Преобразователь давления поршневого двигателя

(55 6 01 1 23/08 ГОСУцАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ итут ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ульяновский политехнический инст(56) Авторское свидетельство СССРМ 777525, кл. О 01 1 23/10, 1980.Авторское свидетельство СССРЬ 970154; кл, 6 01 1 23/08, 1982,Ы, 1751646 А 1 2(54) ПРЕОБРАЗОВАТЛЪ ДАВЛНЙЯ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ(57) Использование; в устройствах,: и редназначенных для измер"енйя быстропеременных давлений, Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 давления, формирователь 8 импульсов, инверторный усилитель 5, два интегратора 6, 7, компенсационный чувствительный элемент 2, два усилителя 3, 4, аналоговое вычитающее устройство 9, 7 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах,предназначенных для измерения быстропеременных давлений.Известны устройства измерения и преобразования давления, В качестве. датчикаиспользуют пьезоэлемент и акустическийволновод,Известен датчик давления, содержащий пьезоэлемент (кварцевйй кристалл),акустический волновод, корпус, который заполнен демпфирующим веществом, например,резиноподобным материаломВКА-СМ, а между пьезоэлементом и све товодом расположен электрод, сйгнал с которого снимается с кабелем,причемпьезоэлемент, электрод и торец световодасвязаны эпоксидной смолой. Вторым электродом служит мембрана, закрывающая торцовую поверхность датчика,Недостатком известных устройств явля-.ется большая погрешность измерения давления с помощью пьезоэлемента из-завысокой чувствительности к механическимколебаниям, создаваемым двигателем;Наиболее близкйм к йредлагэемому является устройство для преобразования давления газов, содержащее датчик давлейия,установленный в цилиндре и подсоединенный через первый масштабный резистор кинвертирующему входу усилителя, выходкоторого является выходом преобразователя, резистор обратной связи усилителя,ключ, входом соединенный с выходом усилителя, а выходом через операционный уси литель, в цепь обратной связи котороговключен конденсатор и второй масштабныйрезистор с инвертирующим входом усилителя; управляющий вход ключа присоединен "к выходу преобразователя черезодновибратор, удвоитель частоты, триггерсо счетным входом и формирователь импульсов,Недостатками данного устройства является йизкая чувствйтельность при йзмерении в области малых давлений. Это" объясняется тем, что у таких-элементов какудвоители частоты точность преобразования обеспечийается только при входной частоте, равной 1 = 2, Кроме того, на выходнойсигнал устройства для преобразования давления накладывается также сигнал от вибраций объекта, на котором производитсяизмерение,Цель изобретения - повышение точности измерения динамического давления -достигается путем дополнительного вклю . чеййя второго компенсационного чувствительного элемента, двух усилителей, дополнительного интегратора, аналогового вычитающего устройства, входы которого подключены к выходам обоих интеграторов,первые входы которых связаны с формиро 5 вателем импульсов, причем датчик давления и компенсационный чувствительный элемент через усилители соединены соот 20 ных элементов 1 и 2, усилителей 3 и 4, инвертора 5, двух интеграторов б и 7, формирователя 8 импульсов и аналогового вычитающего устройства 9 Чувствительные элементы 1 и 2 помещены в корпусе 10; который соединен с одной 25 стороны черезштуцер 11 с впускным коллектором двигателя, а с другой стороны с атмосферным давлением через крышку 12, между корпусом 10 и крышкой 12 закреплена жесткая шайба 13, на которой устанавле 30 ны чувствительные элементы 1 и 2, В качестве чувствительных элементов использованы микрофон типа МКЭ, обеспечивающий максимальный динамический 35 диапазон и чувствительность при малых изменениях давления Устройство работает следующим образом,. При включении двигателя пульсирующее давление во впускном трубопроводе 40 вызывает изменение емкости чувствительного элемента 1, одновременно второй чувствительный элемент 2 будет воспринимать все механические колебанйя и изменения45 атмосферного давления, входные сигналы от чувствительных элементов поступают в усилители 3 и 4 (рис, 3) чувствительность которых составляет 0,3 мВ; входное сопротивление 47 кОм, нелинейные искажения 0,05%, Компенсация влияния входных таков 50 и напряжения смещения ОУ операционного усилителя) производят подстройкой величины резистора 14, Конденсатор С 15 включен в схему для обеспечения развязки по постоянному току, Базовым элементом 55 усилителя 3 использована (м/с 140 УД 6) выходная характеристика показана на фиг, 4. Выходное напряжение усилителя 3 подключено к входу интегратора б (фиг, 4) с непрерывной выборкой и автоматическим ветственно со вторым входом дополнительного интегратора и со входом инвертарного 10 усилителя, выход которого подключен кавторому входу интегратора.