Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов Советский патент 1989 года по МПК G01F1/00 G01F15/75 

(Л

31506276

вызывает вьгаитание импульсов из реверсивного счетчика 13 с частотой генератора 18, равной в этот период частоте опорного генератора 9, за с время, определяемое частотой генератора 17 и емкостью счетчика 14. По истечении зтого времени до прихода следующего импульса датчика 1 расхода реверсивный счетчик 13 работает в режиме ю суммирования импульсов генератора 18, следующих с частотой, определяемой подстроечным резистором 26. Рост числа в реверсивном счетчике 13 зависит

коррекция погрешности от нелинейности характеристики датчика 1. Генераторы 17,18 управляемые напряжением,поочередно включаются в цепь автрподстройки частоты ключами 19 и 20. Частота сигнала подстраиваемого генератора при включенном резисторе 24 в его частото- задающей цепи с помощью фазочувстви- тельного детектора 23, доводится до значения частоты опорнЬго сигнала ге- нер 1тора 9. В режиме выдачи частота сигнала каждого из генераторов 17, 18 определяется резисторами 25, 26 соотот среднего периода сигнала датчика 1 15 ветственно. Блоки 3-5, 10-12 осущестПосле переполнения реверсивного счетчика 13 очередной импульс датчика 1 устраняется с помощью триггеров 6,7 и схемы И, и не поступает на вход счетвляют синхронизацию работы устройства, Настройка устройства на конкретный тип датчика расхода обеспечивается подстройкой частот генераторов 17, 18

чика 15 результата, чем обеспечивается20 (, помощью резисторов 25, 26. 2 ил.

коррекция погрешности от нелинейности характеристики датчика 1. Генераторы 17,18 управляемые напряжением,поочередно включаются в цепь автрподстройки частоты ключами 19 и 20. Частота сигнала подстраиваемого генератора при включенном резисторе 24 в его частото- задающей цепи с помощью фазочувстви- тельного детектора 23, доводится до значения частоты опорнЬго сигнала ге- нер 1тора 9. В режиме выдачи частота сигнала каждого из генераторов 17, 18 определяется резисторами 25, 26 соответственно. Блоки 3-5, 10-12 осуществляют синхронизацию работы устройства, Настройка устройства на конкретный тип датчика расхода обеспечивается подстройкой частот генераторов 17, 18

(, помощью резисторов 25, 26. 2 ил.

Изобретение относится к измерительному приборостроению, в частности, к устройствам для измерения расхода жидкостей и газов с помощью тахометрических датчиков расхода, имеющих нелинейную зависимость частоты от расхода. Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощения настройки устройства на конкретный датчик. Импульс датчика 1 вызывает вычитание импульсов из реверсивного счетчика 13 с частотой генератора 18, равной в этот период частоте опорного генератора 9, за время, определяемое частотой генератора 17 и емкостью счетчика 14. По истечении этого времени до прихода следующего импульса датчика 1 расхода реверсивный счетчик 13 работает в режиме суммирования импульсов генератора 18, следующих с частотой, определяемой подстроечным резистором 26. Рост числа в реверсивном счетчике 13 зависит от среднего периода сигнала датчика 1. После переполнения реверсивного счетчика 13 очередной импульс датчика 1 устраняется с помощью триггеров 6, 7 и схемы И и не поступает на вход счетчика 15 результата, чем обеспечивается коррекция погрешности от нелинейности характеристики датчика 1. Генераторы 17 и 18, управляемые напряжением, поочередно включаются в цепь автоподстройки частоты ключами 19 и 20. Частота сигнала подстраиваемого генератора при включенном резисторе 24 в его частотозадающей цепи с помощью фазочувствительного детектора 23 доводится до значения частоты опорного сигнала генератора 9. В режиме выдачи частота сигнала каждого из генераторов 17, 18, определяется резисторами 25, 26,соответственно. Блоки 3-5, 10-12 осуществляют синхронизацию работы устройства. Настройка устройства на конкретный тип датчика расхода обеспечивается подстройкой частот генераторов 17, 18 с помощью резисторов 25, 26.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкоцтей и газов.

Целью изобретения является повышение точности измерения и упрощение настройки устройства на конкрвтный датчик.

