Устройство для измерения суммарного значения расхода жидкостей и газов Советский патент 1990 года по МПК G01F1/00 

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

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет устранения погрешности от нелинейности характеристики датчиков.

На фиг.1 изображена схема пред- - латаемого устройства; на фиг.2 - зависимости импульс-фактора от расхода, имеющие характер спадающей (кривая I) и растущей (кривая II) кривых при росте производительности w; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит датчик 1, опорный генератор 2, счетчики 3-5,

триггеры 6-11, коммутирующие элементы 12 и 13S элементы И 14-17, элемент ИЛИ 18, цифровой индикатор 19, инвертор 20, коммутатор 21 и одновибра- тор 22,

Выход датчика 1 подключен к D-BXO- ду триггера S, Выход опорного генератора 2 подключен к первому входу элемента И 15, к С-входам триггеров 6и7и9и10ик счетному входу счетчика Зв Прямой выход триггера 6 подключен к первому входу элемента И 17 и к D-входу триггера 7, обратный выход которого подключен ко второму входу элемента И 17, выход которого подключен к первому входу элемента И 14, входу инвертора 20, к входу начальной установки счетчи-

&

Ј Ј

3, к первому входу элемента ИЛИ 18 к S-входу триггера 11, обратный i

сод которого подключён ко второму

входу элемента И 15. Коммутирующие элементы 12 подключены к информацион- йым входам счетчика 3, выход старшего разряда которого подключен к С-входу триггера 11, D-вход которого заземлен. Коммутирующие элементы 13 подключены к информационным вхо- д|ам счетчика 4, выход которого «е ;з одновибратор 22 подключен к вхоначальной установки счетчика 4 и S-входу триггера 8, D-вход которо- заземлен. К С-входу триггера 8 подключен выход инвертора 20. Обратный выход триггера 8 подключен к второму входу элемента И 14 и к С-входу триггера 9, выход которого подключен к первому входу элемента И 16 и к D-входу триггера 10, обратный выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 18, выход которого подключен к первому входу коммутатора 21, выход которого подключен к счетному входу счетчика 5, выходы которого подключены к входам цифрового индикатора 19. К второму входу коммутатора 21 подключен выход элемента И 14, Генератор 2 имеет прямой и инверсный выходы. Инверс- Йый выход генератора 2 подключен к| третьему входу элемента И 14.

Устройство работает следующим образом.

При работе с датчиком, характерна тика которого имеет вид, показанный t$a фиг.2 кривой 1, коммутатор 21 Устанавливается в положение, при ко- он пропускает сигналы с выхода Элемента И 14 на вход счетчика 5. Им- Пульсы датчика, частота которых гораздо ниже частоты опорного генератора, 2, поступают на D-вход триггера 6 Ближайший после начала очередного импульса датчика 1 импульс опорного генератора 2 своим положительным фронтом устанавливает триггер 6 в состояние 1. При этом на выходе элемента И 17 появляется 1м. Следующий положительнмй фронт импульса генератора 2 устанавливает в состояние 1 триггер 7, так как на его D-входе В это;.время присутствует 1, посту- дающая с выхода триггера Ь. На де элемента И 17 появляется О, Таким образом, каждый импульс датчика 1, вызывает появление на выходе элемента И 17 короткого импульса, длительность которого равна периоду следования импульсов опорного генератора 2. Начало и конец импульса на выходе элемента И 17 совпадает с фронтами импульсов опорного генератора 2.

