Устройство для вычисления относительнойвлажности воздуха

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 04.01. 79 (21) 2714102/18-24с присоединением заявки Мо, СССР по делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 17,0281 В. И. ТимофеевЬт,т,. нй Цу кментрнльное конструКторское бюро гннрометеолоРМСкеГть Елприборостроения(71) Заявитель 54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА Изобретение относится к вычислительной технике, применяемой в метеорологии,Известен цифровой измеритель влаж 5ности воздуха, содержащий датчик температуры, датчик абсолютной влажности,измерительную схему, нормирующий преобразователь, устройство автоматического перебора уставок, цифровой преобразователь, узел допусков, пуСковоеустройство 1 Недостатком, устройства является не высокая точность измерения, обусловленная тем, что относительную влажность воздуха определяют, обрабатывая аналоговые величины, причем уставки для обработки задают также в аналоговом виде, т.ек погрешностям измерительной схемы прибавляется. погрешность установки режима измерения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровое устройство для измерения отно-. сительной влажности воздуха, содержащее датчики температуры точки росы и температуры воздуха, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, счетчики, делители, группы эле- ЗО ментов И, генератор, триггер, Элементы И и ИЛИ 21,Недостатком известного устройстваявляется недостаточная точность приопределении относительной влажностивоздуха, вызванная, .во-первых, тем,что нелинейная зависимость скоростиизмененйя упругости водяного пара оттемпературы аппроксимируется кусочнолинейной функцией, т.е. на погрешность результата измерения относительной влажности влияет погрешность аппроксимации. Во-вторых, на результат вычисления относительной влажностивоздуха влияет погрешность формирования последовательности импульсов,частота которых во времени изменяетсяпропорционально скорости изменения1упругости водяного пара от температуры, вызванная уходом частоты генератора импульсов, Поскольку длительность каждого дискрета определяетсячастотой импульсов генератора и емкостью счетчика, то при изменении частоты генератора длительность дискретов времени изменяется, что влияетна результат вычисления относительнойвлажности воздуха. В-третьих, на результат вычисления влияет погрешностьделения, возникающая из-за того, чточастное от деления значений упругости водяного пара при температурахточки росы и воздуха зависит от погрешностей делимого и делителя. Цель устройства - повышение точ- .ности вычисления относительной влажности воздуха.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее датчикитемпературы точки росы и температурывоздуха, выходы .которых срединены свходами аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управле-ния, второй выход которого соединенс первым входом триггера, выход которого и генератора соединены соответственно с входами первого элемента И,первый счетчик, выходы которого со-.единены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых. соединены с группой входов второго счетчика, третий и четвертый счетчики, два делителя, второйпятый элементы И, введены полусумматор, две группы элементов И, элемент 25ИЛИ, причем, первый выход аналогоцифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и третьегосчетчиков, выход которого соединен совторым входом триггера, второй выход Зо аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом полусумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами второго элемента И и элементов И второй группы, вторые н третьи входы которых соединены с соответствующими выходами второго и четвертого счетчиков, выходы элемен- ф тов И второй группы через элемент ИЛИ соединены с первым входом четвертого счетчика, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четаертого элемен тов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами полусумматора, управляющий выход второго счетчика соединен со вторыми входами третьего и четвертого элемен- щ тов И и элементов И первой группы, пятый выход блока управления соединен с первым входом пятого элемен, та И и третьими входами элементов И первой группы, выход первого элемента И соединен со входом второго счетчика и вторыми входами второго и пятого элементов И, выходы которых через первый и второй делители соответственно соединены со вторыми и третьими входами третьего счетчика, 60 группа входов которого соединена с выходами элементов И третьей группы, первые входы которых соединены с шес" тым выходом блока управления, выходы четвертого счетчика соединены с вто рыми входами соответствующих элементов И третьей группы.