Цифровое измерительное устройство расходомера

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дололннтельное к авт, свлд-ву к(22)Заявлено 16 с лрнсоелнненлею л,лв Гофудврстееай келятет СССР дв данн звувтвяя 6 я втирмтяй.Кочегаров, М.Я. Гамме 2) Авторы изобретения ен Пунгэе-.-:.,) Заявнтел ллинский политехническии инсти(5 М) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСРАСХОДОМЕРА относит авлен тель Изобретение ся к .измереию расхода жидкости электромагнитным методом.По основному авт.св.й 690298 известно цифровое измерительное устройство расходомера, состоящее из преобразователя расхода, тактового генератора, источника компенсирующего напряжения, суммирующего узла, синхронного детектора, компаратора, счет 0 чика импульсов, двух ключей, интегратора, триггера и логического вентиля, Преобразователь расхода снабжен дополнительным выходом (с сигналом, пропорциональным магнитной индукции),5 источник компенсирующего напряжения имеет вход и три выхода (сигнальный, меандровый и счетный), тактовый генератор имеет вход и два выхода (цикла и сигнала опроса)Основной выход преобразователя расхода соединен че" рез первый ключ, суммирующий узел, синхронный детектор, интегратор, ком" паратор и триггер со входом управпесия второго ключа и цепью упр ия )логического вентиля, а дополни ный выход преобразователя расхода соединен со входом источника компенсирующего напряжения, сигнальный выход которого соединен через второй ключ с минусовым входом суммирующего узла, счетный выход соединен че" рез логический вентиль со входом счетчика, а меандровый выход соединен со входом управления синхронного детектора и входом тактового генератора, выход цикла измерения которого соединен со входом управления первого ключа и вторым входом компаратора, а выход сигнала опроса - с тактовым входом триггера компенсации 1.Известное устройство не позволяет точно определить интегральный расход эа произвольное время, так как в этом случае время интегрирования может содержать зависимое от начального момента относительно собственного цикла расходомера разное число3 9095 циклов. Неопределенна и доля вспомогательного времени во время интегрирования. Импульсы на выходе логического вентиля имеют период, который составляет определенную долю от периода сети, в связи с чем результат измерения интегрального расхода зависит от частоты сети.Цель изобретения - увеличение точности в режиме измерения интеграль-р ного расхода.Указанная цель достигается тем, что в расходомер введен стабильный высокочастотный генератор (преимущественно кварцевый), второй логичес. 1 кий вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла (запрещающим появление сигнала вспомогательного времени на выходах тактового генератора) при этом входы второго логического вентиля соединены с выходом триггера и выходом стабильного генератора, а выход является выходом устройства в режиме определения интегрального расхода.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма.Преобразователь 1 расхода имеет основной выход 2 (выход сигнала расхода) и вспомогательный выход 3 с сигналом, пропорциональным магнитной индукции, Основной выход 2 соединен через первый ключ 4 со входом суммирующего узла 5. Выход суммирующего узла соединен.со входом синхронного детектора 6, выход которого соединен со входом интегратора 7Блок-компаратор 8 служит для сравнения двух сигналов, поступающих на его входы.ао Один из его входов соединен с выходом интегратора 7. Выход компаратора 8 соединен со входом тактируемого триггера 9 компенсации. На тактовый вход этого триггера подается сигналопроса.Цепь компенсации состоит из источника 1 О компенсирующего напряжения, который имеет вход 11, соединенный с дополнительным выходом 3 преобра- Взователя 1 расхода, и выходы: меандровый 12, сигнальный 13 и счетный 14.Выходной сигнал меандрового выхода 12 прямоугольное напряжение.- повторяет по фазе входной сигнал, следовательно и магнитную индукцию, На сигнальном выходе 13 напряжение повторяет по форме и фазе входной сигнал с амплитудой, пропорциональной входному сигналу (следовательно и индукции), Серия узких импульсов на счетном выходе 14 имеет частоту, превышающую в целое .число раз частоту питания преобразователя 1. Второй ключ 15, соединяющий сигнальный выход 13 с минусовым входом суммируоцего узла 5, служит для коммутации компенсирующего напряжения через суммирующий узел в главную цепь передачи сигнала. Цепь управления ключа 15 соединена с выходом триггера 9 компенсации. Иеандровый выход 12 соединен с цепью управления (опорным входом) синхронного детектора 6. Цифровая часть устройства содержит логические вентили 16, и 17, счетчик 18 импульсов, стабильный генератор 19 и тактовый генератор 20. Тактовый генератор 20 имеет вход 21 опорного (меандрового) сигнала, вход 22 запрета и четыре выхода. Сигнал на выходе 23 цикла задает длительность времени измерения Ты и вспомогательного времени Те. Выход 24 сигнала опроса имеет напряжение в моменты прохода магнитной индукции через нулевой уровень и в течение всего вспомогательного времени ТВ. Вход 22 запрета является дополнительным входом всего устройства, которым оно переводится в режим измерения интегрального расхода. Вход 2 1 опорного сигнала соединен с меандровым выходом 12.