Устройство измерения средней скорости движения воздуха Советский патент 1983 года по МПК G01P5/06 E21F7/00 

Изобретение относится к измерительной техйике, а именно к приборам для измерения скорости движения воздуха в горных выработках. Известен цифровой анемометр для измерения средней скорости движения воздуха в горных выработках, содержащий тахометрический датчик скорости движения воздуха и цифровое вычислительное устройство, позволяющее измерять как мгновенную скорость движения воздуха, так и находить среднее арифметическое значение из ряда последовательных замеров, прои водящихся автоматически ;через некото рые промежутки времени 1. Однако такой анемометр вместО непрерывного слежения за кривой скорости движения воздуха и получения на этой основе среднеинтегрального значения использует отдельные случайно распределенные на кривой мгно венные замеры и на их основе вычисляет усредненное значение скорости воздуха, что может привести к значительным ошибкам измерения вследствие возможных пропусков минимумов и максимумов кривой скорости воздуха, достигаквдих по амплитуде 40-50% от среднего значения скорости воздуха. Кроме того, недостатком этого анемометра является сложность его схемы, содержащей цифровое вычислительное устройство, производящее запись, хранение и. арифметиче кие действия над числами. Вследстви этого максимальная длительность интервала времени усреднения не превы шает 15 с, что явно недостаточно. Наиболее близким по технической сущности к изобретению ,является уст ройство измерения средней скорости движения воздуха, содержащее датчик скорости воздуха, ключ нашего выход триггер интервала времени отсчета, подключенный по выходу к второму вх ду ключа,генератор тактовых импульс блок индикации, в который входят по ключенные последовательно двоичнодесятичный счетчик, дешифратор и цифровые индикаторы П2J. Недостатком известного устройств является невозможность прервать про цесс измерения и получить результат в любой момент времени. Для получения среднего значения скорости возд ха в горной выработке производится обвод анемометром.всего сечения выработки, при этом время обвода сече ния зависит от размеров .выработки и скорости перемещения анемометра. Поскольку величина инте)вала времени измерения таким анемометром устанавливается до начала замера и потом не может быть изменена, перемещать анемометр по сечению необходимо таким образом, чтобы совпали м менты времени окончания перемеще- ния анемометра по-сечению выработки и окончания измерения, чего трудно обиться. Это создает р1яд неудобств при измерениях и снижает точность изерения. Целью изобретения является увеличение точности измерения среднего значения скорости движения воздуха. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик скорости воздуха, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера интервала времени отсчета, генератор тактовых импульсов, два одновибратора и блок индикации, состоящий из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика,дешифратора и цифровых индикато-ров, введены генератор высокочастотных импульсов, реверсивный счетчик, схема ИЛИ, два ключа, двоичный счётчик, счетчик тактовых импульсов, схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер включения и кнопки Пуск и Резуль-, тат , которые подключены соответственно к S и R-входу триггера включения , выход которого соединен с D-BXOдом триггера интервала времени отт счета, а через первый одновибратор с R-входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика, двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу второго ключа, первый вход которого соединен с прямым выходом триг-гера интервала времени отсчета, а выход - со счетным входом счетчика тактовых импульсов, выходы которого подключены к первым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которой соединены с выходами двоичного счетчика, а выход через второй одновибратор.