Устройство для измерения давления

(19) (11) 1/О 51)4 6 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ САН ДЕТЕПЬСТВ Цифро ками,е1э зтрое(547 (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН 1 ИДАВЛЕНИЯ, содержащее дифференциальный струнный датчик давления, состоящий из корпуса, в котором размещенамембрана, соединенная с рычагом,двух струн, прикрепленных к рычагупо обе стороны от оси вращения рычага, первой и второй независимых систем возбуждения и съема колебанийструн, каждая из которых подключенак соответствующему усилителю, и блокобработки сигнала датчика, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюулучшения эксплуатационных характеристик в дифференцйальный струнныйдатчик введены шток, две закрепленные на корпусе опорные стойки с установленной иа них осью, на которойшарнирно установлен рычаг,.соединенный через шарнирную гайку и регулировочный винт с одним из концов штока, другой конец которого оперт нацентр мембраны, а. в блок обработкисигнала датчика введены последова(21) 3574117/24-10(56) Новицкий П. В. и др,приборы с частотными датчиЭнергия, 1970, с, 157-159,Проектирование датчиков длмерения механических величин/ред. Е. П. Осадчего, М,: Машиние, 1979, с, 319-320,тельно соединенные задающий кварцевый генератор, делитель частоты,первый, второй и третий одновибраторы, а также введены логическая схема, состоящая из первого, второго итретьего элементов И-НЕ, первый ивторой умножители частоты, последовательно соединенные двоичный реверсивный счетчик, регистр памяти и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные двоично-десятичный реверсивный счетчик, регистр памяти, дешифратор и цифровойиндикатор, при этом входы первого ивторого умножителей частоты подключены соответственно к первой и второй независимым системам возбуждения и съема колебаний струн и квыходу соответствующего усилителя,выход первого умножителя частотысоединен с вторым входом первогоэлемента И-НЕ, первый вход первогоэлемента И-НЕ и оба входа второгоэлемента И-НЕ подключены к выходуделителя частоты, первый вход третьего элемента И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-НЕ, а второйего вход - с выходом второго умножителя частоты, входы синхронизациизаписи регистров памяти соединеныс выходом первого одновибратора, входы установки реверсивных счетчиков вноль соединены с выходом третьегоодновибратора, входы прямого счетареверсивных счетчиков соединены с выходом первого элемента И-НЕ, а входыобратного счета реверсивных счетчиковсоединены с выходом третьего элемента И-НЕ, 1191762Изобретение относится к приборостроению и может найти применение впромышленности,Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик устройства для измерения давленияНа фиг. 1 показана принципиальнаясхема устройства; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг, 1; на фиг, 3 - узел 1 нафиг, 1; на фиг. 4сечение Б-Б нафиг, 3; на фиг. 5 - вид В на фиг, 1,Устройство содержит дифференциальный струнный датчик, состоящий изметаллического корпуса в виде рамки1 с четырьмя овальными отверстиямидля крепления штуцера 2 с калиброванной мембраной 3, в центр которойопирается шток 4, шарнирно соединенный с гайкой 5 и винтом 6 рычага 7,Рычаг может поворачиваться вокруг оси 1 О8, укрепленной на стойках 9 и 10. Нарычаге по обе стороны от оси закреплены две струны 11 и 12 натянутыемежду корпусом и рычагом с помощьюцанг 13 и 14, Под струнами расположены электромагнитные катушки 15 и16 возбуждения и преобразователипоперечных колебаний струн в электрические, состоящие из двух источниковинфракрасного излучения 17 и 18, 30оптически связанные через отверстияв державках 19 и 20 с двумя фототран -зисторамн 21 и 22, включенных на входы двух усилителей 23 и 24, на выходы усилителей подсоединены электромагнитные катушки 15 и 16 возбуждения,А блок обработки сигнала датчикасостоит из двух умножителей 25 и 26частоты, подключенных к выходам усилителей 23 и 24 из последовательносоединенных кварцевого задающегогенератора 27, делителя частоты 28 итрех одиовибраторов 29, 30, 31, логи"ческой схемы из трех элементов ИЕ32, 33 и 34, подключенной к выходамумножителей 25 и 26 и делителя частоты 28 последовательно соециненныхмногоразрядных двоичного реверсивно-.