9динен с входом элемента И 36 и шиной 51, которого соединен с входом элемента И 74,а второй вход - с шиной 47 и входом форми- выход которого соединен с вторым входомрователя 41 импульсов. Шина 48 соедине- элемента ИЛИ 67.Выход формирователя 71на с вторым входом элемента И 36, выход импульсов соединен с вторым входом злекоторого соединен с тактовым входом О- .5 мента И 74 и с шиной 80.триггера 39, а также через элемент 42 за- Группа шин 88 соединена с входами ре.держки с входом элемента И 43. Шина 49 гистра 81, выходы которого соединены ссоединена с тактовым входом О-триггера входами цифроаналогового преобразовате 38, инверсный выход которого соединен с. ля ЦАП) 83. Шина 89 соединена с управляО-входом триггера 39, выход которого со ющими входами роегистров 81, 82. Группаединен с установочным входом триггера шин 90 соединена с входами регистра 82,38, с входом элемента И 44 и с шиной 56. выходы которого соединены с входами циф-.Инверсный выход триггера 39 соединен с роаналогового преобразователя 84.вторым входом элемента И 43 и шиной 55. Выходы ЦАП 83, 84 через усилители 85,Выход формирователя 41 импульсов соеди 86 соединены с отклоняющими пластинаминен с вторыми входами элементов И 44,45, электронно-лучевой трубки 87,О-вход триггера 38 соединен с.общей ши- Группы шин 98, 100 соединеныс входаной, Шина 50 соединенасвходомформиро- ми регистров 91, 92, управляющие входывателя 40 импульсов, выход которого которыхсоединенысшиной 99. Выходыре-соединен с шиной 57. Шина 51 соединена с 20 гистров 91, 92 соединены с входами дешифвходами блоков 25, 26 памяти "Выбор мик- раторов 93, 94, выходы которых черезросхемы", а шина 53 - с входами "Запись- группы усилителей 95, 96.соединены с вхосчитывание" (не показано), дами матричного индикатора 97,Шина 75 соединена с входом синхрони- В качестве формирователей 18-21, 40,затора 58,тактовый вход которого соединен 25 41, 71 импульсов можно использовать люс шиной 76 и входом элемента И 63. Выход бые формирователи, например дифференсинхронизатора 58 соединен с входом триг- цирующие цепи.гера 59, с входом элемента И 62, с входом На все используемые входы логическихумножителя 65 частоты и входом элемента элементов, триггеров, счетчиков и т.д. подИ 61, выход которого через элементы ИЛИ 30 аны нейтральные логические уровни, не67 соединен со счетным входом счетчика 72 . влияющие на их работу,импульсов, входом элемента ИЛИ 69 и вхо- Устройство работает следующим обрадом триггера 70. Шина 77 соединена с вхо- зом.дом триггера 60, входом элемента ИЛИ 68 Датчик 1 усилия преобразует информаи входом элемента ИЛИ 69. Выход тригге цию о нагрузке в точке подвески штанг в .ра 60 соединен с вторым входом элемента напряжение постоянного тока.И 63, с вторым входом элемента И 62, с Датчик 3 хода штока при качении балан-.вторым входом элемента И 61 и входом сира вырабатывает импульсы, причем кажэлемента И 64, второй вход которого сое- дому импульсу соответствует перемещениединен с выходом умножителя 65 частоты. 40 штока на единицудлины или наклон баланИнверсный выходтриггера 60 соединен ссира на единицу угла. При перемещении.вторым входом триггера 59, инверсный штока от нижнего крайнего положения довыход которого соединен с третьим вхо-верхнего крайнего и обратно датчик 3 ходадом элемента И 62, выход которого соеди-. штока сформирует вполне определенное конен с вторым входом элемента ИЛИ 68 и 45 личество импульсов. Конструктивно датустановочным входом счетчика 66 импуль- чик 3 хода штока может быть выполненсов, Выход элемента И 63 соединен с вхо- следующим образом, Ось вращения баландам счетчика 66 импульсов, выход которого сира соединяется с осью вращения диска изсоединен с вторым входом триггера 60 инепрозрачного материала с отверстиями,входом формирователя 71 импульсов. Вы равномерно расположенными по дуге окход элемента ИЛИ 68 соединен с установоч- ружности. С одной стороны диска располоным входом счетчика 72 импульсов, Выход жен точечный источник света, с другой -элемента И 64 соединен со счетным вхо- фотоприемник, усилитель и формировательдом счетчика 73 импульсов, установочный импульсов. Выбрав соответствующий радивход которого соединен с выходом элемен ус окружности с отверстиями, можно полта ИЛИ 69. Выходы счетчика 72 импульсов учить достаточно большое количествосоединены с группой шин 78,. выходы счет-. импульсов на длину хода штока.чика 73 импульсов - с группой шин 79, Датчик 5 хода штока вырабатываетодинСтарший разряд счетчика 73 импульсов со- импульс при прохождении штока через .