- со счетHbw входом двоично-десятичного счетт чика и с R-входом двоичного счетчика, счетн лм входом подключенного к выходу третьего ключа и к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммируквдий вход которого соединен с выходом первого ключа/ а выходы подключены к входам схемы ИЛИ, в&содом соединенной с первьм входом третьего ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, а третий вход к инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-вход дешифратора соединен с Н-входом триггера включения. На чертеже приведена функциональная схема прибора. Прибор содержит датчик 1 скорости, подключенный к первсму входу ключа 2 на суммирующем входе реверсивного счетчика 3. Входы схемы ИЛИ 4 подключены к прямым выхода реверсивного с1етчика 3, а выход к третьему входу ключа 5 на вычитакадем входе этого счетчика. Кнопки Пуск 6 и Результат 7 подключены соответственно к S- и R-входам триггера 8. Одновибратор 9 подключен по входу к прямому выходу триггера 8, и по выходу - к Rвходам всех триггеров и счетчиков устройства, кроме триггера 8. Триггер 10 по D-входу подключен к прямому выходу триггера 8. Генератор 11 тактовых импульсов подключен к С-входу триггера 10 и второму входу ключа 12, первый вход которого подключен к .прямому выходу триггера 10. Генератор 13 высокочастотных импульсов подключен к второму входу ключа 5. Двоичный счетчик 14 и счетчик 15 тактовых импульсов подключены по Т-входам к ключам 5 и 12 соответственно, а п выходам - к схеме РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16 Одновибратор 17 подклйчен по входу к выходу схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16, а по: выходу - к R-входу двоичного счетчика 14 и счетному входу блока 16 индикации, в который входят двои но-десятичный ечетчик 19, дешифрато 20 и цифровые индикаторы 21, причем С-вход дешифратора подключен к кноп Результат 7. Устройство работает следующим об разом. Перед началом работы кнопкой . Результат 7 производится установка в нулевое состояние триггера 8. Работа устройства начинается пос ле нажатия кнопки .Пуск 6. При сигнал поступает на Sвход триггера 8, переводит его в ед ничное состояние и по переднему фро ту сигнала с его пршлого выхода срабатывает одновибратор 9. .Кратковременным импульсом с выхода одиови ратрра 9 производится сброс в нулевое состояние триггера 10 и счетчиков 3, 14, 15 и 19. Поскольку на D-входе триггера 10 присутствует си с выхода, триггера 8, перналвый тактовый импульс с выхода генератора 11, поданный на С-вход тригг ра 10, переводит его в единичное состояние. Сигналом Ч с прямого кзхода триггера 10 открываются ключи 2 и 12, импульсы с частотой fy . от датчика 1 скорости воздуха посту пают на суммирующий вход реверсивно счетчика 3, а тактовые импульсы с частотой f от генератора 11 - на вход счетчика 15 тактовых импульроо Период следования тактовых: импульсов Т т- выбирается Таким, чтобы т количество импульсов от датчика ско рости воздуха, отсчитанное за время Т, численно соответствовало скоР5ЭСТИ воздуха . В процессе работы в реверсивном счетчике 3 присутствует возрастающее число, равное интегралу от мгновенного значения скорости воздуха с момента времени начала измерения. Счетчиком 15 тактовых импульсов фиксируется число тактовых импульсов, прошедших с момента времени начала измерения. Процесс измерения прерывается Результат7. нажатием кнопки При этом сигнал поступает на 1 -вход триггера 8, который переводится в нулевое состояние, и сигнал О с его выхода поступает на D-вход триггера 10. Первый тактовый импульс от генератора 11, поданный на С-вход триггера 10, переводит его в нулевое состояние. Сигналом О с прямого выхода триггера 10 закрываются ключи 2 и 12, ив реверсив3 оказывается зафиксином счетчике рованным число TV«%W , а в счетчике-15 тактовых импульсов число N, соответствующее числу периодов следования тактовых импульсов, которое занял процесс измерения.. При этом длительность процесса измерения , производящего в интервале времени между назцатием кнопок Пуск 6 и Результат 7, может выбираться любой в зависимости от желания лица, производящего измерение. Ограничение на длительность процесса измерения накладывается переполнением счетчиков 3 и 15, число разрядов которых должно выбираться с учетом требуемой максимальной длительности измерения и верхним пределом измеряемых скорйртей воздуха. Емкость счетчика 15 тактовьтх иг тульсов ,а. емкость ревереивного счетчика 3: ШОУ- f V ,г,о t где Т. f - максимальная длитель ность процесса измерения; . - максимальная частота тО выходного сигнала датчика 1 скорос.ти воздухаПоскольку процесс измерения заняд целое число периодов следования тактовых импульсов, Ти,/ц NT, среднеинтегральное значение скорости воздуха |МОжет быть найдено по выражению v - 4 yd- А «. 