Устройство для дистанционного считывания показаний манометров Советский патент 1988 года по МПК G01D5/26 

(Л

оа

Од

оо

О)

оо

00

9м(

1

Изобретение относится к автоматике и контрольно-измерительной технике и может найти применение для дистанционного измерения давления газа в замкнутых объемах, для контроля дебита нефтяньш и газовых скважин, в нефтеналивных судах для измерения давления в танках, а та:кже может быт использовано в автоматизированных сис темах управления в качестве цифрового датчика давления, в качестве преобразователя информации при документированной записи, например на цифропечатающее устройство, величин давления газа или жидкости.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства за счет отказа от множильного световода и повьшение точности преобразования за счет увеличения количества уровней дискретизации и устранения нагрузки на ось стрелки-указателя, манометра.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг.З -т схема расположения световодов на стрелке и стекле манометра,

Устройство для дистанционного считывания показаний манометров содержит манометр 1 со стрелкой 2 све-- тодиоды Зо, 3.2,.. . З.п, З.п+15 зак1

репленные в.кольцевой оправе 4, гибкий световод 5, дешифратор 6, реверсивный счетчик 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, триггеры 10- 12, элементы 2И 13-18s элементы ИЛИ i9 и 20, счетчик 21, элементы 22 и 23 задержки, фотодиод.24, усипи- тель формироват.ль 25 импульсов, причем входной конец гибкого световода 5 закреплен на стрелке 2 манометра, а выходной оптически связан с фотодиодом 24, подключенным к входу усилителя-формирователя 25 импульсов. Светодиоды 3.1, 3.2, ..., З.п+1 расположены в оправе 4 с одинаковым интервалом, если шкала манометра разномерная, вокруг шкалы таким образом что выходное излучение их направлено в торец световода 5. Если шкала неравномерная, то интервалы между све- тодиодами устанавливаются в соответствии с делениями шкалы. При этом расстояние между выходными окнами светодиодов и входным торЦом световода 5, диаграмма направленности светодиодов и коэффициент усиления уси

68638. 2

лителя-формирователя 25 импульсов выбираются такими, чтобь при положении стрелки 2, когда ее средняя про- с дольная линия проходит между свето- диода1 1И, световой сигнал был достаточен для формирования импульса в усилителе-формирователе 25. Входные концы светодиодов 3. Г. 3,2,... . ,3.п+1

10 подсоединены к соответствующим выхо-: дам дешифратора 6.

Выход генератора 8 импульсов подсоединен к входу делителя 9 частоты и к первым входам элементов 2И 13

IF и 14. Выход делителя 9 подсоединен к пусковому входу триггера 10, к стоповому входу триггера Пик входу сброса в нулевое положение счетчика 21. Выход триггера 10 подсоединен

20 к второму входу.элемента 2И 13 и первому входу элемента 2И 15. Выход элемента 2И 13 подсоединен к суммирующему входу реверсивного счетчика 7 и параллельно через элемент ИЛИ 19 - к .

25 стробирующему входу дешифратора 6, а также через элемент задержки 22 - к второму входу элемента 2И 15, выход которого череэ элемент ИЛИ 20 подсоединен к входу счетчика 21.

30 Выход усилителя-формирователя 25 импульсов подсоединен к первым входам элементов 2И 1.7 и 18. Выход элемента 2И 17 подсоединен к стоповому входу триггера-10, к входу сброса реверсив

35 ного счетчика в нулевое положение и через элемент задержки 23 - к первому входу триггера 12, один выход которого подсо.единен к второму входу элемента 2И 17, а другой - к второ40 му входу элемента 2И 18 и второму входу элемента 2И 14, выход которого подсоединен к выч1-ггающему входу реверсивного счетчика, через элемент ИЛИ 9 - к стробирующему входу де45 шифратора 6 и к первому входу элемента 2И 16. Выход элемента 2И 18 , подсоединен к пусковому входу 1 риг- гера11, выход которого подсоединен к второму входу элемента 2И б, вы50 ход которого через элемент ИЛИ 20 подсоединен к входу счетчика 21. Вы-, ходы реверсивного счетчика 7 подсо- еджгены к управляющим входа1 5 дешифратора 6. Выход нулевого состояния

55 реверсивного счетчика 7 подсоединен к BTOpoi y входу триггера 12.

Устройство работает следующим об- аазом.