Вторая половина импульса с выхода элемента И 17 через элемент И 14 и коммутатор 21 проходит на вход счетчика 5 и подсчитывается им, так как только во время второй половины этого импульса на третьем входе элемента h 14 с инверсного выхода генератора 2 будет 1, Кроме того, задний фронт этого импульса через инвертор 20 устанавливает в О триггер 8, что приводит к установлению или подтверждению 1 на втором входе элемента И 14. Кроме того, каждый импульс с выхода элемента И 17 устанавливает в 1 триггер 11 и переносит в счетчик 3 число, набранное коммутирующими элементами 12. В паузах между импульсами датчика 1 на вход счетчика 3 поступают импульсы опорного генератора 2 и подсчитывается счетчиком 3. Если период входных импульсов меньше, чем минимальный период измеряемого диапазона, то переполнение счетчика 3 не происходит. Когда же датчик 3 находится в диапазоне измерения расхода, то чере время, равное минимальному входному периоду после входного импульса, счетчик 3 переполняется и устанавливает триггер 11 в О. Время между импульсом на выходе элемента И 17 и переполнением счетчика 3 задается числом, набранным коммутирующими элементами 12, После переполнения счетчика 3 импульсы опорного генератора начинают поступать в счетчик 4 через элемент И 15. Поступление этих импульсов длится до следующего, входного импульса, т.е. до конца очередного периода, При переполнении одним из импульсов опорного генератора 2 счетчика 4 происходит запуск одновиб ратора 22, импульс которого устанавливает в 1 триггер 8 и переносит в счетчик 4 число, набранное коммутирующими элементами 13. Следующий после этого импульс с выхода элемента И 17 не поступает на вход счетчи- ка 5„ так как на втором входе элемента И 14 в это время будет О, поступающий с инверсного выхода триггера

8. И только задний фронт импульса с .выхода элемента И 17 через инвертор 20 поставит в О триггер 8 и тем самым возобновит возможность прохождения импульсов с выхода у элемента И 17 через элемент И 14. Таким образом, все импульсы с выхода элемента И 17 поступают на вход счетчика 5 за исключением тех случаев, когда во время паузы между двумя этими импульсами происходит переполнение счетчика 4, Тогда следующий после переполнения импульс не поступит с выхода элемента И 17 на вход счетчика 5. Стробирование элемента И 14 инверсным сигналом генератора 2 по третьему входу позволяет избежать прохождение импульса через элемент И 14 в том случае, когда переполнение счетчика 4 происходит в момент возникновения импульса на выходе элемента И17.

При работе с датчиком, характеристика которого имеет вид, показанный на фиг 4 2 кривой II, коммутатор 21 устанавливается в положение, при котором он пропускает сигналы с выхода элемента ИЛИ 18 на вход счетчика, 5. В этом случае все без исключения импульсы с выхода элемента И 17 будут поступать на вход счегчика 5. В тех же случаях, когда после какого-либо импульса на выходе элемента И 17 счетчик 4 переполняется и триггер 8 устанавливается в 1, триггер 9 следующим импульсом опорного генератора 2 устанавливается в О, после чего следующим импульсом опорного генератора 2 устанавливается в О триггер 10, На входах элемента И 16 две 1 одновременно не появляются и, следовательно, на его выходе импульса не будет. Когда же после этого задний фронт следующего импульса с выхода элемента И 17 установит триггер 8 в О и следующий после этого импульс опорного генератора 2 установит в 1 триггер 9 то на двух входах элемента И 16 одновременно появятся иве 1, что приведет к появлению 1 на его выходе. Следующим после этого импульсом опорного генератора 2 триггер 10 будет также установлен в 1 и на выходе элемента И 16 появится О. Импульс с выхода элемента И 16 пройдет через элемент ИЛИ 18 на выход коммутатора 21 и поступит на вход счетчика 5,

0

5

0

5

Таким образом, после переполнения счетчика 4 следующий импульс на выходе элемента И 17 вызывает появление на входе счетчика 5 двух импульсов, чем обеспечивается коррекция нелинейности характеристики датчика, изображенной на фиг.2 кривой II. При коррекции нелинейности характеристики датчика, импульс-фактор которого падает по мере роста производительности W (кривая I на фиг.2). Устройство вырабатывает на входе счетчика 5 сигналы, частота которых равна

f оf „

f Ьхf tx

f

(1 J5,

где

выхГ -1- Sx v A

частота сигнала датчика 1;

f в

fo

BX MOIKC

A частота опорного генератора 2;

максимальная частота, при которой осуществляется коррекция нелинейности и выше которой коррекция нелинейности не производится; число, набираемое коммутирующими элементами 13.