единен с вторым входом триггера 70. выход среднее (центральное) положение штока,Датчик 4 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько выше среднего положения,Датчик 6 хода штока вырабатывает один импульс при прохождении штока через точку, расположенную несколько ниже среднего положения.формирование импульсов датчиками3-6 хода штока не.зависит от направлениядвижения.Конструктивно датчики 4-6 могут быть выполнены аналогично датчику 3 с использованием того же диска.Из анализа временных диаграмм (фиг6) можно определить, что при движении штока от центрального положения вверх и обратно до центра датчик 4 хода штока сформирует два импульса, а при движенииштока от центра вниз и обратно до центрадатчик 6 хода штока сформирует также два импульса.Напряжение постоянного тока с выхода датчика 1 усилия преобразуется с помощью преобразователя 7 в частоту следованияимпульсов, пропорциональную измеряемому усилию, которая через линию связи поступает на преобразователь 8 настота -код, Передача информации в виде частоты выбрана из соображений хорошей помехозащищенности такого способа передачи информации. По каждому импульсу датчика 3 хода штока, поступающему на шину 50, формирователь 40, в качестве которого можно использовать любой формирователь, вырабатывает импульс небольшой длительности, который через шину 77 производитзапуск преобразователя 8 частота-код. По окончании преобразования на шине 80 формируется импульс "Конец преобразования", а на 102025303540 выходных шинах 78, 79 формируется двоичный код измеряемого параметра для записи в блок 25 памяти.Адрес записи формируется следующим образом; Обозначим количество импульсов 45 . датчика 3 хода штока при движении штока между двумя крайними точками через й.Количество. импульсов при движении штока из центрального положения вниз до нижней . границы и снова вверх до центра обозначим 50 через Й 1, а количество импульсов при движении штока от центра до верхней точки и вниз до центра - через й,Учитывая это, можно записать, что М 1+ +82 - 2 й. В общем случае й 1 Ф М 2, Здесь 55 необходимо отметить, что положение верхней и нижней точек может изменяться как от номера скважины, так и для одной скважины е учением времени, а значит будут меняться и значения й 1, 82. После включения питания в течение нескольких циклов устройство входит в режим синхронизации, Допустим, что шток движется сверху вниз. При нахождении штока в верхней части триггер 12 и счетчик 16 устанавливаются в исходные нулевые состояния импульсом датчика 4 хода штока, который поступает на их установочные входы. При прохождении через центр импульс датчика 5 хода штока, поступающий на счетный вход триггера 12, переводит его в противоположное(единичное) состояние, давая разрешение на вход элемента И 14.Импульсы датчика 3 хода штока через элемент И 14 начинают поступать на счетчик, 16. Далее шток доходит до нижней границы и начинает движение вверх. При новом достижении центра импульс датчика 5 хода штока переводит триггер 12 в исходное нулевое состояние, давая запрет на поступление импульса на вход. счетчика 16. Одновременно, по изменении потенциала на выходе триггера 12 формирователь 18 вырабатывает импульс небольшой длительности, по которому происходит запись кода счетчика 16, начиная с второго разряда, в регистр 23, За счет того, что младший разряд регистра 23 соединен с вторым разрядом счетчика 16, в регистр 23 запишется число, в два раза меньшее, чем содержимое счетчика 16 (с точностью до единицы), т.е,й 1число, равное . Далее шток доходит до верхней границы и возвращается вниз, По импульсу датчика 5 хода штока триггер 12 переходит снова в единичное состояние и в счетчике 16 начинает формироваться новое содеРжимое. Код счетчика 16 (без старшего разряда) и код регистра 23 поступают на входы схемы 27 сравнения, которая стробируется после каждого входного импульса счетчика, 16 с помощью формирователя 19 импульсов.