На фиг. 1 представлена схема уст- ройства для измерения суммарного расхода жидкостей и газов; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для измерения сумар- ного расхода жидкостей и газов (фиг. 1) содержит тахометрический датчик 1 расхода, тактирующее устройство (ТУ) 2, D-триггеры 3-5, первый 6 и второй 7 триггеры, элемент И 8, генератор 9 опорной частоты, элементы 10-12 равнозначности, реверсивный 13 и однонаправленные 14 и 15 счетчики, цифровой индикатор 16, RC-re- нераторы 17 и 18, управляемые напряжением, электронные ключи 19-22, фазочувствительный детектор (ФЧД) 23 образцовый постоянный резистор 24 и переменные (подстроечные) резисторы 25 и 26.

Устройство работает следующим образом.

Находясь в 1, триггер 3 устанавливает ключи 19 и 20 и в нижнее

0

0

5

5

0

5

(по схеме) положение, чем включает в контур автоподвтройки частоты генератор 18. СипЛл последнего сравнивается по фазе с сигналом генератора 9 опорной частоты и при неодинаковости фаз ФЧД 23 управляет частотой генератора 18, причем увеличение напряжения на выходе ФЧД 23 вы- зьшает увеличение частоты генератора 18.

Равновесие наступает при полном совпадении фаз сигналов на входах ФЧД 23, значит до равенства частоты сигнала генератора 18 частоте сигнала генератора 9. Частота генератора 17 в этот момент времени задается резистором 25,

Когда триггер 3 находится в нуле, производится автоподстройка частоты сигнала генератора 17 до равенства с частотой сигнала генератора 9, так как ключи 19 и 20 находятся в верхнем (по схеме) положении. Частота генератора 18 при этом задаётся резистором 26,

Перед началом автоподстройки частоты какого-либо из генераторов 17 и 18 производится выравнивание фаз сигнала подстраиваемого генератора с фазой опорного генератора.

Импульсы от датчика 1 формируются в ТУ 2 по длительности, их фронты привязываются к импульсам генератора 18.

51

Импульс с выхода ТУ 2 устанавли вает в 1 триггер 3.

При этом импульсы генератора 17 начинают подсчитываться счетчиком 14, так как прекращается дейстиие сигнала установки этого счетчика в О, В это же время счетчик 13 начинает вычитать импульсы генератора 18, которые следуют с частотой гене ратора 9, так как генератор 18 в это время находится в состоянии авто лодстройки сигналом генератора 9. Так продолжается до переполнения счетчика 14.

При переполнении счетчика 14 триггер 3 устанавливается в О, в результате чего счетчик 14 устанавливается в нулевое состояние и удерживается в нем, несмотря на наличие входных импульсов, до следующей установки триггера 3 в 1, т.е. до следующего входного импульса. Направление счета реверсивного счетчика меняется на обратное, а частота сигнала, поступающего при этом на ег

«

вход, задается резистором 26. При этом реверсивн1)1й счетчик работает на сложение. Так продолжается до следующего входного импульса.

Когда Б реверсивном счетчике 13 окажется число, равное половине плюс минус четверть его емкости, старшие разряды счетчика будут в разном состоянии - 01 или 10. При этом триггер 6 установлен в О. Импульс переполнния счетчика 13 устанавливает тригге

6в 1, в результате чего триггер 7 устанавливается в О. Следующий после этой установки в О триггера

7импульс с выхода ТУ 2 не проходит на вход счетчика 15 результата, так как элемент И 8 закрыт по второму, входу подачей нуля с выхода триггера 7 на этот вход. Однако импульс с выхода ТУ 2 своим задним фронтом устанавливает триггер 7 в 1 и тем самтлм

обеспечивает последутощим импульсам проход через элемент И Я на пход счетчика 15 результата до следующей уста-, новки триггера 7 в О, т.е. до следующего переполнения реверсивного счетчика 13,

Коррекция нелинейности датчика осуществляется путем запрета прохожде- ния на вход счетчика результата одного из некоторого числа входных импульсов.

Средняя частота импульсов,поступ аю- щих на счетчик 15 результата равна

N-1

15-V-f.c-i). (I)

где fj, - выходная частота ТУ 2, равная частоте сигнала датчичика 1; N - число импульсов ТУ 2, из

которого запрещается поступ- леине одного импульса на вход счетчика J5 результата. Время Ц-tp, через которое триггер 3 устанавливается в О после входного, импульса и в течение которого ревер- сивный счетчик 13 вычитает импульсы с

равно

N«4

(2)

где N,- емкость счетчика 14,

fj - частота генератора 17, однозначно задаваемая резистором 25.

Число импульсов, на которое за это время уменьшится содержимое реверсивного счетчика равноi

AN

ъ

f.,(t,to)

f, jf. (3)

Число импульсов, которое за оставееся до следующего входного импульса время попадет в реверсивный счетчик 13, равно

AN,, f( t,)

. -(t,- to) f.(T,,-Tf.

