Устройство для измерения давления и температуры Советский патент 1987 года по МПК G01L11/00 G01L7/00 

11

Изобретение относится к технике измерения давления и температуры с помощью частотных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления в условиях воздействия переменной температуры.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема адаптивного формирователя интервалов счета; на фиг.З - временная диаграмма сигналов управления в устройстве.

Устройство содержит высокочастотные датчик.1 температуры и датчик 2 давления, формирователи 3 и 4 интервала счета, схемы 5 и 6 выделения переднего фронта (СВГТФ), двоичные счетчики 7 и 8 с начальной установкой кода, схемы 9 и 10 выделения заднего фронта (СВЗФ), программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ) 11 и 12, схемы. 13-16 задержки импульсов, регистры 17-19, дешифраторы 20 и 21, цифровые индикаторы 22 и 23 и шины 24 для передачи кода коррекции с регистра 18 на формировател 4, Практически устройство имеет два схожих по функционированию блока; блок измерения температуры (БТ/ Hei элементах 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 14, 17, 18, 20 м 22 и блок измерения давления (БД) на элементах 2, 4, 6, 8, 10, 12, 15, 16, 19, 21 и 23.

Код N т задается путем подклю- 35 чения перемычками входов счетчика 7 к цепям питания (при поверке устройства). За счет выполнения . указанных вьше соотношений на выходах счетчика 7 формируется код N.

..H

Устройство работает.следующим образом.

По сигналу С, в ВТ формируется интервал счета (сигнал U)) по переднему фронту которого сигналом С обеспечивается запись начального кода 40 N в счетчик 7 и разрешается по вхо- ду V,, счет импульсов частоты f , по- Этот код является адресом ячейки даваемых на счетный вход Т счетчика ™ЗУ 11, в котором хранится соответ- 7. Значение кода N, выбирается таким ствующее данному значению кода N образом, чтобы при минимальных значе- 45 значение измеряемой температуры Ти. ниях частот f, и f, к концу интерва- , ППЗУ 1 1 должно быть ла и, счетчик 7 заполнился и обнулил- | « емкости счетчика 7; ся. При других значениях f, и f к концу интервала U на выходах счетчи ка 7 будет сформирован код N, одно- 50 значно зависящий от температуры:

N N -N, Я мин

В данном случае достаточно N 2048.

N.-f, Ь ,

(1)

где К - число импульсов частоты „

в интервале U .

Значение К . задается с помощью формирователя 3 и должно соответствовать условию

л

Эояин

(2)

Af

3«лин

. 1(TJ

где fj - номинальное значение частоты, подаваемой на. вход формирователя 3;

минимальное изменение частоты f при изменении температуры Ту на величину лТд; термоэависящая выходная частота датчика 1; - известная функция связи частоты f т и измеряемой температуры Т„.

При использовании RC-генера-торного датчика температуры для формирования частоты f может быть использован, например, RC-генаратор на дифференциальном усилителе. Частота f. испольI(TU)

зуется при формировании интервала счета t

К

Число разрядов счетчика 7 должно удовлетворять vcлoвикl

п , log (N... -N ).

2 ЛЛМ Тмин

При т. и N 380 достаточно I .

Значение кода N, , записываемое в счетчик 7, ДО.ПЖНО быть

N ,, .

В данном случае N 2048-38-0 1668.

Код N т задается путем подклю- 35 чения перемычками входов счетчика 7 к цепям питания (при поверке устройства). За счет выполнения . указанных вьше соотношений на выходах счетчика 7 формируется код N.

40 Этот код является адресом ячейки ™ЗУ 11, в котором хранится соответ- ствующее данному значению кода N 45 значение измеряемой температуры Ти. , ППЗУ 1 1 должно быть | « емкости счетчика 7; 50

..H

код являетс в котором данному зн измеряемой , ППЗУ емкости с

Этот код является адресом ячейк ЗУ 11, в котором хранится соотве твующее данному значению кода N начение измеряемой температуры Ти , ППЗУ 1 1 должно быть « емкости счетчика 7;

N N -N, Я мин

В данном случае достаточно N 2048.

Разрядность ячеек ППЗУ 11 должна удовлетворять условию

f;am« -Hog N

&Т

д

2 К маис

(3)

где Т

и д Т ч - максимальное знаг10 ЮКС и

чение и требуемая

дискретность измерения температуры; максимальное значение кода коррекции , подав аемо го по шинам 24 в формирователь At

, ,1 С и но .

ППЗУ 11 должно ,

разрядов регистра

ijoanf

% е

(4)

Число двоичных разрядов регистра 18 равно

к SI KMOKC . (5)

Число десятичных разрядов индикатора 22 равно

п 1р IJASSC. дТ

(6)

Информация из ячейки с адресом N считьшается ППЗУ по сигналу С, формируемому СВЭФ 9, заносится в регистр 17 (двоично десятичный код температуры) и в регистр 1.8 (двоичный код коррекции N) по сигналу С, задержанному относительно сигнала С j на время выборки информации из ППЗУ 11. Затем с небольшой задержкой (2- 5)-10 с относительно сигнала С формируется сигнал С. в схеме 14 задержки для повторного запуска формирователя 3 интервала и цикл измерения температуры повторяется.