В момент времени, когда код счетчикай 116 будет равен, произойдет сравнение кодов и на выходе блока сравнения появится импульс. который установит счетчик 11 в исходное нулевое состояние, Этот счетчик явится счетчиком адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Положение штока в этот момент времени должно быть крайнее нижнее. С этого момента устройство вошло в режим синхронизации и далее идет нарастание кода счетчика 11 адреса записи в блоки 25, 26 памяти. Значение кода адреса записи может изменяться до 2 М, т,е. по мере заполнения счетчика 11 шток из крайнего ниж-,него положения доходит до верха и сноваприходит в нижнее положение. В каждомследующем цикле происходит новое измерей 1ние чисел Й 1, и снова определяется нижняя граница положения штока. По каждому 5значению кода адреса происходит записькода параметра с выхода преобразователя8 частота-код в блок 25 памяти, количестве ячеек которого должно быть не менее,чем 2 Й, 10Для получения развертки во времениусилия на штоке необходимо иметь синхронноезначение координаты Х, которая должнапри движении штока от нижней границы кверхней возрастать от нуля до й, а при 15обратном движении убывать от И до нуля,Рассмотрим процесс формированиякоординаты Х. После включения питаниятакже происходит вход в режим синхронизации, Допустим, что шток находится в нижней части и движется вверх, Триггер 13 исчетчик 17 импульсов импульсом датчика 6 устанавливаются в исходное нулевое состояние,Импульс центрального датчика 5, поступающий на счетный вход триггера 13, переводит его в противоположное (единичное)состояние, разрешая прохождение импуль-.сов через элемент И 15 на вход счетчика 17,Следующий импульс датчика 5 переводиттриггер 13 в исходное запрещающее состояние. В счетчике 17 записано число 2, Поимпульсу с формирователя 20 в регистр 24аналогично описанному записывается чисЙ 2ло (с точностью до единицы). В следу35ющем цикле происходит.сравнение кодов спомощью блока 28 цйвления и формирователя 21 импульсов и определение верхнейграницы положения штока.В момент прохождения нижней границы импульс с выхода первого блока 27 сравнения устанавливает триггер 29 вединичное состояние, а реверсивный счетчик 33 импульсов - в нулевое состояние.Счетчик 33 начинает работать в режиме суммирования импульсов датчика 3 хода штока.. В момент прохождения верхней границыимпульс с выхода второго блока 28 сравнения переводит триггер 29 в нулевое состояние, переключая тем самым счетчик 33 в 50режим вычитания, В результате этого кодсчетчика 33 при движении штока снизувверх меняется от нуля до Й. а и ри движениисверху вниз - от й до нуля. Далее происходит запись кода во второй блок 26 памяти; 55причем код адреса записи соответствует коду адреса первого блока 25 памяти, которыйчерез мультиплексор 22 поступает на адресные шины блоков 25, 26 памяти,Для получения устойчивой картины развертки во времени необходимо достаточно быстрое считывание массивов информации, хранимых в блоках 25, 26 памяти, Для организации процесса считыванйя служит счетчик 10 адреса считывания, частота переключения которого может быть несколько килогерц. Код адреса считывания через мультиплексор 22 поступает на адресные входы блоков 25, 26 памяти. В момент записи информации происходит блокировка кода счетчика 10 адреса считывания, а через мультиплексор 22 поступает код счетчика 11 адреса записи. Одновременно происходит блокировка увеличения кода счетчика адреса считывания, тем самым осуществляется синхронная работа циклов записи и считывания блоков 25, 26 памяти.Код счетчика 10 адреса считывания должен меняться от йуля до 2 Й, после чего должна происходить его установка в исходное нулевое состояние. Она происходит следующим образом,При считывании содержимого блока 26 памяти его выходной код поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 31. выход которого с помощью элемента И 32 стробируется сигналом, задержанным по времени относительно начала появления выходного кода блока памяти для исключения ложных срабатываний. В мОмент равенства выходного кода нулю на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 возникает положительный уровень, который через элемент И 32 устанавливает счетчик 10 адреса считывания в нулевое состояние, обеспечивая тем самым нормальную работу в режиме считывания информации,Информация с выходов блоков 25, 26 памяти поступает на блок 30 индикаций и записывается в соответствующие регистры 81,82. Импульс записи, поступающий через шину 89 на управляющие входы регистров 81, 82, задержан по времени относительно начала появления нового кода(смены адреса считывания). Выходные коды регистров 81, 82 поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 83, 84, На выходе ЦАП 83 будет нап ояже ние, и ропорциональное усилию на штоке ( координату У), а на выходе ЦАП 84 - напряжение, пропорциональное положению штока (координата Х), Подавая эти напряжения через усилители 85, 86 на отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 87, можно получить устойчивую временную картину работы штангового насоса с последующей дйагностикой его работы.