Переключатель пределов измерения Советский патент 1986 года по МПК G01L1/02 

Изобретение относи ся к технике измерений сил и механических напряжений и нред- назначено для использования в системах регулирования различных технологических процессов.

Целью изобретения является расширение области применения на малоинерционные пневмоизмерительные приборы.

На чертеже представлена принципиальная схема предложенного переключателя пределов измерения пневмоизмерительного прибора с пятью поддиапазонами измерения.

Переключатель содержит исполнительные элементы в виде управляемых ключей 1-5, посредством которых калиброванные резисторы 6-10 поддипазонов измерения подключены к измерителю 11 усилия. Линия 12 выхода измерителя усилия, являющаяся выходной линией устройства, связана со входами блока 13 и 14 индикаторов и управления. Последний снабжен двумя задатчи- ками 15 и 16 верхнего и нижнего пороговых давлений, подключенными выходами к одним разнополярным входам двух блоков 17 и 18 сравнения, другие разнополярные входы которых соединены с линией 12 выхода измерителя 11 усилия. Выходы блоков 17 и 18 сравнения соединены посредством элементов И 19-26 с соответствующими входами триггеров 27-30 с запоминанием, выходы которых связаны с управляющими входами соответствующих элементов ЗАПРЕТ 31-34, выходы триггеров 27-29 подключены к сигнальным входам соответствующих элементов ЗАПРЕТ 34-32. Вход элемента ЗАПРЕТ 31 соединен с линией питания. Выходы всех элементов ЗАПРЕТ 31-34 и триггера 30 связань соответствующими каналами 35-39 выхода узла управления с управляющими входами ключей 1-5 измерителя 11 усилия, блока 13 индикаторов и одними входами соответствующих элементов И 19-26. Вторые входы элементов И 19-22 соединены с линией выхода блока 17 сравнения, а элементов И 23-26 - с линией выхода блока 18 сравнения. В линиях связи каналов 35-39 выхода узла 14 управления с соответствуюил,ими входами элементов И 19-25 установлены управляемые ключи 40-43, управляющие входы которых соединены с выходами блоков 17 и 18 сравнения посредством элемента ИЛИ 44. Измеритель 11 усилия выполнен с использованием блока 45 сравнения, включенного с помощью резистора 46, усилителя 47 мощности и соответствующих делителей 48-6, 48- 7-48-10 в канале отрицательной камеры 49 блока 45 сравнения, по схеме усилителя. Давление питания подается через резистор 46 к блоку 45 сравнения, выход которого через усилитель 47 мощности связан с линией 12 выхода измерителя И усилия и посредством соотвествующих делителей - с камерой отрицательной обратной связи элемента 45 сравнения. К жесткому центру 50 мембранного элемента блока 45 сравнения подключена линия 51 измеряемого усилия F. Блок 13 индикаторов представляет собой пять шкал 52-56 отсчета поддиапазонов измерения О-Fi...O-FS, показывающую стрелку 57, механически связанную с линией 12 выхода устройства, и соответствующие каждой из щкал 52-56 отсчета индикаторы 58-62.

Работа переключателя пределов измерения заключается в последовательном подключении к измерителю 11 усилия ключами 1-5 калиброванных резисторов 6-10 при зашкаливании давления в линии 12 вы5 хода измерителя 11 усилия. При нормальной работе переключателя в одном из каналов 35-39 выхода узла 14 управления всегда присутствует сигнал, который исчезает в нем и одновременно появляется в очередном канале даже при кратковременном по0 явлении сигнала в линиях выхода блоков 17 или 18 сравнения. Предельное значение входного измеряемого усилия FS разделяют на пять одинаковых или разных поддиапазонов О-FI, i 1, 2-5. Размах шкалы

