Устройство для измерения давления Советский патент 1990 года по МПК G01L11/00 

один из входов которого через элемент 45 ся сигналами, сформированными на выхо28 задержки подключен к блоку сопряжения с магистралью 29 связи с ЭВМ. При этом его выход соединен с входом АВД 22, а его вход подключен к входу триггера 30 и выходу элемента 31 задержки .

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает сигнал с частотой, в 16 раз превышающей часто- е ту, определенную техническими условиями эксплуатации датчика давления F. В результате деления счетчиком 5 на его выходах наблюдается сетка частот

дах двух схем И 14 и 15. Источником для формирования сигналов управления служит сетка частот на выходе счетчика 5. Она же является источником для 50 Формирования команд управления работой блока 23 выборки-хранения, вход которой подключен к выходу аналогового .коммутатора, а выход к входу АЦП 22.

Изменение давления приводит к изменению амплитуды сигнала на средней точке обмотки датчика давления. При этом значение напряжения может изме

дах двух схем И 14 и 15. Источником для формирования сигналов управления служит сетка частот на выходе счетчика 5. Она же является источником для Формирования команд управления работой блока 23 выборки-хранения, вход которой подключен к выходу аналогового .коммутатора, а выход к входу АЦП 22.

Изменение давления приводит к изменению амплитуды сигнала на средней точке обмотки датчика давления. При этом значение напряжения может изменяться от некоторой минимальной до некоторой максимальной величины, нап- ример от 13,16 до 22,84 В.

После интегрирования интегратором 25 на входе масштабного усилителя 24 появляется сигнал, близкий по форме к треугольному. В задачу масштабного усилителя входит преобразование амплитуды информационного сигнала в 10 сигнал, изменяющий свою амплитуду от О до 10,24 В (в зависимости от давления) на входе АЦП 22.

Весь процесс измерения разбит на три основных этапа:15

первый - измерение первого тестового сигнала, соответствующего нижней точке диапазона измеряемого давления ;

второй - измерение второго тесто- 20 вого сигнала, соответствующего верхней точке диапазона измеряемого давления;

третий - измерение текущего давления.25

Первый этап измерения приходится на первую четверть импульса источника питания датчика давления. Как видно из эпюр напряжения, представленных на фиг. 2, в этот момент на уп- 30 равняющих входах коммутатора 16 появляются сигналы 1 (Y,) и О (Y) .Такая омбинация на управляющих входах указывает, что на выход коммутатора поступил сигнал с первого входа. Сигналы 35

управления коммутатором формируются инвертором 8 и элементами И 10, 11, 14 и 15. В момент времени, соответствующий поступлению второй половины первой четверти, на управляющем вхо- 40 де блока выборки-хранения появляется сигнал логической единицы, по которому последний переходит из режима выборки в режим хранения. В формировании управляющего сигнала участвуют 45 элементы 12 и 13 схемы И, инверторы

7 - 9 и элемент ИЛИ 27. В момент времени, соответствующий смене режимов блока выборки-хранения, сигнал логической единицы поступает на вход эле- 50 мента 28 задержки, на выходе которого последний появляется с задержкой, определяемой апертурным временем блока 23 выборки-хранения. Далее через схему ИЛИ 21 и элемент 31 задержки 55

этот сигнал переводит АЦП 22 в режим преобразования. Сигнал запуска АЦП одновременно включает триггер 30, который формирует сигнал Запрет чтет

ния,поступающий на вход блока сопряжения с ЭВМ 29, С появлением этого сигнала невозможно чтение информации на выходной шине.После окончания преобразования АЦП 22 на его выходе появляется сигнал Конец преобразования, который возвращает триггер 30 в исходное состояние и тем самым разрешает чтение информации, поступившей на вход 29 с выхода АЦП 22. Время с момента окончания преобразования до появления следующего сигнала логической единицы на управляющем входе блока выборки-хранения можно использовать для чтения информации на выходе блока сопряжения с ЭВМ 29. После сме- нь; адресного сигнала на входах YJ и Y2 аналогового коммутатора на его входе появляется второй тестовый сигнал, измеряемый аналогично.

За время третьей четверти происходит очередная смена адреса на входах Y2 и Y( и на выходе аналогового коммутатора 16 появляется информационный сигнал. Включение блока выборки-хранения осуществляется по сигналу с выхода элемента 27 и поступает в момент времени, соответствующий наступлению четвертой четверти импульса Запуск в режим преобразования АЦП 22 осуществляется по сигналу с выхода конпа™ ратора 19. На его входах анализируются сигналы с выходов интегратора 18 и источника опорного напряжения, Время интеграции выбрано таким, что форма сигнала источника питания датчика давления полностью повторяет форму информационного сигнала на выходе интегра™ тора 25. В этот момент времени, когда напряжение с выхода интегратора 18 будет равно или больше амплитуды опорного напряжения на втором входе компаратора 19jHa его выходе появляется сигнал логической единицы, служащий исходным для формирования с помощью блоков 21 и 31 сигнала запуска АЦП. Далее процессы повторяются.