При коррекции нелинейности характеристика датчика, импульс-фактор которого растет по мере роста производительности и) (кривая II на фиг.2), устройство вырабатывает на входе счетчика 5 сигналы, частота которых равна

f оf о

Ј лхf ex

t

f6iix ii f ex

(1

Предлагаемое устройство (по сравнении) с известными) имеет более широкую область применения, так как устраняет погрешности от нелинейности датчиков, импульс-фактор которых с увеличением производительности падает, а также датчиков, импульс-фактор которых с ростом производительности растет. Кроме того, устройство позволяет работать на входных частотах, выходящих за пределы диапазона настройки, При этом коррекция не производится, одна и сбоев в работе устройства не происходит, что необходимо в тех случаях, когда импульс-фактор в части диапазона входных частот на больших расходах меняется незначительно и в этой части диапазона его корректировать нецелесообразно.

Формула изобретения

Устройство для измерения суммарно г«| значения расхода жидкостей и га- збв, содержащее тахометрический датчик объемного расхода, первый, вто- рЬй и третий счетчики, первый, второ третий и четвертый триггеры, первый, второй и третий элементы К, опорный генератор, коммутирующие элементы, инвертор, одновибратор и цифровой ийдикатор5 при этом выход датчика подключен к D-входу первого триггера вькод которого подключен к первому входу первого элемента И и к D-вхрду втэрого триггера - обратный выход котрого подключен к второму входу перво го элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, вькод которого подключен к пер вону входу второго элемента К, входу управления начальной установкой первого счетчика,к к S-входу четвертого триггера и через инвертор - к С-нходу третьего триггера, В-вход Kofoporo заземлен, обратный выход третьего триггера ПОДКЛЮЧЕН к второму вхоцу второго элемента Иэ выход опорного генератора подключен к С входам первого и второго триггеров счетному входу первого счетчика и первому входу третьего элемента И, к второму входу которого подключен обратный выход четвертого триггераэ выз|од третьего элемента И подключен к учетному входу второго счетчика, выз4од которого через одновибратрр подключен к S-входу третьего тригге-

0

5

0

5

0

5

ра и к входу разрешения предварительной установки второго счетчика, выходы первой группы коммутирующих элементов подключены к информационным входам предварительной установки первого счетчика, выходы второй группы коммутирующих элементов подключены к информационным входам предварительной установки второго счетчика, выходы третьего счетчика подключены к входам цифрового индикатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональ ных возможностей, в него введены четвёртый элемент И, пятый и шес той триггеры, элементы ИЛИ и коммутатор, причем к С-входам пятого и шее- того триггеров подключен выход оперного генератораf к D-входу пятого триггера подключен обратный выход третьего триггера, к D-входу шестого триггера и к первому входу четвертого элемента И подключен выход пятого триггера, обратный выход шестого триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента КИИ, к первому входу которого подключен выход первого элемента И, выход элемента Ш1И подключен к первому входу коммутатора к второму входу которого подключен выход третьего элемента И$ выход коммутатора подключен к счетному входу третьего счетчика, а инверсный выход опорного генератора подключен к третьему входу второго элемента И,

t:

19

H

5

Изобретение относится к устройствам измерения суммарного расхода жидкостей и газов. Цель изобретения - повышение точности измерения. В устройстве производится измерение каждого периода сигнала датчика расхода. Разность между измеренным и заранее установленным значениями периода накапливается в счетчике. При переполнении счетчика либо исключается поступление одного выходного импульса в счетчик результата, либо добавляется еще один импульс. Тем самым достигается устранение погрешности от нелинейности тахометрических датчиков расхода. 3 ил.

8

10

FT

J

J2O

&/

Фиг I

шлллплппл п п п пл п п п п пшшги. t

(ллялля

f7

jt

П .I, f i t 1I l/

t

«.

ry,.. nп...Пм.ППHI, t

ппп

з-i:nzi ;

п

Фог.З