1.11 S - . - Орт ц н Операцию деления чисел А и N уст ройство выполняет следующим рбразом при появлении сигнала 1 на инверсном выходе триггера 10 открывается ключ 5, и высокочастотные импульсы от триггера 13 поступают на вь1читающий вход реверсивного сче чика 3 и Т-вход двоичного счетчика Счет счетчиком 14 продолжается до тех .пор, пока в нем не будет зафиксировано число, равное числу N, записаннсшу в счетчике 15 тактовых им пульсов. При этом на выходе схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16 возникает сигнал , срабатывает одновибратор 17 и импульс с его выхода производит сброс счетчика 14, а также поступает на Т-вход счетчика 19 блока индикации. После этого цикл работы счетчика 14 повторяется. При этом частота импульсов на выходе одновиб ратора 17: -f N Отсчет реверсивного счётчика 3 продолжается до тех пор, пока на всех его выходах не появится сигнал О . При этомпоявляется сигнал О на выходе схемы ИЛИ 4, закрывается ключ 5 и прекращается отсчет счетчиков 3 и 14. Для обнулени реверсивного счетчика 3 на его вычитаетций вход необходимо подать количество импульсов частоты f, равное записанному в него ранее числу Такое же число импульсов поступает на Т-вход счетчика 14. Число импульсов, которое формируется од нов ибратором 17 за время работы реверсивного счётчика 3 в режиме вычитания, равно А. N т.е. после окончания операции Леления в счетчике 19 блока 18 индикации оказывается зафиксированным число, равное среднеинтегральнрму значению скорости воздуха за период измерения. Свечение индикаторов 21 продол жается до тех пор, пока сигнал от кнопки Результат 7 поступает на С-вход дешифратора 20. При отпускании кнопки Результат индикаторы 21 гаснут, а результат измерения продолжает храниться в счетчике 19 блока 18 индикации и при повторном нажатии кнопки 7 может быть вновь высвечен индикаторами 21. Поскольку цифровые индикаторы 21 являются ос новным источником энергопотребления схемы устройства, тем самЬм достигается экономия энергии, потребляемой от автономного источника питания. Для производства следзкяцего замера необходимо нажать кнопку пуск б, при этом работаустройства происходит аналогично описанному ранее Предлагаемое устройство позволит повысить оперативность и точйость измерения расходов воздуха в горных , выработках, а также снизит трудоемкость проведения газовых и дисперсионных съемок.

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА, содержащее датчик скорости воздуха выход которого соединен с первьм : входом первого ключа, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера интервала времени отсчв та, генератор тактовых импульсов, два одновибратора и блок индикации, состоящий из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика, дешифратора и цифровых индикаторов, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерения среднего значения скорости движения воздуха, в него введены генератор высокочастотных импульсов, реверсивный счетчик, схеh a ИЛИ, два ключа, двоичный счетчик счетчик тактовых импульсов, схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер вклюРезульчения и кнопки Пуск и тат , которые подключены соответственно к В- и R-входу триггера включения, выход которого соединен с D-входом. триггера интервала времени отсчета, а через первый одновибратор - с R-входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика, двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к второму входу второго ключа, первый вход которого соединен с прямым выходом триггера интервала времени отсчета, .а выход - со счетшл входом счетчика тактовых импульсов, выходы которого подключены к первым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которой соединены, с выходами двоичного счетчика, а выход через второй одновибратор - со счетным входом двоично-десятичного счетчика и с R-входом двоичного счетчика, счетным входом подключенного к выкоду третьего ключа и к вычитаю- . щему входу реверсивного счетчика, суммируххций вход которого соединен с ;выходом первого ключа, а выходы под1ключены к .входам схемы ИЛИ, выходом (соединённой с первьм входом третьего (ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов/а третий вход - к инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-вход дешифратора соединен с Л-входом триггера включения. . .