Амплитудное значение выходного сигнала на полуобмотке датчика при достаточно большом сопротивлении нагрузки определяется из выражения

WL Е гчо

VrWL

-- К (Р-Р0), (1)

где Е - амплитудное значение напря- tno

жения источника питания

датчика давления;

715

L - индуктивность полуобмотки

датчика в среднем положении якоря сердечника; W - круговая частота источника

питания;

г - активное сопротивление обмотки датчика; Р --давление;

РЙ - давление, соответствующее среднему положению якоря датчика;

К - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров датчика„

Рассмотрим, каким образом происходит компенсация влияния нестабильности напряжения источника питания датчика давления на измерение. Компаратор 19 срабатывает всякий раз, когда напряжение на его первом входе превысит значение порога Н. При этом компаратор срабатывает в интервал времени If , когда мгновенное значение амплитуды от источника питания датчика давления U., Umosintf примет значение EM0sinq Н. Напряжение на полуобмотке датчика достигает значения

«

U

sin cf и может быть выражено ез напряжение порога компаратора

Н

(1) выражение (2) примет

и, и,

mo E С учетом

(2)

вид

WL Н

f

г гг г г +со L

к(р -РО)

(3)

Из последнего выражения видно, что при неизменном пороге срабатывания компаратора напряжение на полуобмотке датчика зависит от конструктивных особенностей датчика и изменения давления .

. С изменением амплитуды питания .датчика давления изменяется масштабная переменная (| ,при этом мгновенное значение амплитуды с полуобмотки

45 вертым и пятым входами коммутатора, выходы пятой и шестой схем И подключены к входам первой схемы ИЛИ, выход которой через второй усилитель соединен с управляющим входом схемы выбордатчика остается неизменным (фиг.2). „50 ки и хранения, при этом источник опорИспользуя высококачественную элемент- эи матҐ„„в™„ ™0„„„он „ ную базу, можно добиться нестабильности порога срабатывания компаратора,

ного напряжения соединен с компаратором, второй схемой ИЛИ и с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй управляющий вход которого подключен через вторую задержку, вторую схему ИЛИ,компаратор и второй интегратор к выходу первого усилителя, при этом выход пятой схемы

не превышающей нескольких милливольт.

Формула изобретения 55

Устройство для измерения давления, содержащее индуктивный дифференциаль8

0

5

ный датчик давления, к обмотке которого подключен первый усилитель, а также содержащее генератор прямоугольных импульсов, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено диодом, подключенным параллельно обмотке датчика, выполненной с отводом от средней точки, счетчиком, первым и вторым интеграторами, масштабным усилителем, компаратором, первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой схемами И, первым, вторым, третьим инверторами, аналотовым коммутатором, схемой выборки и хранения, вторым усилителем, источником опорного напряжения, первой и второй задержками, триггером, аналого-цифровым преобразователем, схемой сопряжения с ЭВМ, первым и вторь м элементами ИЛИ и резистивным делителем, при этом отвод от средней точки обмотки датчика через первый интегратор, масштабный усилитель подключен к третьему входу аналогового коммутатора, к первому и к второму входам которого подключены первый и второй выходы ре- зистивного делителя, подключенного входом к выходу первого усилителя,

0 генератор прямоугольных импульсов подключен к входу счетчика, первый выход которого подключен через первый инвертор к первому входу четвертой схемы И, второй выход - к первому входу первой схемы И и через второй инвертор - к первому входу второй схемы И, третий выход - к третьему входу пятой схемы И, четвертый выход - к входу первого усилителя и к вторым входам третьей, четвертой, пятой и шестой схем И, причем выходы первой и второй схем И подключены соответственно к первым входам третьей и четвертой схем И, выходы которых соединены соответственно с чет5 вертым и пятым входами коммутатора, выходы пятой и шестой схем И подключены к входам первой схемы ИЛИ, выход которой через второй усилитель соединен с управляющим входом схемы выбор5

0

0 ки и хранения, при этом источник опор матҐ„„в™„ ™0„„„он „

ного напряжения соединен с компаратором, второй схемой ИЛИ и с первым управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй управляющий вход которого подключен через вторую задержку, вторую схему ИЛИ,компаратор и второй интегратор к выходу первого усилителя, при этом выход пятой схемы

И соединен с входом первой задержки,второму входу триггера поцллючен зы

первый выход которой подключен к вхо-ход второй задержки, а его выход - к

ду второй схемы ИЛИ, а второй - к пер-второму управляющему входу схемы сопвому управляющему входу схемы сопряже-ряжения с ЭВМ, при этом выход аналогония с ЭВМ и к третьему управлямщемувого коммутатора через схему выборки

входу аналого-цифрового преобразова-и хранения, аналого-цифровой преобтеля, управляющий выход которого под-разователь соединен с цифровым вхо- ключей к первому входу триггера, к

дом схемы сопряжения с ЭВМ.

разователь соединен с цифров

дом схемы сопряжения с ЭВМ.

Устройство для измерения давления относится к измерительной технике, может быть использовано в системах измерения давления в тормозной магистрали транспортного средства и позволяет повысить точность измерения. Устройство содержит автотрансформаторный датчик 3 давления, выход которого через интегратор 25, масштабный усилитель 24, аналоговый коммутатор 16 и схему 23 выборки-хранения связан с входом АЦП 22 и через схему 29 сопряжения - с ЭВМ. Питание датчика осуществляется от генератора 1 прямоугольных импульсов, подключенного через счетчик 5 и усилитель 2. Для коррекции результатов измерения давления на изменение питания датчика в устройство введены второй измерительный тракт, содержащий интегратор 18, компаратор 19 и источник 20 опорного напряжения, а также система логических элементов 7 - 15, 26 - 28, 30 и 31, позволяющая вводить поправку на изменение питания в основной измерительный тракт. 2 ил.

ген 1р

гр ЗР ю

77 /4 15 11 13 27

Фиг. г