Микробарограф Советский патент 1991 года по МПК G01L7/12 G01L11/00 

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и предназначено для регистрации изменений атмосферного давления

Цель изобретения - расширение измерительного диапазона и повышение точности измерения.

На чертеже изображена блок-схема микробарографа.

Микробарограф состоит из монтажной рамки 1, горизонтальных упругих нитей 2, уравновешенного коромысла 3, пустотелого герметичного тара 4, груза-противовеса 5, осветителя 6, зеркала 7, приемной телевизионной камеры 8 с датчиком изображения на приборе с зарядовой связью, пружины 9, микрометрического устройства 10, редуктора 11, реверсивного двигателя 12, аналогового компаратора 13, трех RS-триггеров 14-16, логического элемента 2И 17, цифрового счетчика 18, трех цифровых компараторов на Больше 19, Равно 20 и Меньше 21, двух реле 22 и 23, четырехкаскадной цифровой линии 24 задержки, многоразрядного цифрового регистра 25 памяти, блока 26 цифровою алгебраического вычитания, блока 27 цифрового алгебраического сумматора, устройства 28 цифровой индикации и регистрации.

Барометрический датчик, выполненный в виде уравновешенного коромысла 3, на одном конце которого жестко закреплен герметичный пустотелый шар 4, а на другом - груз-противовес 5, с помощью горизонтальных ynpyinx нитей 2 крепится к монтажной рамке 1, которая, в свою очередь, жестко соединена с корпусом прибора В корпус прибора вмонтирован осветитель 6 с оптическим узлом, луч света от которого попадает на зеркало 7, укрепленное на коромысле, а затем в виде узкой световой полосы шириной до 0,3 мм фокусируется на датчик видеосигнала приемной телевизио- ной камеры 8. Изменение угла поворота коромысла 3 осуществляется посредством измерительной пружины 9, один конец которой жестко соединен с коромыслом 3, а другой - с, микрометрическим устройством 10, которое в свою очередь, посредством редуктора 11 связано с валом реверсивного двигателя 12.

Выходной видеосигнал UB телекамеры 8 подается на один из входов аналогового компаратора 13. На второй вход последнего подается заданный потенциал U0. Выход компаратора 13 соединен с S-входом RS- триггера 14 R-вход этого триггера соединен с выходом строчных синхросигналов Остр видеокамер i 8 Выход RS-триггера 14 соединен и,пигм щ входов смента 214 17

Второй вход элемента 17 соединен с выходом тактовых синхросигналов Ст видеокамеры 8. Выход элемента 2И 17 соединен с С-входом многоразрядного цифрового счетчика 18. R-вход этого счетчика соединен с выходом четвертого каскада четырехкаскадной линии 24 задержки. Выход счетчика 18 соединен с входами А компараторов 19-21 и блока 26 алгебраического вычитания, а так0 же с входом Д цифрового регистра 25 памяти.

Выход регистра 25 памяти соединен с В-входом блока 26 алгебраического вычитания, выход которого соединен с Д-еходом

5 цифрового сумматора 27. Выход сумматора 27 подсоединен к устройству 28 цифровой индикации и регистрации. Вход V сумматора 27 соединен с выходом первого каскада линии 24 задержки. Вход V схемы 26 вычи0 тания подсоединен к выходу второго каскада линии 24 задержки, а вход V регистра 25 памяти - к выходу третьего каскада линии 24 задержки. На входы В компараторов 19- 21 подаются коды максимального, нулевого

5 и минимального значений контролируемого параметра. Выход компаратора Больше 19 соединен с S-входом триггера 15, выход которого подключен к обмотке реле 22, Контакты этого реле подсоединены к цепям

0 электропитания реверсивного двигателя 12. Выход компаратора Меньше 21 соединен с S-входом триггера 16, выход которого подключен к обмотке реле 23. Контакты этого реле подсоединены к цепям электропита5 ния реверсивного двигателя 12. Эти контакты включают вращение двигателя 12 в противоположную сторону относительно включения контактов реле 22. В микробарографе используется приемная телевизи0 онная камера с датчиком изображения на линейном приборе с зарядовой связью (ПЗС).

