Устройство искрозащиты дифманометрического расходомера Советский патент 1987 года по МПК E21F9/00 H02H7/26 

знакопеременных импульсов и пропорциональное преобразование выходного сигнала взрывозащищенной цепи. Использование данного устройства ис1

Изобретение относится к электроизмерительной технике а именно к устройствам искрозащиты, и может быть использовано для функционального преобразования выходного сигнала электрических дифманометров (датчиков разности давления), устанавливаемых во взрывоопасной зоне для измерения расхода ряда технологических параметров через перепад давления на сужающем устройстве.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования корнеизвлекаю- щей характеристики и повышения точности.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство искрозащиты дифмано- метрическо1 о расходомера содержит включенный на входе блок 1 искрозащиты на стабилитронах, двухвходовой фильтр 2 нижних частот, широтно-им- пульсный модулятор 3, формирующий двухполярные прямоугольные импульсы, импульсный дифференцирующий трансформатор 4, импульсно-аналоговьй преобразователь 5, а также нелинейное звено 6, которое включает в себя второй фильтр 7 нижних частот, первый 8 и второй 9 однополупериодные инвертирующие выпрямители, калодый из которых выполнен на операционном усилителе, охваченном диодно-резистивной отрицательной обратной связью.

I

Широтно-импульсньш модулятор выполнен по схеме управляемого автогенератора и содержит инвертирующий триггер 10 с гистерезисной характеристикой, замкнутый инерционной отрицательной обратной связью, представляющей собой многозвенный RC- фильтр 11.

Устройство искрозащиты работает следующим образом.

ключает необходимость применения дополнительного прецизионног о блока для извлечения квадратного корня. 1 ил.

На вход блока 1 искрозащиты подается информативный сигнал в виде унифицированного сигнала постоянного тока с выхода дифманометра, находящегося во взрывоопасной зоне.

Снимаемое с блока 11 искрозащиты напряжение Ug, , пропорциональное по амплитуде выходному сигналу I дифманометра, поступает далее на фильтр

2 нижних частот. С помощью фильтра 2 осуществляется подавление помех, которые могут наводиться в линии дистанционной связи датчика с устройством искрозащиты, а также демпфированйе технологических пульсаций измеряемого параметра. На второй вход указанного фильтра подается сигнал Z, снимаемый с выхода однополупериод- ного инвертирующего выпрямителя 9.

Выходной сигнал.фильтра 2 в виде напряжения Ucp подается на иГиротно-им- пульсный модулятор 3, который преобразует этот сигнал в пропорциональное изменение (приращение) длительности двухполярных прямоугольных импульсов.

Далее последовательность указанных импульсов поступает на первичную обмотку трансформатора 4, с вторичной

обмотки которого снимаются уже продифференцированные импульсы от переднего и заднего фронтов выходных импульсов широтно-импульсного модулятора. Этим самым достигается блокирование прохождения балластного напряжения промышленной частоты через данный трансформатор на вход блока 1 искрозащиты со стороны импульсно- аналогового преобразователя 5, т.е.

со стороны нагрузки, подключаемой, к выходу устройства искрозащиты. С помощью элемента 5 осуществляется преобразование знакопеременных импульсов, снимаемых с вторичной обмотки дифференцирующего трансформатора 4, в выходной сигнал постоянно

го тока, пропорциональный по

и

PI

ампли- формитуде величи1 е напряжения руемого фильтром 2.

Последовательно соединенные одно- полупериодные выпрямители 8 и 9, работающие в инвертирующем режиме как идеальные диоды, блокируют прохождение входных сигналов с положительной полярностью (со знаком плюс относительно общей потенциальной шины). Поэтому на выходе однополупериодно- го инвертирующего выпрямителя 8,подключенного непосредственно к выходу триггера 10 с гистерезисной характеристикой (операционного усилителя с положительной обратной связью) широт но-импульсного модулятора 3, формируются однополярные импульсы V со знаком плюс. Эти импульсы являют- ,ся запирающими для второго однопо- лупериодного инвертирующего выпрямителя 9, на который с фильтра 7 нижних частот подается напряжение U с амплитудой, пропорциональной средней составляющей двухполярного сигнала Q, формируемого широтно-импульс ным модулятором 3,

Так как в прямом канале широтно- импульсного модулятора 3 установлен инвертирующий триггер 10, то с ростом амплитуды его входного сигнала и,р увеличивается длительность отрицательных импульсов.