го счетчика 35, регистра памяти 36,цифроаналогового преобразователя 37,последовательно соединенных многоразрядныХ двоично-десятичного реверсивного счетчика 38, регистра памяти39, дешифратора 40 с цифровым индикатором 41,55 Устройство для измерения давленияработает следующим образом,При воздействии измеряемого давления через штуцер 2 на мембрану 2, последня-, прогибаясь, давит на шток 4, который через шарнирную гайку 5 и регулировочный винт 6 поворачивает рычаг 7 вокруг оси 8, осуществляя еще большее натяжение и ослабление колеблющихся струн 11 и 12Возбуждение колебаний струн осущест; вляется с помощью двух электромагнитных катушек 15 и 16 установленныхпод струнами 11 и 12 и включенных на выходы двух усилителей 23 и 24, Струны своими колебаниями модулируют узкие пучки инфракрасного излучения, попадающие от источников 17 и 18 на фототранзисторы 21 и 22, Фототранзисторы преобразуют модуляцию оптического излучения в электрические колебания, которые усиливаются усилителями 23 и 24 и в соответствующейфазе подаются па электромагнитныекатушки 15 и 16, поддерживающие незатухающими колебания струн.Разность частот колебаний двух струн 1 и 12 пропорциональна давлению на мембрану 3. С выходов усилителей23 и 24 электрические колебания подаются на два умножителя частоты 25 и 26. С выходов умножителей частоты 25 и 26 электрические колеба-ния уже в виде меандров с частотами, равным частотам колебаний струн, умноженных на коэффициенты умножения умножителей поступают соответственйо на второй вход первого элемента И-НЕ 32 и второй вход третьего элемента И-НЕ 34 и логической схемы. Сигнал с. делителя частоты 28 в виде меандра с частотой 0,5 Гц поступает на первый вход первого элемента И-НЕ 32 и на два входа второго элемента И-НЕ 33 логической схемы, Электрические колебания с выходов первого и третьего элементов И-НЕ логической схемы попеременно с интервалом в одну секунду подаются то на входы прямого счета реверсивных двоичного 35 и двоично-десятичного счетчика 38, то на входы обратного счета, В результате за две секунды в счетчиках находятся числа в двоичном идвоично десятичном кодах, равныеразности числа периодов колебаниймежду струнами 11 и 12, умноженнойна коэффициент умножения умножителей частоты, Эти числа в соответствующихкодах по сигналу синхронизации с1первого одновибратора 29, запускаемого передним фронтом импульсами поступающего в делителя частоты 28, переписываются в регистры памяти 36 и39, после чего по второму синхронизирующему импульсу, поступающему стретьего одновибратора 31 с задержкой10-100 мкс, определяемой длительностью импульса второго одновибрато-,ра 30 происходит сброс всех разрядовсчетчиков 35 и 38 в ноль. Процессподсчета разности числа периодов колебаний с выходов умножителей частотыповторяется. Л информация в двоичномкоде с. регистра памяти 36 подаетсяна цифроаналоговый преобразователь37, с выхода которого получается,аналоговое напряжение 0-10 В, пропорциональное давлению. С регистра памяти36 информация в двоичном коде снимается на дополнительный выход, Информа"ция же регистра памяти 39 в двоичнодесятичном коде поступает на дешифратор 40 и далее па цифровой индикатор 41, преобразующий двоична-десятичныйкод в цифровую индикацию давления.Таким образом осуществляется автоматизация измерения давления.5 Для того, чтобы данное устройствоосуществляло измерение давлЕния простым подсчетом разности числа периодов колебаний двух струн дифференциального датчика за определенный интервал времени, необходимо, чтобы крутизна характеристики датчика имела значение кратное 10, т,е10, 100,1000 Гц на одну единицу измеряемогодавления, Тогда цифровой отсчет будет 15 происходить в десятых, сотых или ты"фсячных долях единицы измеряемого давления, Настройка характеристики датчика на необходимое значение крутизны осуществляется регулировочным вин- Ю том 6 рычага 7,.а для восстановлениявертикального положения штока 4, штуцер 2 со штоком 4 также перемещаетсяв овальных отверстиях корпуса, предназначенных для крепления штуцера,