Микробарограф работает следующим образом.

5

На пункте наблюдения к прибору подключается электропитание. Луч света от осветителя 6, отражаясь от зеркала 7, в виде узкой световой полосы проецируется на фо0 точувствительную секцию видеодатчика телекамеры. С помощью микрометрического винта 10 вручную (или двигателем 12) перемещают коромысло 3 таким образом, чтобы установить световую полосу примерно на

5 середину фоточувствительной линейки ПЗС. С помощью специальной схемы (не показана) электронные элементы (счетчик 18. регистр 25 памяти, схема 26 вычитанич и сумматор 27) устанавливаются в исходное (ну/ епое) состояние

В момент поступления на компаратор 13 части видеосигнала от световой полосы происходят его срабатывание и установка трипера 14 в положение Г. При этом та товые импульсы Ст проходят через элемент 17 на вход счетчика 18. Эти импульсы поступают на вход 18 до появления импульса конца строки ССтр на входе R триггера 14.

Таким образом, количество имп льсов Ci между импульсами Сею пропорционально положению световой полосы на линейке ПЗС. Это число (код) с выхода счетччка 18 поступает на вход Д регистра 25 памяти и вход А схемы 26 алгебраического вычитания Разность чисел А и В схемы 26 вычитания поступает нь накапливающий сумматор 27. Запись информации в регистр 25 (вход V), производство йычитания в схеме 26 (вход V), прибавление к содержимому сумматора 27 следующего числа с выхода схемы 26 вычитания (вход V) осуществляются последовательностью сдвинутых по времени строчных синхроимпульсов с выходом ч мы- рехкаскадной схемы 24 задержки.

Импульс после первого каскада 24 прибавляет очередное число с выхода 26 к содержимому сумматора 27. Следующий по времени импульс с второго каскада 24 осуществляет срабатывание схемы 26, т.е. ап- гебраическое вычитание чисел на входе А (с выхода счетчика 18) и входе В (с выхода регистра 25 памяти). Импульс с третьего каскада 24 записывает в регистр 25 памяти текущее число с выхода счетчика 18. Импульс с последнего (четвертого) каскада 24 осуществляет сброс на О счетчика 18 для осуществления следующего цикла измерения.

Таким образом, текущее значение параметра PI с выхода счетчика 18 и предыдущее значение параметра Рм с выхода регистра 25 памяти поступают на входы схемы 26 вычитания, образуя на выходе алгебраическую разность PI - Р, 1, которая затем посту- пает на сумматор 27 На выходе сумматора

образуется сумма (Pi л (Pi - Ри)). т.е

текущее значение приращения давления относительно начального Р0. Система, состоящая из компараторов 19-21, триггеров 15 и 16, реле 22 и 23 и реверсивного двигателя 12, служит для периодического быстрого возврата световой полосы Б исходное состояние при достижении предельных положений (максимального либо минимального)

Когда число на выходе счетчика достигает значения Дмакс срабатывают компара тор Больше 19. триггер 15 и реле 22. Двигатель 12 начинает вращаться в сторону

уменьшения параметра. При „остижечии знзчрг-ияДс срабатывает юмпаратор Рэв- но и через R-вход сбрасывает н О т ритер 15, выключая реле 22 и сстэнгетивая двигатель. Аналогично работает устройств при достижении на счетчике минималь ого.числа Дмин Происходит срабатывание компаратора Меньше 21, триггера 15 и рель 23 Двигггель 12 начинает вращаться в сторожу

0 увеличения параметра. Кактопько параметр достигает значения Д0, триггер 16 и реле 3 выключаются, дэигатель останаативаетсч

Во ыремй работы двигателя 1 происхо дит автоматическое прекращение р.)боты

Б региС ра 25 памяти и схемы 26 выжигания (бт;ж-схемы цепи 5 и 25 выключения во с емя работы триггеров 1C и 16 не показаны;. С выхода сумма юра 27 величина выходного параметра поступает на устройство

0 (ифр&нои 1ндикации и регистрации. Эта величина определяется кчк сумма текущего чнгченир давления и наиального давления

i Jo те Г, - Ро + JA PI.