Выход 23 цикла соединен с кпючом 4 и компаратором 8. Выход 24 сигнала опроса соединен с тактовым входом триггера 9 компенсации. Один из входов логических вентилей 16 и 17 соединен с выходом триггера 9 и входом управления ключа 15. Другой вход вентиля 16 соединен с выходом стабиль" ного генератора 19, а другой вход вентиля 17 - со счетным выходом 14. Выход вентиля 17 соединен со счетчиком 18 и является одновременно выходом всего устройства. Выход вентиля 16 является дополнительным выходом устройства для измерения интегрального расхода.Устройство работает в двух режимах: измерения среднего текущего расхода и интегрального расхода за любое время.В режиме среднего расхода устройство работает следующим образом.Тактовый генератор 20 задает цикл работы устройства, Перед началом90957 5цикла ключи 4 и 15 разомкнуты, интегратор 7 разряжен (имеет нулсвое выходное напряжение, счетчик 18 импульсов находится в нулевом состоянии и, порог срабатывания компарато ра 8 равен нулю. В течение первой части цикла, времени измерения Тп, ключ 4 замкнут и сигнал расхода от основного выхода 2 преобразователя 1 расхода проходит через ключ 4, 1 О суммирующий узел 5 и синхронный детектор 6 на интегратор 7При отсутствии квадратурной помехи сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет форму синусоиды, вып 15 рямленнойдвуполупериодным выпрямителем, а на выходе интегратора 7- наклонной волнистой линии Оп (фиг.2). На время Ты порог срабатывания компаратора сдвинут от нуля на опреде- . 20 ленную величину. В момент наступления равенства выходного напряжения интегратора О с пороговым напряжением Оп на выходе компаратора 8 возникает скачок напряжения, который 25 передается на-вход триггера 9 компенсации. Триггер принимает новое состояние, соответствующее новому состоянию выхода компаратора 8, только после поступления на его тактовый 5 в вход импульса опроса от выхода 24 сигнала опроса тактового генератора 20, Импульсы опроса поступают в моменты, когда индукция в зазоре преобразователя 1 расхода, а, следовательно, и сигнала расхода проходит через нуль. Изменение состояния триг- . гера 9 вызывает замыкание ключа 15.В связи с этим компенсирующее напряжение (пропорциональное магнитной индукции) от сигнального выхода 13 источника компенсирующего напряжения ИКН 10 поступает на минусовой вход суммирующего узла 5. Амплитуда компенсирующего напряжения подоб рана равной 100-нЬму сигналу расхода (полной шкале. Следовательно,. разностный сигнал на выходе синхронного детектора 6 имеет противоположную полярность по сравнению с сигналом расходадействующего до переключения триггера 9 и ключа 15. В связи с этим выходное напряжение Ои интегратора 7 начинает снова приближаться к пороговому напряжению Оп. Новое. 55 переключение выхода компаратора 8, возникающее при Ои = Оп, отражается на выходе триггера 9 опять только после поступления очередного импуль 3 ьса опроса. Переключение триггера 9размыкает ключ 15, действие компенсирующего напряжения прекращается ивыходное напряжение Ои интегратора 7снова приближается к О со сторонынуля.Описанный процесс продолжаетсядо конца времени измерения Т 11,после чего начинается вспомогательное время ТВ. С окончанием времениизмерения Ти размыкается ключ 4 ипороговое напряжение компаратора Оппринимает снова нулевое значение. Всвязи с этим независимо от соотношения напряжений Ои и Оп в конце Тпв начале вспомогательного времени Твь 1 ходное напряжение интегратора Орпревышает порог Оп и ключ 15 замыкается. В течение вспомогательного времени сигнал опроса от выхода 24 тактового генератора 20 выдается постоянно и компенсация прекращается сразупри парении выходного напряжения интегратора до нуля. Тем самым интегратор готов к новому циклу измерения.Результат измерения среднего за Тррасхода выражается числом. полупериодов переменной магнитной индукции,в течение которых ключ 15 замкнут,т.е. в течение которых происходиткомпенсация. Для уменьшения погрешности, вызванной дискретностью, полупериод разбивают на более мелкиеучастки. Тогда измерение расхода сводится к счету импульсов, соответствующих участкам полупериодов, в течениекоторых ключ 15 замкнут.формула изобретения Цифровое измерительное устройство расходомера, в частности электромагнитного, по авт.св.У 690298, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в режиме измерения интегрального расхода, оно содержит стабильный генератор и второй логический вентиль, а тактовый генератор снабжен дополнительным входом запрета цикла, причем выход логического вентиля является дополнительным выходом устройства, а его входы соединены с выходом стабильного генератора и выходом триггера компенсации.Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 690298 (прототип).С ост ави тел ь М. Те сперТехред А. Ач Корректор А. Дзятк пе нина Редакто ПодписноеСР д 4/5 тент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 филиал П Заказ 881/66 Тираж 671 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытии 113035, Москва, 3-35, Раушская наб