На чертеже представлена функциональная схема устройства для вычисления относительной влажности воздуха.Устройство содержит датчик 1 тем-. пературы точки росы, датчик 2 темпе-, ратуры воздуха, блок 3 управления, аналого-цифровой преобразователь 4, генератор 5, триггер .б, делители 7 и 8, счетчики 9-12, группы элементов И 13-15, элемент ИЛИ. 16, элементы И 17-21, полусумматор 22. Устройство работает следующим образом.На первом такте блок 3 подключает датчик 1 температуры точки росы на вход аналого-цифрового преобразователя 4, с выхода которогоснимается код й.КЛ / Ър/где К - коэффициент пропорциональности./с, / - модуль температуры точки росы,ОС.При с ) ООС импульсы й поступают на суммирующий вход счетчика 9, присООС - на вычитающий (управляющий сигнал на счетчик 9 поступает с аналого-цифрового преобразователя 4) .Начальная установка счетчика 11 равна нулю, начальная установка счетчика 9 равна йо. В .счетчиках 9 и 11записаны коды й 9, й .й 9 йо " й 1111Затем блок 3 подает импульс запуска на триггер б, который устанавливается в единичное состояние и подает разрешение на первый вход элемента И 17, на другой вход которогопоступают импульсы частотыс генератора 5. Импульсы частоты Г проходят через элемент И 21, на другойвход которого подано разрешение сблока 3, через делитель 8 с постоянным коэФфициентом деления, на выходе которого формируется частотаГ -й-, на вычитающий вход счетчи.ГКВка 11, уменьшая его содержание донуля, в результате чего триггер бустанавливается в исходное нулевоесостояние. Время й , в течение которого триггер б находится в единичном состоянии, равно,- - Кйй й8 о ОЗа время й на вход счетчика 10поступает количество импульсов Н(делитель). На выходе счетчика 10(частное);м., .з ькаЙ 9 Й,л Йй,л Кл ,р,которое поступает через элементы,И 19 и 20, на другие входы которыхпоступают сигналы с полусумматора 22,на вход счетчика 12 (начальная установка которого равна И 2), в которомбудет подсчитано значение И 3:5 2 1 О Ц 2 И +К,На втором такте работй устройстваблок 3 подключает датчик 2 температу"ры воздуха на вход аналого-цифровогопреобразователя 4, на входе которогоформируется код И 4:И 4=кй Ь/,где /1- модуль температуры воэдубха, оС.На втором такте устройство работает также, как и на первом такте,и на вход счетчика 12 поступит количество импульсов Й 5Кл /св/ К 6й.+ к 8После двух тактов. работы устройства в счетчике 12 будет записано количество импульсов И 6.Кл 11 т.р "8 "л э "8о,н,рК .К, р Й,+Кл ьОНа третьем такте рабОты устройстаа блок 3 подает импульс перезаписина группу элементов И 14, т.е. переписывает код из счетчика 12 в счетчик 11, подает разрешение на элементы И 18 и 15, записывает единицу всчетчик 12 и подает импульс запускана триггер б. Импульсы с генератора 5 через элементы И 17 и 18, делитель 7, на выходе которого формируется частотами:Г /М, поступают навычитающий вход счетчика 11, умень-шая его состояние до нуля, в результате чего триггер б устанавливаетсяв исходное нулевое состояние. Времяв течение которого триггер б находится в единичном состоянии, равно"ь "Ь"тъ - соКл 1.,рК 8 КлФ,в К 8 Ко л тр,За время с 2 импульсы Г, поступаютна вход счетчика 10. Частота импульсов ГЬ на выходе элемента ИЛИ 1 б равнаюГГЙ16 ОАгде й - текущее значение в счетчитекке 12;А - полная емкость счетчиков 10и 12.Значение кода И в счетчике 12равно+йтекръо Из последних двух выражений следует, что л.Ц ф д 1,о5 откуда 1 Йек=с Рггде с = Ау,К, концу времени 1 г в счетчике 12будет записан код И вы1 ОИ Кл 1 ф т Рф 8 "лвК 81л 2"8 ЬК СПолученный результат прямо пропорционален, значению относительной рллжности воздуха. Известно, что упругость водяного пара находится в следующей зависимости от температуры:гаЕ=Ь,(070 (ОЬ,10(О ЬОт,6326 Ф ЪЧ24( 9 ОСл 112 гдете ература СЕсли в последней формуле подставить вместо 1 температуру воздуха,получают. значение Е - упругость водяного пара при температуре воздуха,если вместо 1 подставить температуруточки росы, получают значение е - упругости водяного пара при температуре точки росы. Значение относительной влажности воздуха т вычисляется 35 по формуе4 - 4 оо/. з - о =10 ),(О 2 глоо РЕ (ОэЕсли. впредлагаемом устройстве принятьИ 14(,9 с Ь; к т,6326=а;" 1 йл 2 "2 0 о 45то результат вычислений можно представить в виде) Ъ что прямо пропорционально значению . относительной влажности воздуха.