5

Формула изобретения Микробарограф, содержащий корпус, монтлжную рамку, в ксторой на упругих ни0

тях подвешено коромысло с зеркалом и с

5

мусто елым шаром на одном конце и противовесом на другом, измерительную пружину, одним концом связанную с коромыслом, а другим - с микровинтом, а также осветитель и регистратор отличающийся тем, что. с целыг расширения диапазона измерения давлении и повышения точности, в него дополнительно введены приемная телевизионная камера с линейным

п датчиком изображения на приборе с зарядовой связью, аналоговый компаратор, три RS-тоиггера, схема 2И, счетчик, линия задержки, три цифровых компаратора, два реле, регистр, схема вычитания, сумматор и Ј. реверсивный двигатель с редуктором и микровинт, при этом первый выход телекамеры, воспринимающей световой луч осветителя, отраженный от зеркала, соединен с первым входом аналогового компаратора, еторой

п вход которого подключен к источнику опорного напряжения выход аналогового ком паратора подключен к S входу первого RS-триггера, выход первого RS-триггера Соединен с первым входом схемы 2И, второй вход которой подключен к второму выходу телевизионной камеры, а выход схемы 2И подключен к счетному С-входу счетчика, выход которого подключен первым входам цифровых компараторов и А входу схемы вычитания, а также к установочному Д-ВчОД

5

регистра, выход которого подсоединен квыходы соединены с управляющими обмотвторому В-входу схемы вычитания, выходками первого и второго реле, контакты

которой подключен к Д-входу сумматора,которых включены в цепь питающего

соединенного по выходу с устройством ре-напряжения реверсивного двигателя, кинегистрации, при этом вторые В-входы цифро-5 матически связанного через редуктор с миквых компараторов соединены сровинтом, при этом третий выход

задатчиками максимального, минимальноготелекамеры подключен к R-входу первого

и нулевого значений контролируемого пара-RS-триггера и входу линии задержки, перметра, а выходы первого и третьего компа-вый выход которой соединен с V-входом

раторов подключены х S-входам10 сумматора, второй выход соединен с V-BXOсоответственно второго и третьего RS-триг-дом схемы вычитания, третий выход соедигеров, причем выход второго компараторанен с V-входом регистра, а четвертый - с

подключен к R-входам RS-триггеров, а ихR-входом счетчика.

Изобретение относится к геофизическому приборостроению и позволяет расширить диапазон и повысить точность измерения. Луч света от осветителя б через зеркало 7 проецируется на фоточувствительную секцию камеры 8, срабатывает и устанавливает триггер 14 в положение 1. 12, я в И При этом тактовые импульсы Ст с камеры 8 проходят через элемент 2И 17 и поступают на счетчик 18. При приходе импульса Сстр конца строки на триггер 14 оканчивается счет импульсов Ст и их количество пропорционально положению световой полосы. Это число суммируется и поступает на индикатор 28 для регистрации. При изменении давления пустотелый шар 4 будет менять свое положение, изменяя этим положение световой полосы на экране камеры 8. Эти отклонения будут регистрироваться на им дикаторе 28. Если световой луч достигнет края экрана камеоы 8, то в соответствии с кодом на выходе счетчика 18 сработают коммутаторы 19 или 21 и посредством триггеров 15, 16, реле 22, 23 и двигателя 12 луч будет перемещен в начальное положение. 1 ил. (Л С 18 22 о ю J чэ 00 4J M+itPi