Пусть стрелка 2 манометра нахо- дится в положении-, когда ее средняя линия проходит между светодиодами 3.4 и 3.5. С генератора 8 иьтульсы поступают на первые входы элементов 2И 13 и 14, но дальше они не прохо- дят, пока с выхода -делителя 9 частоты, не поступит пусковой импульс (или импульс опроса), который переключит триггер 10 в положение, при котором он откроет элементы 2И 13 и 15. Им-- пульс опроса переключит триггер 11 в положение Стоп, а счетчик 21. сбросит в нулевое положение. В ре- зультате с выхода элемента 2И 13 первый импульс поступит на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, через элемент ИЛИ 19 - на стробирующий вход дешифратора 6, через элемент 22 задержки, элемент 2И 15 и элемент ИЛИ 20 - на вход счетчика 21.

Под действием стробирующего им пульса с первой шины блока 6 поступит электрический импульс на первьй светодиод 3.1. Затем по заднему фронту импульса, поступившего на суммирующий вход реверсивного счетчика 7, произойдет его переключение и подготовится для возбуждения вторая ши- на блока 6. Таким путем на вход счетчика 7 и с некоторой задержкой t, на вход счетчика 21 поступит три импульса, так как на вход световода 5 световые импульсы поступать не бу- дут. С приходом четвертого импульса с выхода усилителя-формирователя поступит импульс на первые входы элементов 2И 17 и 18, поскольку со свёт диода 3.4 поступит световой сигнал на вход световода 5. На втором входе элемента 2И 17 присутствует высокое напряжение, поданное с триггера 12, поэтому с выхода элемента 17 поступит импульс на стоповый вход тригге- ра 10, на вход сброса реверсивного счетчика 7 для сброса его в нулевое положение и через элемент 23 задержки, обеспечивающий задержку t, пока не закончится импульс нулевого со стояния реверсивного счетчика, на вход триггера 12. Четвертый импульс на вход элемента 2И 15 и далее на вход счетчика 21 не придет благодаря его задержке в элементе 22.

: Таким образом, с появлением перво го светового импульса на выходе светвода 5 поочередное возбуждение свето диодов 3.1,...,3.п, З.п+1 в прямом

направлении прекратится, реверсивный счетчик 7 сбрасывается в нуль, п поочередное возбуждение светодиодов 3.1,...,З.п, З.п+1 начинается в обратном направлении, т.е. начиная с .последнего светодиода 3.п+1. В этом случае импульсы на стробирующий вход дешифратора 6 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 7 будут поступать с выхода элемента 2И 14. Одновременно эти импульсы будут подаваться на первый вход элемента 2И 16, однако на втором его входе высокое напряжение отсутствует, поскольку триггер П находится в положении Стоп.

Возбуждение светодиодов в обратном направлении без счета импульсов будет происходить до тех пор, пока не возбудится светодиод 3.5, В ре-- зультате световой импульс поступит на вход световода 5 и после усиления и формирования пройдет через элемент 2И. 18 и переключит триггер 11 в положение Пуск. Элемент 2И 16 откроется. П..ере ключение триггера 11 производится rio заднему фронту импульса, поэтому к моменту открытия элемента 2И 16-импульс на его первом входе окончится и в счетчик 21 он не поступит.. Остальные импульсы до прихода реверсивного счетчика 7 в нулевое состояние будут поступать в счетчик 21. Для выбранного примера их будет четыре.При переключении реверсив- ного счетчика 7 в положение О с его выхода нулевого состояния поступит импульс, который переключит триггер 12 в положение Стоп. В результате цикл кодирования закончится и в счетчике 21 будет записано число 7

Аналогичным образом можно просле- . дить и убедиться, что когда средняя линия стрелки 2 будет проходить чере середину светодиода, например свето- диода 3.4, то в счетчике 7 будет записано число 6, как сумма двух слагаемых 3 + 3, .которая получена при опросе в прямом и обратном нап-- равлениях. Есци стрелка 2 манометра будет стоять в нулевом положении, т.е. напротив светодиода 3.1, то первый же импульс,.поступивший с выхода элемента 2И 13, пройдет на стробирующий вход дешифратора 6, далее возбудит светодиод 3.1, пройдет на выход усилителя-формирователя 25, на вход элемента 2И 17. В результате триггер 10 возвратится в положение Стоп,

реверсивнь Й счетчик после переключе- снова переключитния в положение 1

ся в положение О, а благодаря элементу 22 задержки первый импульс в счетчик 21 не поступит - он будет показывать состояние О.

Для исключения нагрузки на ось 26 стрелки 2 (фиг.З) световод 5 разделен на две части 5.1 и 5.2. Первая его часть 5.1 закреплена (приклеена) снизу стрелки 2, выходной конец ее изогнут и выведен через отверстия в корпусе стрелки, выполненные возле пор.