На фиг. 1 приведена блочная схема прибора; на фиг. 2 - датчик, общий вид; на фиг, 3 - схема уеилителя: на фиг, 4 - ее характе ристика; на фиг, 5 - схема интегратора; нафиг. б - схема вычитания; на фиг, 7 - характеристика работы преобразователя давления.Устройство состоит из двух чувствитель-.сбросом результата интегрирования. Устройство выборки-хранения (УВК) поочередно осуществляет выборку и хранение предыдущего значения проинтегрированного входного сигнала. Хранимое напряже ние подается на вход схемы, в результате чего происходит непрерывный. сброс в течение всего времени интегрирования. В качестве ключей УВХ 16 и УВХ 17 могут использоваться либо две пары дополняю щих МДП-транзисторов КП 313 с одной шиной управления по цепи затворов, либо любые другие МДП транзисторы. но с разделенными цепями управления,Интегрирующий блок ОУ построен в ви де обычного интегратора на базе ОУ типа 153 УД 5, имеющего. малый дрейф параметров. В течение времени интегрирования проинтегрированный сигнал по цепи ОС через ОУподается в суммирующую точку 20 ОУ, осуществляя тем самым сброс интегратора, Тем временем происходит интегрирование вновь поступившего входного сигнала и его запоминание в открытом УВХ; Калибровка схемы осуществляется сна чала при разомкнутой обратной связи подбором сопротивления 19 так, чтобы получить необходимую скорость нарастания выходного напряжения операционного усилителя (ОУ), Затем замыкается обратная 30 связь (ОС) и подбирается сопротивление 20 из расчета минимальных искажений выход. ного сигнала при ступенчатом входе, Погрешность интегрирования такой схемы достигает 0,1 ф, но может быть уменьшена 35 на порядок при отрегулированном напряжении смещения нуля операционногоусилителя (ОУ).Аналогичные операции выполняет второй интегратор 7, но сигналы. поступают от 40 инвертирующего усилителя 5, Использова. ние инвертирующего усилителя 5 необходимо для того, чтобы обеспечить идентичность характеристик по обоим каналам обработки сигнала, т.е. усилители 3 и 4 выполнены по одной и той же схеме (этим обеспечивается идентичность характеристик усилителей и их температурная стабильность), а усилитель 6 выполнен по схеме усилителя- инвертора со 100 обратной связью, т.е, с коэффициентом подачи К = 1 (11. Для управления прецизионными интеграторами используется автоколебательный генератор 8 с амплитудой выходных напряжений +15 с частотой 1 = 1 Гц, Вйходные сигналы от интеграторов б и 7 поступают в блок вычитания (фиг. 5) и производится вычитание 01- 02 = Ь О = Рк. Характеристика работы устройства для измерения давления приведена на фиг, 6.Технико-экономическая эффективность предлагаемого преобразователя давления состоит в том, что повышается точность и оперативность измерения быстро переменных давлений,Формула изобретения Преобразователь давления поршневого двигателя, включающий датчик давления, формирователь импульсов, инверторный усилитель и интегратор, о т л и ч э ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности, в него введены: компенсационный чувствительный элемент-, два уСилителя, дополнительный интегратор и аналоговое вычитэющее устройство, входы которого подключены к выходам обоих интеграторов, первые входы которых связаны с формиро-. вателем импульсов; причем датчик давления и компенсационный чувствительный элемент через усилители соединены соответственно с вторым входом дополнительного интегратора и с входом инверторного усилителя, выход которого подключен к второму входу интегратора,175164 б Корректор Л; Муска Редактор . Долин Г ПИ Госудз роизводственн аказ ВНоставитель И, Дьяк ехред М.Моргентал Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,