j каждого поддиапазона устанавливают с помощью соответствующих калиброванных резисторов 6-10 поддиапазонов измерения. Узел 14 управления предназначен для управления ключами 1-5-калиброванных резисторов 6-10 поддиапазонов измерения изме0 рителя 11 усилия, а также управления индикаторами 58-62 блока 13 индикаторов. При возникновении сигнала в линии выхода блока 17 сравнения сигнал в одном из каналов выхода узла 14 управления переключается в очередной канал в прямом на5 правлении (направление в сторону последнего канала 39 выхода), а при появлении сигнала на выходе блока 18 сравнения переключение сигнала происходит в обратном направлении (направление в сторону первого канала 35 выхода). При поступ0 лении от блока 17 сравнения сигнала на один из входов соответствующего триггера 27-30 на его выходе формируется сигнал, который запоминается при исчезновении входного сигнала и устраняется даже при кратковременном появлении сигнала от блока 18 сравнения на другом входе этого триггера. При включении переключателя пределов измерения в первом канале 35 выхода узла 14 управления возникает сигнал, который в блоке 45 сравнения измерителя

0 11 усилия соединяет отрицательную камеру 49 с калиброванным резистором 6 первого поддиапазона измерения. В блоке 13 индикаторов загорелся индикатор 58, в узле 14 управления выход блока 17 сравнения через элемент И 19 соединяется с соответствую5 щим входом триггера 27. Переключатель работает на первом поддиапазоне измерения О-FI, и показания стрелки 57 следует отсчитывать по первой шкале 52.

Работа переключателя пределов измерения в прямом и обратном направлениях при переключении сигнала с канала 35 выхода на канал 36 и обратно.

Переключение сигнала в первом случае происходит при превышении давления в линии 12 выхода верхнего порогового давления 0,1 МПа, установленного задатчиком 15. В линии выхода блока 17 сравнения возникает сигнал и связи каналов 35-38 выхода с соответствующими входами элементов И 19-25 и разъединяются разомкнувшимися ключами 40-43. При этом сигнал канала 35 выхода отсекается в емкости линии лишь одного входа элемента И 19, поэтому связь блока 17 сравнения с триггером 27 через замкнутый элемент И 19 сохраняется. Сигнал с выхода триггера 27 посредством разомкнувшегося элемента 31 ЗАПРЕТ 31 устраняет сигнал в канале 35 выхода и одновременно через элемент ЗАПРЕТ 32 формирует его в канале 36 выхода. Этот сигнал в блоке 45 сравнения измерителя 11 усилия посредством ключа 2 соединяет отрицательную камеру 49 с калиброванным резистором 7 второго поддиапазона измерения. В блоке 13 индикаторов загорается индикатор 59. Давление в линии 12 выхода снижается. Переключатель работает на втором поддиапазоне измерения О-Eg и показания стрелки 57 следует отсчитывать по шкале 53. При наличии даже кратковременного сигнала в линии выхода блока 17 сравнения ложного переключения сигнала в линии выхода блока 17 сравнения ложного переключения сигнала с канала 36 выхода в прямом направлении не происходит потому, что связь линии выхода блока 17 сравнения с одним из входов триггера 28 разъединена разомкнувшимся ключом 41. При исчезновении сигнала в линии выхода блока 17 сравнения сигнал в канале 36 выхода замкнутым элементом И 20 связывает один из входов триггера 27 с линией выхода блока 17 сравнения и замкнутым элементом И 23 другой вход триггера 27 - с линией выхода блока 18 сравнения. В случае повторного возникновения сигнала в линии выхода блока 17 сравнения переключатель оказывается подготовленным к переключению сигнала в каналах выхода в прямом направлении, т. е. устранению сигнала в канале 36 выхода, формированию его в канале 37 и переводу устройства на работу в третьем поддиапазоне измерения О-ЕЗ. В случае появления сигнала в линии выхода блока 18 сравнения устройство оказывается подготовленным к работе в обратном направлении, т. е. устранению сигнала в канале 36 выхода, формированию его в канале 35 и переводу переключателя снова на первый поддиапазон измерения. Переключение сигнала в обратном направлении с канала 36 выхода на канал 35 происходит при снижении давления в линии 12 выхода до нижнего