В соответствии с этим выходной сигнал фильтра 7 изменяется по ал-, горитму

5

Из

дует.

начальное значение коэффициента заполнения как поло- Лмтельных, так и отрицательных импульсов широтно-импульсного модулятора, равное 0,5;

нормирующий параметр широтно-импульсного модулятора, средняя составляющая одно- полярных импульсов Z, поступающих на фильтр 2 с выхода второго однополупериодно- го инвертирующего выпрямителя 9.

вьниеприведенных выражений слечто

q Z 20

25

С учетоу вьш1еизложенного имеет место следующее равенство:

Pf T P/ Pt

(-1сЛ),

где ci

i.

Из

- статический коэффициент передачи фильтра 2 по цепи сигнала Z. последнего выражения следует,

что

«.ос (-Г) . (1-Г-)

Ug,

Ot- nOC т

1-,

t рх

t

- - коэффициент заполнения

положительных импульсов.

9.

.РСгг -О,

де

. t

Т статический коэффициент передачи фильтра 7, соответственно длительности отрицательных и положительных импульсов широтно-импульсного модулятора 3j

цериод следования импульсов j

3 -рдкоэффициент заполнения (от-

носительная скважность) отрицательных импульсов. В свою очередь коэффициент заполнения отрицательных импульсов широт- но-импульсного модулятора будет изме- няться в соответствии с выражением

у (U Y)U

not

.

Q

коэффициент передачи контура дополнительной положительной обратной связи широтно-импульсного модулятора, образованного за счет введения в схему нелинейного звена 6.

В общем виде выходной сигнал шитно-импульсного модулятора 3, т.е. ходной сигнал искробезопасной цепи тройства, характеризуется парамет- 4Т

Из последнего выражения следует,

(2F-i)ri-c.(,. ()

u&i

Если в этом уравнении принять условие, при котором вьшеуказанный контур дополнительной положительной обратной связи имеет коэффициент Л,„д 2, ТО оно может быть приведено к виду

()2 На.

Так как (If- l) ()2 то при

выполнении вьшеуказанного условия получают следующие зависимости, характеризующие работу элементов всей искробезопасной части устройства:

Из выражения для Г и Т следует, что величина приращения й коэффициента заполнения выходных импульсов широтно-импульсного модулятора прямо пропорциональна корню . квадратному из входного сигнала

-,

В связи с тем, что с помощью элемента 5 схемы осуществляется пропорциональное преобразование выходного сигнала взрывозащищенной цепи, то окончательно получим

,

где у - выходной сигнал устройства

искрозащиты дифманометричес- кого расходомера, с(п - общий коэффициент нормирования и согласования сигналов. Данное техническое решение является достаточно простым, расщиряет функциональные возможности, а также исг ключает необходимость применения дополнительного прецизионного блока для извлечения квадратного корня.

Формула изобретения

Устройство искрозащиты дифмано- метрического расходомера, содержащее последовательно, соединенные блок искрозащиты, первьй фильтр нижних частот, широтно-импульсный модулятор, импульсный дифференцирующий трансформатор и импульсно-аналого- вый преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

путем обеспечения формирования кор- неизвлекающей характеристики и повышения точности, в него введено нелинейное звено, а первьш фильтр нижних частот выполнен двухвходовым, причем нелинейное звено, включенное между выходом широтно-импульсного модулятора и вторым входом первого фильтра нижних частот, выполнено в, виде второго фильтра нижних частот и двух однополупериодных инвертирующих выпрямителей, каждый из которых выполнен на операционном усилителе с диод- но-резистивной обратной связью, при этом входы второго фильтра нижних частот и первого однополупериодного инвертирующего выпрямителя служат входами нелинейного звена, а их выходы соответственно подключены к первому и второму входам второго од-

нополупериодного инвертирующего выпрямителя, выход которого является выходом нелинейного звена.

Составитель Т.Щеголькова Редактор М.Бандура Техред А.Кравчук Корректор Й.Эрдейи

Заказ 6126/32 Тираж 429Подписное

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