Разность импульсов, которая rtona- ает в реверсивный счетчик 13 за время одного периода и остается в нем, равна

(+ ЛК,О-(- AN,,) AN

и

fT -Cf + f) Ч f

(5)

Число входных импульсов N,,из которого запрещается поступление одного импульса на вход счетчика 15, равно

N.«

N

AN,,

(6)

откуда

Т f -ff +f ч

N Ч- f

f.x( t;

).(7)

1г

Если учесть, что при Т Tg им необходимо обеспечить условие - Л N,5 + AN, , чтобы в этом время коррекция не производилась и число в реверсивном счетчике не менялось, то

.(Твхл.ии-Т), (8)

откуда

Jill (f - f) (9)

ex AAHWf -f )

B. ми. -If ( 4 ( 0

Подставляя полученное значение (7), получают ,- , 1 ,

-Т f

f f /1Гек /1,

S вх

N

1

Настройка устройства осуществляется регулировками f и f путем из- менения резисторов 25 и 26. При этом дпя контроля частот f и f следует использовать цифровой частотомер любого типа.

Повышение точности измерения до- стирается за счет коррекции и нелинейности характеристики датчика по величине среднего периода, что приводит к повышению достоверности обработки при случайном изменении пе- риода входного сигнала датчика.

Формула изобретения

Устройство для измерения суммарного расхода жидкостей и газов, содержащее генератор опорной частоты, первый триггер, первый счетчик, последовательно соединенные элемент И, второй счетчик и цифровой индикатор, тактирующее устройство, к входу которого подключен выход датчика объемного расхода, а выход подключен к первому входу элемента И, о т л и - чающееся тем,что,с целью по- вышения точности измерения и упрощения его настройки на конкретный датчик, в него введены второй триггер, три D-триггера, три элемента равнозначности, реверсивный счетчик, два генератора, упрагляемые напряжением, два двухпозиционных ключа, два четы- рехпозиционных ключа, фазочувствитель ный детектор, два переменных резистора и образцовый резистор, причем выхо тактирующего устройства подключен к входу установки в 1 второго триггера и S-входу первого D-триггера, D- вход которого заземлен, а выход под

0

5

Q

5 Q

дс

50

ключен к D-входу второго D-триггера первому входу второго элемента равнозначности, входу управления направлением счета реверсивного счетчика, управляющим входам двухпозиционных ключей, вторым управляющим входам че- тырехпозиционных ключей и входу установки в о первого счетчика, выход второго D-триггера подключен к первому входу первого элемента равнозначности и к D-входу третьего D-триггера выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов равнозначности, выход первого элемента равнозначности подключен к первым управляющим входам четырехпозицион- ных ключей, а второго - к входу управления фазочувствительным детектором, выход генератора опорной частоты подключен к С-входу третьего D-триггера и первому входу фазочувстви- тельного детектора, к второму входу которого и к С-входу второго D-триггера подключен общий вывод второго двухпозиционного ключа, а выход фазо- чувствительного детектора подключен к общему выводу первого двухпозиционного ключа, первый и второй выводы которого соединены с первыми входами первого и второго генераторов, управляемых напряжением, соответственно, выход первого генератора, управляемого напряжением, соединен с первым ВЫВОДОМ второго двухпозиционного ключа, а также с входом первого счетчика, вывод второго генератора, управляемого напряжением, соединен с вторым выводом второго двухпозиционного ключа, с синхровходом тактирующего устройства, а также с входом реверсивного счетчика, выход первого счетчика подключен к С-входу первого D-триггера, выходы старших двух разрядов реверсивного счетчика подключены к входам третьего элемента равнозначности, выход которого подключен к R-входу первого триггера, к S-входу которого подключен выход переноса реверсивного счетчика, выход первого триггера подключен к импульсному входу установки, в О второго триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, общие выводы четырехпози- ционных ключей соединены с вторыми входами генераторов, управляемых напряжением, первый и второй выводы первого четырехпозиционного ключа соединены вместе и через первый переменный резистор заземлены, третий и чет-а четвертый вывод первого ключа и

вертый выводы второго четырехпозици-второй вывод второго ключа соединены

онного ключа соединены вместе и черезвместе и заземлены через образцовый

второй переменный резистор заземпены,резистор.

f

МММ I I I I I I I I I I I I 1 I I L

13

ff.ltOK

фиг, 2