Стробоскопический измеритель давления Советский патент 1989 года по МПК G01L23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и быть исполь- зовано для измерения быстро меняющегося давления поршневых тепловых двигателей и компрессоров.

Целью изобретения является автоматизация процесса измерений.

На фиг.1 приведена структурная схема стробоскопического измерителя давления; на фиг,2 - функциональная схема блока управленияj на фиг.З - функциональная схема фотоэлектрических датчиков начального и текущего положений поршняi на фиг.4 - принципиальная схема формирователя импульсов циклам на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя импульсов циклаJна фиг.6 и 7 - блок-схема управляющей прогрлм- мы ЭВМ.. .

Стробоскопический измеритель дав- 1пения содержит (фиг.1) магистраль 1 внешнего давления с образцовым манометром 2, ресивером 3 и регулятором 4 давления, дифференциальный датчик 5 давления, включенный между магистралью внешнего давления и ис- 1следуемой камерой тепловой машины, например, цилиндром 6с поршнем 7, квантующий диск 8- с отверстиями, фотоэлектрический датчик 9 начального положения поршня,фотоэлектрический датчик to текущего положения поршня, формирователь 11 импульсов цикла, счетчик 12 импульсов., формирователь 13 импульсов равенства давлений, блок 14 управления и блок 15 сопряжения., подключенный к ЭВМ 16

Блок 14 управления содержит (фиг.2) цифроаналоговый преобразователь 17, компаратор 18 и усилитель 19 мощности. В качестве регулятора 4 давления используется электропневматический клапан. Формирователь 11 импульсов цикла выполнен (фиг.4) на двух последовательно соединенных триггерах со счетным входом. Формирователь 13 импульсов равенства давлений формирует короткие импульсы, длительность которых определяется быстродействием ЭВМ 16, по переднему и заднему фронтам импульса, поступающего с выхода дифференциального датчика 5 давления. В качестве блок 15 сопряжения может быть использова многоканальный модуль параллельного ввода-вывода дискретных с.игналов (типа Электроника МС 8402).

Стробоскопический измеритель давления работает следующим образом.

Дифференциальный датчик 5 давле- (. ния соединяется через отверстия с исследуемой камерой 6 поршневой машины (фиг.1). При работе машины давление в камере 6 меняется от некоторой минимальн-ой до максимальной величины, значения которых априорно известны и вводятся в программу ЭВМ 16 в виде исходной информации (фиг,6). Перед началом измерений с помощью внешнего источника давления (на фиг.-1 не показан) в магистрали 1 ус- танавливде тся давление, превьшающее максимальное давление в исследуемой камере 6. Измерения начинаются установкой в ЭВМ 16 кода максимальной величины давления в исследуемой камере 6 Pja PMWKC ., который поступает через блок 15 сопряжения на первые входы блока 14 управления н преобразуется цифроаналоговым преобразователем 17 (фиг.2) в аналоговый сигнал. Этот аналоговый сигнал поступает на первый вход компаратора 18, на второй вход которого с электрического выхода образцового манометра 2 подается другой аналоговый сигнал, величина которого пропорциональна

давлению Р

внеш.

в магистрали 1. При

5

0

5

0

5

этом сигнал на втором входе компара- то ра 18 превышает по величине сиг- нап на его .первом входе и на выходах компаратора 18-и усилителя 19 уста- на.вливаются сиг.налы логического нуля и единицы соответственно, первый из которых подае.тся на первый вход блока 15 сопряжения и свидетельствует об отсутствии готовности по внешнему давлению, Pg,; Р 30.,, второй открывает регулятор 4 давления и избыточное давление стравливается из магистрали 1. Как только давление в магистрали 1 сравнивается с ааданньм . программой ЭВМ 16 значением, Р 8цеш PjQ, на первом и второй выходах блока 14 управления сигналы меняются на противоположные, при этом закрывается регулятор 4 давления, а в ЭВМ 16 по первому входу блока 15 сопряжения поступает сигнал готовности по внешнему давлению.

При вращении квантующего диска 8 датчики 9 и 10 формируют импульсы начального и текущего положений поршня 7 . Формирователь 11 формирует импульсы цикла, длительность которьк

соответствует времени поворота диска 8 на 720, Импульсы цикла поступают на управляю1ций вход счетчика 12 разрешая подсчет импульсов текущего положения поршня 7, поступающих на счетный вход счетчика 12 с выхода датчика 10. В течение длительности одного импульса цикла счетчик 12 подсчитывает 720 импульсов (квантующий диск содержит 360 отверстий текущего положения поршня 7). Импульсы цикла с выхода формирователя 11 поступают также через второй вход блока