Рассмотрим более подробно процесс формирования управляющих сигналов блоком 9 управления,На шину 48 с выхода генератора 2 поступают тактовые импульсы, частота которых может равняться, например, 16 кГц, На шины 46 и 47 поступают тактовые импульсы, полученные путем деления на два и на четыре.Переключение мультиплексора 22 осуществляется сигналами на шинах 55, 56, которые поступают на управляющую шину мультиплексора 22, При единичном уровне на шине 56 происходит подключение выходов счетчика 11 записи на адресные шины блоков 25, 26 памяти, а при единичном уровне на шине 55 - подключение выходов, счетчика 10 считывания на адресные шины блоков 25, 26, Мультиплексор 22 может быть выполнен на базе микросхем 564 ЛН 1 с попарно объединенными выходами. При подаче единичного уровня на вход "Блокировка" эти микросхемы переходят в третье состояние "Обрыв", которое не влияет на работу параллельной микросхемы. Запись в блоки памяти осуществляется в момент появления единичного импульса на шине 53, а считывание происходит при нулевом уровне на этой же шине 53. Подключение шины 53, а также шины 51 к блокам 25, 26 памяти на фиг. 1 не показано,В предлагаемом устройстве блоки 25, 26 памяти могут. быть выполнены на базе ячеек памяти со совмещенными цепями чте-. ния и записи, например на микросхемах 564 РУ 2 А. Для таких ячеек необходимо подавать запрет на шину "Выбор микросхемы" при каждой смене адреса как при записи, так и при считывании, Сигнал "Выбор микросхемы" поступает на шину 51.Смена адреса происходит следующим образом. Сигнал "Конец преобразования" с выхода преобразователя 8 частота-код через шину 49 поступает на вход синхронизатора 37 (тактовый вход О-триггера 38). На О-входе триггера 38 находится постоянно нулевой уровень, поэтому на инверсном выходе триггера 38 появится единичный уровень (фиг. 7), поступающий на Р-вход триггера 39, Ближайший импульс с выхода элемента И 36, поступающий на тактовый вход, переводит триггер 39 в единичное состояние, которое поступает на установочный вход триггера 38 и возвращает его в исходное состояние. На О-входе тригге. ра 39 с некоторой задержкой по времени появится исходный нулевой уровень. Следующий импульс с выхода элемента И 36 возвращает триггер 39 в исходное нулевое состояние. На время нахождения триггера 39 в единичном состоянии на шину 56 подается единичный уровень и на адресные шины блоков 25. 25 памяти подается код адреса записи, Очевидно, что смена информации на этих шинах произойдет во время действия фронтов сигнала на шине 56. Из анализа временных диаграмм (фиг. 7) вид но, что оба фронта импульса на выходетриггера 39 (шина 56) перекрываются импульсами на шине 51, поступающими на входы "Выбор микросхемы" блоков 25, 26 памяти (не показано). Поэтому при записи 10 не произойдет искажения информации, Насчетчик 10 считывания входные импульсы поступают с шины 52. Эти импульсы являются производными от импульсов на выходе элемента И 36. Иэ анализа временных диаг рамм (фиг. 7) видно, что передний фронтэтих импульсов, который переключает счетчик 10, перекрывается импульсами на шине 51. Поэтому при считывании также не будет искажения информации.20 Во время подачи адреса записи происходит блокировка одного импульса с выхода элемента И 36 на.элементе И 43, чтобы считывание происходило при всех значениях адресов. Элемент 4 задержки служит для 25 того, чтобы на выходе элемента И 43 непоявился ложный "осколок" от блокированного импульса.Запись информации в регистры 81, 82или 91, 92 блока 30 индикации происходит 30 при появлении единичного импульса на шине 54, который поступает на управляющие входы этих регистров. Из анализа диаграмм (фиг. 7) видно, что эти импульсы появляются с достаточной задержкой после каждого из менения состояния счетчика 10 адреса считывания.Преобразователь 8 частота - код работает следующим образом. Для уменьшения времени преобразования с сохранением 40 заданной точности в предлагаемом устройстве применен метод, ускоренного преобразования частоты в код, Сигнал "Пуск", поступающий с шины 57 на шину 77, переводит триггер 60 в единичное состояние и 45 производит установку счетчиков 72, 73 через элементы ИЛИ 68, 69 в исходные (нулевые) состояния. Также происходит установка триггера 70 по отдельному входу (не показано) в нулевое состояние. Такто вые импульсы с одного из выходов генератора 2 через шину 76, элемент И 63 поступают на тактовый вход счетчика 66, задающего измерительный интервал времени. При отсутствии входных импульсов 55 на шине 75 через эталонный интервал вре мени, определяемый временем пересчета.счетчика 66, на его выходе появляется импульс. который переводит триггер 60 в ис-.