10 8638в

счетчик, делитель частоты импульсов, два триггера, пять элементов 2И и два элемента ИЛИ, причем светодиоды блока развертки установлены в сверлениях кольцевой оправы, выход генератора импулнсов подсоединен к входу делителя частоты и к первым входам первого и второго элементов . 2И, выход делителя частоты подсоединен к пусковому входу.первого триггера, к- входу Останов второго триггера и к входу Сброс счетчика в нулевое по

Изобретение может найти приме- .нение доя дистанционного измерения давления газа в замкнутых объемах, для контроля дебита нефтяных и газовых скважин, а также в автоматизированных системах управления в качестве цифрового датчика давления и в качестве преобразователя информации при документальной записи. Устройство для дистанционного считывания показаний манометров содержит манометр 1 со стрелкой 2, светодиоды 3.1, 3.2, ..., З.п, З.п+1, кольцевую оправу 4, гибкий световод 5, дешифратор 6, реверсивный счетчик 7, генератор 8 импульсов, делитель 9 частоты, триггеры Ю-12, элементы 2И 13-18, элементы ИЛИ 19 и 20, счетчик 21, элементы 22 и 23 задержки, фотодиод 24, усилитель-формирователь 25 импульсов. Устройство имеет высокую точность преобразования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с

1садочной втулки 27, в направлении к защитному стеклу 28. Для центровки выходного конца световода 5.1 по оси 26 на выступающую часть втулки 27 посажена втулка 29. Вторая часть све товода 5.2 закреплена на защитном стекле 28, входной конец ее изогнут и вставлен в отверстие, выполненное в стекле.

В предлагаемом устройстве количество уровней дискретизации при счи- ть шании показаний в два раза больше, чем количество элементов дискретизации - светодиодов. Это повышает точность преобразования при меньвшх ап- Г1арату|)ных затратах.

Таким образом, за счет устранения нагрузки на ось стре,пки-указателя манометра и увеличения количества уровней дискретизагдии, в предлагаемом устройстве достигнуто повьшение ности.преобразования измеряемой вели при относительном упрощении кон струки ии устройства.

Формула изобретения

I. Устройство для дистанционного считывания показаний манометровj содержащее блок дискретной световой развертки, состоящий из дешифратора и подключенных к его выходам свёто- даодов., кольцевую оправу, установленную над Егкалой манометра, фото приемник., гибкий световод, вход ко торого закреплен на стрелке манометра, а выход соединен с входом фотоприемника, усй.питель-формирователь импульсов, к входу которого подключен выход фотоприемника, счетчик импульсов триггер, генератор импульсов, элемент 2И „отличающееся тем, что 5 с целью упрощения констр ук- ции и повьшения точности преобразования, в него введены реверсивный

соединен к второму входу первого

элемента 2И и к первому входу третьего элемента 2И, выход первого элемента 2И подсоединен к суммирующему входу реверсивного счетчика, через

первый элемент ИЛИ - к стробирующему входу дешифратора и через пятый элемент задержки - к второму входу третьего элемента 2И, выход которого через, второй элемент ИЛИ подсоединен к входу счетчика, выход усилителя-формирователя импульсов подсоединен к первым входам четвертого и пятого элементов 2И, выход четвертого элемента 2И подсоединен к входу Останов первого триггера, к входу

сброса реверсивного счетчика в нулевое положение и через второй элемент задержки - к первому входу третьего триггера, один выход которого подсоединен к втором входу четвертого элемента 2И, другой - к второму входу пятого элемента 2И и к второму входу второго элемента 2И, выход которого подсоединен к вычитающему вхоДУ реверсивного счетчика, к первому входу шестого элемента 2И и к второму входу первого элемента ИЛИ. выход пятого элемента 2И , подсоединен к пусковому входу второго триггера, выход

которого подсоединен к второму входу шестого элемента 2И, выход которо-. го через второй элемент ИЛИ подсоединен к входу счетчика, информационные выходы реверсивного счетчика под50

55

соединены к управляющим входам дешифратора, выход нулевого состояния реверсивного счетчика подсоединен к второму входу третьего триггера.

закреплена на стрелк;е, а выходкой конец ее загнут в направлении к защитному стеклу манометра и расположен над осью стрелки, вторая часть световода закреплена на защитном стекле,

входной конец ее загнут в направлении оси стрелки, закреплен в отверстии стекла таким образом, что торец его расположен над торцом первой части световода.

Фиг:г

0US.3