15сопряжения в ЭВМ 16, где используются для выработки сигнала готовности по началу цикла. Это необходимо, поскольку сигнал готовности по внешнему давленикэ может поступить в ЭВМ 16 в промежутке между началом и окончанием импульса цикла. Сигнал готовности по началу цикла вырабатывается в ЭВМ 16 программным путем, за начало цикла принимается начало второго импульса цикла после форми- рования сигнала готовности по внешнему давлению. Если при наличии сигналов готовности по.внешнему давлению и началу цикла на ЭВМ 16 не поступит сигнал Ввод от формирователя 13, т.е., давление в исследуемой камере 6 не достигнет значения, установленного в магистрали 1, то ЭВМ

16через блок 15 сопряжения уменьшит на-первых входах блока 14 управления значение установленного давления на один шаг и описанный процесс повторяется снова, пока в течение длительности импульса цикла на ЭВМ 16 не поступит хотя бы один сигнал Ввод, который разрешит ЭВМ 16 считывание кода, поступившего на четвертые входы блока 15 сопряжения с выходов счетчика 12. Далее, в зависимости

от конкретной программы, ЭВМ 16 ществляет либо однократный ввод данных при каждом установленном давле- ,

НИИ Р

обеспечивается последовательным уменьшением давления в .... магистрали 1 на один шаг после каждого цикла измерения при наличии . обоих сигналов готовности, либо многократный ввод при каждом установленном РЗЦ,.. для получения статистичес ких значений измеряемой величины. Процесс измерений заканчивается, когда давление в исследуемой камере 6 первый раз не достигнет очередной установленной в магистрали 1 величины, Р,„. РЛ,„„, при выполнении указанных выше условий ввода в ЭВМ 16.

с Поскольку при работе поршневых ма- иин давление в некоторых исследуемых камерах 6 меняется в обе стороны по отношению к атмосферному давлению (например, в цилиндре 6 в циклах

0 всасывания и сжатия), то для получения всех устанавливаемых значений внешнего давления вход регулятора 4 давления должен быть подсоединен к вакуумному насосу.

5 Таким образом, электрическая схема устройства позволяет автоматизировать процесс измерений давления. При этом повышается также безопасность обслуживания диагносцируемой

0 устагновки и может быть расширен диапазон измерений.

Формула изобретения

5 1 Стробоскопический измеритель давления, содержащий магистраль внешнего давления с образцовым манометром, ресивером и регулятЬром давления, датчик начального положения поршня, формирователь импульсов равенства давлений и дифференциальный датчик давленияS включенный меяоду магистралью внешнего давления и исследуемой камерой, причем электрический выход дифференциального датчика давления соединен с входом формирователя импульсов равенства давлений, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью автоматизации процесса

g измерений, он снабжен датчиком текущего положения поршня, формирователем импульсов цикла, счетчиком импульсов, блоком управления и блоком сопряжения, подключенным к ЭВМ,при-- чем первые выходы и первый вход блока сопряжения подключены соответственно к первым входам и первому выходу блока управления, второй вход и второй выход которого соединены соответственно с выходом образцового манометра и управляющим входам регулятора давления, выход датчика начального положения поршня соединен через формирователь импульсов цикла с управля. входом счетчика импульсов и вторьм входом блока сопряжения, выход формирователя импульсов равенства давлений соединен с третьим входом блока сопряжения.

0

5

5

0

5

выход датчика текущего положения поршня соединен со счетным вкодом счетчика импульсов, выходы которого соединены с четвертыми входами блока сопряжения.

2. Измеритель давления по п,1, отличающийся тем, что в нем блок управления содержит пос ледовательно соединенные цифроанало

говый преобразователь, компаратор и усилитель, причем входы цифроана, 1ог вого преобразователя и второй вход компаратора подключены соответственно к первым и второму входам блока управления, а выходы компаратора и усилителя подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления. t ,

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет автоматизировать процесс измерений быстро меняющегося давления поршневых тепловых двигателей и компрессоров. Для этого стробоскопический измеритель давления наряду с магистралью 1 внешнего давления с образцовым манометром 2, ресивером 3 и регулятором 4 давления, дифференциальным датчиком 5 давления, формирователем 13 импульсов равенства давлений и датчиком 9 начального положения поршня содержит датчик 10 текущего положения поршня, формирователь 11 импульсов цикла, счетчик 12 импульсов, блок 14 управления и блок 15 сопряжения, подключенный к ЭВМ 16. Блок 14 управления содержит цифроаналоговый преобразователь, компаратор и усилитель мощности. Устройство позволяет автоматически снимать характеристику зависимости давления в цилиндре двигателя от положения поршня или угла поворота маховика вала диагносцируемой машины. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Фи2.г

Wir

s

JT

L г-

«IJ

ФигЛ

-0 ВыхЖ

52Г ВЫ)(. I

-0-1-5a

JT

-iS ВУХ

иг, 6