порогового давления 0,02 МПа, установленного задатчиком 16. Возникший в линии выхода блока 18 сравнения сигнал также разъединяет связи каналов 35-38 выхода с соответствуюш,ими входами элементов И 19- 25 посредством разомкнувшихся ключей 40- 43. При этом сигнал канала 36 выхода отсекается в емкости линии лишь одного входа элемента И 23, поэтому связь блока 18 сравнения с триггером 27 сохраняется через

0 замкнутый элемент И 23. Исчезнувший в линии выхода триггера 27 сигнал устраняет сигнал в канале 36 выхода и формирует через размыкаюшийся элемент ЗАПРЕТ 31 сигнал в канале 35 выхода, который выполняет описанные действия в измерителе 11

5 усилия, блоке 13 индикаторов и узле 14 управления, необходимые для работы устройства в первом поддиапазоне измерения усилия.

Давление в линии 12 выхода повышается.

Q При появлении даже кратковременного сигнала в линии выхода блока 18 сравнения ложного переключения сигнала с канала 36 выхода в обратном направлении не происходит в связи с тем, что связь выхода блока 18 сравнения со входами триггеров,

5 кроме триггера 27, разъединена разомкнутыми ключами 40-43. При исчезновении сигнала в линии выхода блока 18 сравнения сигнал в канале 35 выхода связывают замкнутым элементом И 19 и один из входов триггера 27 с линией выхода блока 17 срав0 нения, и при появлении сигнала в линии выхода этого блока устройство оказывается подготовленным к работе в прямом направлении, т. е. устранению сигнала в канале 35 выхода, одновременному формированию его в канале 36 и переводу устрой5 ства на работе во втором поддиапазоне измерения усилия.

Предложенное техническое решение обеспечивает расширенную область использования переключателя пределов измерения и гю0 зволяет, в частности, применять его в малоинерционных объектах измерения. Это обеспечивается тем, что в линиях каналов выхода узла 14 управления с элементами И 19-26 отсутствуют сопротивления и при появлении в линиях выхода блоков 17 и 18

5 сравнения даже кратковременных сигналов с большой частотой возникновения, емкости линий соответствуюших входов элементов И 19-26 беспрепятственно наполняются воздухом сигнала канала выхода до давления срабатывания элементов и опорожняются до

0 давления их отпускания. Вместе с этим данное техническое решение увеличивает надежность работы переключателя тем. что разрушение связей каналов выхода узла 14 управления с входами элементов И 19-26 во время присутствия сигнала в линиях выхода блоков 17 и 18 сравнения устраняет всякую возможность ложного переключения сигналов в каналах выхода узла 14 управле5

ния, что позволяет при использовании переключателя в составе систем регулирования различных технологических процессов устранять аварийные ситуации, повышая этим производительность оборудования и получая экономию сырья.

Формула изобретения

Переключатель пределов измере}|ия, содержащий управляемые к;1ючи и резисторы, включенные попарно последовательно между общей выходной и раздельными входными линиями переключателя, узел управления с двумя блоками сравнения, первые входы которых соединены с общей входной линией, вторые входы - с выходами задатчиков верхнего и нижнего пороговых давлений соответственно, а выход1з1 - с первыми входами соответствующих групп элементов И,

триггерами, входы каждого из которых подключены к выходам двух соответствующих элементов И, относящихся к разным группам, элементами ЗАПРЕТ, управляющие и сигнальные входы которых соединены с выходами соответствующих триггеров, а выходы - с управ;1яющимк входами соответствующих управляемых ключей, и индикаторов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения на малоинерционные пневмоизмерительные приборы, в узел управления введены дополнительные управляемые ключи и элемент ИЛИ, причем дополнительные управляемые ключи включены в линии связи выходов элементов ЗАПРЕТ с вторыми входами соответствующих элементов И, а их управляющие входы через элемент ИЛИ соединены с выходами блоков сравнения.