ходное нулевое состояние, и одновременно на шине 80 с выхода формирователя 71 появляется импульс "Конец преобразования". вие, счетчик 73 дробной части должен иметьРезультат измерения будет нулевым., строго определенное количество состояИмпульсы измеряемой частоты с выхо- ний, которое равно количеству импульсовдапреобраэователя 7 напряжение-частота умноженной частоты в течение периодачерез шину 75 поступают на вход синхрони измеряемой частоты, т.е. равно коэффициззтора 58, который аналогичноаинхрониза- енту умножения частоты. При этом макситору 37 осуществляет привязку входных мальный код счетчика дробной частисигналов к тактовым импульсам, должен быть меньше на единицу его младВ исходном состоянии на инверсном шего разряда, чем единица младшего развыходетриггера 60 присутствуетлогическая 10 ряда счетчика 72 целой части, .Только вединица, которая потенциально удержива- этом случае результирующий код двухет триггер 59 в нулевом состоянии (единич- счетчиков равен двоичному коду иэмеряеное на инверсном выходе). После сигнала мой величины. Это необходимо для того,"Пуск" снимается блокировкастриггера 59 чтобы величина промежутка между пои первый импульс с выхода синхронизатора 15 следним импульсом измеряемой частоты и58 через элемент И 62 проходит на устано- концом измерительного интервала былавочные входы счетчика 72 и счетчика 66 и всегда меньше периода измеряемой частосвоим окончанием переводит триггер 59 в ты. При изменении частоты в процессе изединичное состояние (нулевое на инверс- мерения, а также за счет синхронизациином выходе). В результате этого счетчик 72 20 входной частоты тактовыми импульсами иудерживается в нулевом состоянии, а нача- погрешности умножителя частоты, можетло измерительного интервала совмещаетея -. оказаться, что величина последнего отрезкас первым входным импульсом, т.е, осущест- (дробной части периода), выраженная коливляется синхронизация чеством импульсов умноженной частоты,Счетчик 66 начинает новый отсчет изме окажется больше предыдущего периода.рительного интервала времени, а импульсы Тогда счетчик 73 переполнится и импульсс выхода синхронизатора 58 поступают че- переполнения переведет триггер 70 в разрез элемент И 61 и элемент ИЛИ 67 на.вход решающее состояние. Импульс с выходасчетчика 72.старших разрядов. Умножитель формирователя 71 через элемент И 74 и65 частоты, в качестве которого можно ис элемент ИЛИ 67 поступит на вход счетчикапользовать любой умножитель частоты,72, увеличивая его содержимое на единицу,производит умножение частоты повторения Так производится коррекция полученноговходных импульсов на постоянный коэффи- значения измеряемой частоты с сохранениемциент значительно больше, чем единица, заданной точности,Умноженная последовательность импуль Отличие второго варианта построениясов с его выхода через элемент И 64 посту-. блока 30 индикации (фиг, 5) состоит в следупает на счетный вход счетчика 73 младших ющем.разрядов. Каждый импульс с входа счетчика В качестве элемента индикации вместо72 через элемент ИЛИ 69 обнуляет счетчик электронно-лучевой трубки здесь может ис 73 и подтверждает нулевое состояние триг пользоваться матричный индикатор, выполгера 70. ненный, например, на полупроводниковыхПосле прихода последнего импульса на модулях экрана типа АЛС 347 А, КИПН 01 Авход счетчика 72 счетчик 73 подсчитывает. 8 хЯЛ и др.количество импульсов умноженной частоты, Свечение одного светодиода такого мокоторое поступает с этого момента време дуля происходит при подаче сигналов нани до конца измерительного интервала, соответствующие строку и столбец, УправТаким образом,.4 ри измерении учитывает- . ление работой матричного индикатора прося как целоеколичество периодов входной исходит с помощью дешифраторов 93, 94частоты, так и его дробная часть, которая: строк и столбцов и усилителей 95, 96 сигнавыражается длительностью промежутка 50 лов.между последним зарегистрированным им- Преимуществом заявляемого устройстпульсом входной частоты и концом измерю;ва в сравнении с известным являются растельного интервала. Такой метод повышает ширенные функциональные возможности ибыстродействие преобразования частоты в повышенная достоверность. расшифровкикод., 55 телединамограмм,В данном преобразователе 8 частотакод происходит разделение выходного кода Ф о р м у л а и з о б р е т е н и.яна две части - целую и дробную, которые Устройство, для телеиэмерения давлевместе должны давать цифровой код изме- ния скважинных штанговых насосов, содерряемой частоты, Чтобы выполнить это усло- жащее датчик усилия, первый датчик хода