ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА Российский патент 1995 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода и количества газа и жидкости.

Известно устройство для корректировки показаний расходомеров по давлению и температуре, содержащее входную шину, формирователь импульсов, элемент И, счетчик, регистр, постоянное запоминающее устройство, блок индикации, шину сброса, генератор, элемент ИЛИ, D-триггер, элемент задержки, первый АЦП, второй АЦП [1] Принцип работы данного устройства заключается в преобразовании объемного расхода, давления и температуры в коды, поступающие на адресные входы ПЗУ. Комбинация кодов определяет адрес ячейки памяти, где хранится значение массового расхода при соответствующей температуре и давлении. Недостатком данного устройства является аппаратурная сложность и отсутствие регулировки устройства при изменении типов датчиков объемного расхода, температуры и давления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является преобразователь расхода газа с компенсацией по давлению и температуре, содержащий установленные на трубопроводе первичные преобразователи объемного расхода, температуры и давления, соединенные, соответственно, с входами формирователя импульсов, первого и второго масштабных усилителей, генератор, ключ и компаратор [2] Принцип работы устройства заключается в измерении количества импульсов с датчика объемного расхода за интервал времени (1-2) с, определяемый значением давления и температуры.

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую точность измерения, вызванную применением методов аналогового преобразования сигналов, а также погрешность дискретности преобразования.

Технический результат, на решение которого направлено данное изобретение, заключается в соединении преобразователя расхода повышенной точности, упрощенной конструкции с возможностью устанавливать градуировочные коэффициенты в зависимости от измеряемой среды и типов первичных преобразователей.

Для этого в известный преобразователь расхода, содержащий установленные на трубопроводе первичные преобразователи объемного расхода, температуры и давления, соединенные, соответственно, с входами формирователя импульсов, первого и второго масштабных усилителей, генератор, ключ и компаратор, введены триггер, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, а генератор выполнен в виде генератора тактовых импульсов, при этом выход формирователя импульсов подключен к счетному входу триггера, объединенному входом сброса с одноименным входом счетчика и подключенным к выходу компаратора, а выходом подключенным к управляющему входу счетчика и первому входу ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика и второму входу ключа, выход которого является выходом преобразователя расхода, выходы счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с первым входом компаратора, выходы первого и второго масштабных усилителей подключены, соответственно, к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя и ко второму входу компаратора.

Кроме того, к выходу триггера подключен фильтр низкой частоты, выход которого является дополнительным выходом устройства.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема преобразователя расхода.

Устройство содержит первичный преобразователь объемного расхода 1, формирователь импульсов 2, триггер 3, счетчик 4, ключ 5, числоимпульсный выход 6, генератор тактовых импульсов 7, цифроаналоговый преобразователь 8, первый масштабный усилитель 9, преобразователь температуры 10, компаратор 11, второй масштабный усилитель 12, преобразователь давления 13, фильтр низкой частоты 14, аналоговый выход 15.

Устройство работает следующим образом. С датчика объемного расхода 1 частотный сигнал через формирователь импульсов 2 поступает на вход триггера 3. По фронту сигнала на выходе триггера 3 устанавливается высокий уровень напряжения, разрешающий счет импульсов счетчиком 4 и через открытый ключ 5 прохождение импульсов на числоимпульсный выход 6, поступающих с выхода тактового генератора 7. С каждым тактовым импульсом повышается выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 8. Скорость нарастания данного напряжения пропорциональна частоте F_o тактового генератора 7 и уровню напряжения V_t с выхода масштабного усилителя 9, выход которого подключен к преобразователю температуры 10. С выхода цифроаналогового преобразователя 8 сигнал подается на первый вход компаратора 11, где сравнивается с напряжением U_р с выхода второго масштабного усилителя 12, пропорциональным давлению среды в трубопроводе, вход которого подключен к преобразователю давления 13. Когда напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 8 превысит напряжение с выхода масштабного усилителя 12, на выходе компаратора 11 установится высокий уровень напряжения, обнуляющий триггер 3, счетчик 4 и цифроаналоговый преобразователь 8. Таким образом на выходе триггера 3 за период входной частоты F_q формируется импульс t_m, длительность которого пропорциональна давлению среды в трубопроводе и обратно пропорциональна температуре, а на выходе ключа 5 формируется сигнал со средней частотой
F_m 2^NF_qU_p/U_t, поступающий на выход преобразователя 6 (N количество разрядов цифроаналогового преобразователя). За каждый период входной частоты сформированный импульс t_m поступает на вход фильтра низкой частоты 14, а на его выходе устанавливается напряжение
U_m KF_qt_m, поступающее на выход 15, где
t_m 2^NU_p/U_tF_o,
К постоянный коэффициент.

Приведенное техническое решение позволяет устанавливать коэффициенты преобразования регулировкой усиления масштабных усилителей 9, 12, частоты генератора тактовых импульсов 7 и коэффициентом (К) фильтра низкой частоты 14.

Для повышения точности устройства в качестве генератора тактовых импульсов 7 применен генератор с кварцевой стабилизацией частоты, цифроаналоговый преобразователь 8 и компаратор 11 выполнены на прецизионных микросхемах.

Таким образом, точность устройства определяется в основном параметрами первичных преобразователей объемного расхода, температуры и давления.

Использование: для измерения расхода и количества газа и жидкости. Сущность изобретения: преобразователь содержит три первичных преобразователя 1, 10, 13, формирователь импульсов 2, триггер 3, счетчик 4, ключ 5, числоимпульсный выход 6, один генератор тактовых импульсов 7, цифроаналоговый преобразователь 8, два месштабных усилителя 9, 12, фильтр низкой частоты 14 и аналоговый выход 15. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА, содержащий установленные на трубопроводе первичные преобразователи объемного расхода, температуры и давления, соединенные соответственно с входами формирователя импульсов, первого и второго масштабных усилителей, генератор, ключ и компаратор, отличающийся тем, что в него введены триггер, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, а генератор выполнен в виде генератора тактовых импульсов, при этом выход формирователя импульсов подключен к счетному входу триггера, объединенному входом сброса с одноименным входом счетчика и подключенным к выходу компаратора, а выходом подключенным к управляющему входу счетчика и первому входу ключа, выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика и второму входу ключа, выход которого является выходом преобразователя расхода, выходы счетчика подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, соединенного выходом с первым входом компаратора, выходы первого и второго масштабных усилителей подключены соответственно к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя и второму входу компаратора. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что к выходу триггера подключен фильтр низкой частоты, выход которого является дополнительным выходом устройства.