Записанное в регистр 17 значение кода измеряемой температуры. преобразуется в код индикатора 22 с помощью дешифратора 20, а индикация измеренной температуры сохраняется до .конца следующего цикла измерения.

Цикл измерения температуры имеет длительность

, Ь +t +t f ЦТ з«н.

+t.

(7)

где

t - время считывания информации из ППЗУ 11; ,о,ц время занесения информации

в регистры 17 и 18; t - время задержки схемы 14

задержки.

Формирователь 3 выполнен в виде двоичного счетчика с установкой в нулевое состояние сигналом Сх. С мо

мента установки в нулевое состояние на вь ходе К счетчика формируется высокий уровень сигнала U на время

v

t -- , где К - вес инверсного вы; . 4

|хода К счетчика. В данном случае,

при К 1024 используется старший разряд 11 разрядного счетчика 3.

Отличие БД от БТ - в формирователе 4 с внешним управлением и в числовых значениях параметров.

Адативный формирователь 4 интервалов счета содержит двоичный счетчик 25 и цифровой компаратор 26. На счетный вход Т счетчика 25 подается частота f, с датчика 2, а на вход установки в нулевое состояние - сигнал Cg. Длительность формируемого интервала t, (сигнал Uj ) равна

(8)

25

30

35

40

/де N - значение кода коррекции в

шинах 24; N - постоянный код ,в старших

разрядах числа А; f, - зависящая от дестабилизирующих факторов частота опорного сигнала датчика 2 (фиг. 1)..

При достижении равенства кодов А и В сигнал и 2 переходит в нулевое состояние, блокируя счет счетчиком 25 и завершая формирование интервала tj .: Повторный запуск формирователя обеспечивается по сигналу С.. При изменении кода N, снимаемого с регистра 18,изменяется интервал t в соответствии с формулой (8).

Форм ул а изобретения

1. Устройство для измерения давления и температуры, содержащее дат45 чик температуры, подключенный своим первым выходом к первому преобразователю сигнала в код, датчик давления , подключенный своим первым выходом к второму преобразователю сигна50 ла в код, и первое перепрограммируемое запоминающее устройство, о т- ;личающе е ся тем, что, с целью повьш ения точности измерения давлений в условиях воздействия пе55 ременной температуры, в нем датчики давления и температуры выполнены дифференциальными, а первый и второй преобразователи сигнала в код - в виде первого и второго двоичных

51

счетчиков с начальной., установкой кода, и в устройство дополнительно введены второе перепрограммируемое запоминающее устройство, первый и второй формирователи интервалов сче- та, первая и вторая схемы выделения переднего фронта импульса, первая и вторая схемы вьщеления заднего фронта импульса, первая, втораяj третья и четвертая схемы задержки им- пульса, первый, второй и третий регистры, первый и второй дешифраторы с индикаторами, при этом выходы первого и второго двоичных счетчиков соединены соответственно с входами первого и второго перепрограммируемых запоминающих устройств, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго регистров соединенных своими выходами соответ- ственно.с первым и вторым дешифраторами, причем вторые выходы датчиков температуры и давления соединены с первыми входами соответственно первого и второго формирователей интер- вала счета, выходы которых подклю- чены к первым входам соответственно первого и второго двоичных счетчиков к входам соответственно первой и второй схем выделения переднего фрон та импульса и к входам соответственно первой и второй схем выделения заднего фронта импульса, причем выходы первой и второй схем выделения

NH

9;6 .

переднего фронта импульса соединены соответственно с вторыми управляющими входами двоичных счетчиков, а выхода первой и второй схем выделения заднего фронта импульса соединены соответственно с управляющими входами первого и второго перепрограммируемых запоминающих устройств и первой и второй схем задержки импульса, вы- ход1)1 которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго регистров и с входами соответственно третьей и четвертой схем задержки импульса, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго формирователей интервалов счета, причем выход первой схемы задержки импульса соединен с вторым входом третьего регистра, первый вход которого подключен к выходу первого перепрограммируемого запоминающего устройства, а выход - к третьему входу второго формировд- теля интервалов счета,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй формирователь интервалов счета выполнен в виде счетчика, на счетньй вход которого подключен второй выход датчика давления, а выход соединен с первым входом цифрового компаратора, к второму входу которого подключен выход третьего регистра.

Физ. 2

Редактор А.Ревин

Составитель А.Зосимов Техред А.Кравчук

Заказ 3272/36 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений ,и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З

Корректор Е.Рошко