Запись показателей степени, соответствующих температурам точки росы и воздуха в счетчик 12 происходиТ следующим образом.Три соотношения между знаками температур точки росы и воздуха пред ставлены в таблице.с а(1.р а Н в ЪЧ Ьв 1 АЦП. Показательэр а- ь ьь.,Импульсы с выхода счетчика 10 на входы счетчика 12 (суммирующий или вычитающий ) поступают в зависимости от такта работы устройстваа = 0 соответствует первому такту, когда на вход .аналого-цифрового .преобразователя 4 подключен датчик 1 температуры точки росы) и от знака измеренной температуры в = О. соответствует положительной температуре тоЧки росы или воздуха).На выходах полусумматора 22 формируются сигналы с и с:с = аЬ + аБ; с = аЬ + аЬ, которые поступают на входы элементов И 19 и. 20 соответственно.Технико-экономический эффект предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повышении точности вычисления относительной влажности воздуха. По сравнению с известным визобретении устранены погрешности операции деления, погрешности аппроксимации зависимости упругости водяного пара от температуры кусочно-линейной функцией, погрешности генератора импульсов заполнения. Как следует из работы устройства, на результат измерения не влияют погрешности элементов, входящих в состав устройства, Практически точность вычисления относительной влажности воздуха ограничена точностью 16 15 20 25 ЗО 40 45 50 Формула изобретения Устройство для вычисления относительной влажности воздуха, содержащее датчики температуры точки росы и температуры воздуха, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразователя,. управляющий вход которого соединен,с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого и генератора соединены соответственно с входами первого элемента И, первый счетчик, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с группой входов второго счетчика, третий, и четвертый счетчики, два делителя, второй-пятый элементы И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введеиы полусумматор, две группы элементов И, элемент ИЛИ, причем первый выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и третьего счетчиков, выход которого соединен со вторым входом триггера, второй выход аналого-цифровогопреобразователя соединен со вторымвходом первого счетчика и первым входом полусумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом блокауправления, четвертый выход которогосоединен с первыми входами второго.элемента И и элементов И второй группы, вторые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходамивторого и четвертого счетчиков, выходы элементов И второй группы черезэлемент ИЛИ соединены с первым входомчетвертого счетчика, второй и третийвходы которого соединены с выходамисоответственно третьего и четвертого элементов И, первые входы которыхсоединены с соответствующими выходамиполусумматора, управляющий выход второго счетчика соединен со вторымивходами третьего и четвертого элементов И и элементов И первой группы, пятый выход блока управления соединен спервым входом пятого элемента И итретьими входами элементов И первойгруппы, выход первого элемента И соединен со входом второго счетчика ивторыми входами второго и пятогоэлементов И, выходы которых через первый и второй делители соответственносоединены со вторыми и третьими входами третьего счетчика, группа вхо-дов которого соединена с выходамиэлементов И третьей группы, первыевходы которых соединены с шестым выходом блока управления, выходы четвертого счетчика соединены с вторымивходами соответствующих элементов Итретьей группы. Источники информации,принятые во.внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 443350, кл.с 01 Ф 1/11, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 252308 б, кл. С 01 И 1/11.,1977прототип).805332 Арешевка Ко ректор Г.Назарова ительМ.Гол Л, Повхан а 56о ПП "Патент , г. Ужгород,. Ул. Проектна и Заказ 10904/72 Тирак ВНИИПИ Государственно по делам изобрете 113035, Москва ЖР