Устройство для измерения скорости движения воздуха Советский патент 1991 года по МПК G01P13/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для автоматического дистанционного контроля скорости движения и расхода воздуха в горных выработках шахт, в том числе опасных по газу и пыли.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения скорости движе ния воздуха за счет контроля стабильности скважности частотного сигнала, про- порционального скорости движения воздуха.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит подключенные последовательно тахометрический датчик 1 скоростного сигнала, формирователь 2 сигнала датчика, линию 3 связи, усилитель- формирователь 4, преобразователь 5 частота - напряжение, регистратор 6, а также подключенный к выходу усилителя-формирователя 4 определитель 7 направления движения, блок 8 контроля и индикатор 9 неисправности. К выходу преобразователя 5 частота - напряжение подключен высокочастотный преобразователь 10 напряжение - частота. Выход преобразователя 10 подключен к входу делителя 11 частоты, а также к первому входу первого элемента 2-ЗИ- ИЛИ 12 и четвертому входу второго элемента 2-ЗИ-ИЛИ 13. Делитель 11 частоты подключен к четвертому входу элемента 12 и первому входу элемента 13. Вторые и пятые входы элементов 12 и 13 подключены к выходу усилителя-формирователя 4, а их третьи и шестые входы - к выходу определителя 7 направления движения. Суммирующий вход реверсивного счетчика 14 подключен к выходу первого элемента 12, а вычитающий - к выходу второго элемента

13.К выходу усилителя-формирователя 4 подключены С-вход триггера 15 и последовательно соединенные элемент 16 задержки и одновибратор 17, выход которого соединен с R-входом-реверсивного счетчика

14.Выходы старших разрядов счетчика 14 подключены к элементам ИЛИ 18 и И-НЕ 19, выходы которых через элемент 2-2 И- ИЛИ 20 подключены к D-входу триггера 15. Второй и третий входы элемента 20 подключены к выходу старшего разряда реверсивного счетчика 14, Выход триггера 15 подключен к индикатору 9 неисправности.

Устройство работает следующим обра- зом.

При вращении крыльчатки тахометри- ческого датчика 1 на выходах формировате- ля 2 и усилителя-формирователя 4 присутствуют прямоугольные импульсы, частота которых пропорциональна скорости

воздуха, а скважность зависит от направления вращения крыльчатки. При нормальной работе измерителя и неизменном направлении воздушного потока отношение длитель- ности импульса Ти к длительности паузы Тп сохраняется постоянной для любой частоты вращения крыльчатки и отличной от единицы

1ИПС

I ппр

Ј

0)

При обратном направлении вращения крыльчатки отношение длительности паузы 15 к длительности импульса остается равным той же величине

20

Тиобр

(2)

0

5

0

0

Таким образом, скважность импульсов может принимать только два значения, отличных от 2, что используется в качестве признака для определения направления

5 движения воздушного потока в блоке 7.

На выходе высокочастотного преобразователя 10 напряжение - частота формируется частотный сигнал, пропорциональный скорости вращения крыльчатки, но существенно большей частоты, чем частота сигнала тахометрического датчика. При появлении импульса на выходе усилителя-формирователя 4 через элемент 16 задержки и одно- вибратор 17 формируется импульс сброса реверсивного счетчика 14. Частотный сигнал с выхода преобразователя 10 поступает на первый вход элемента 2-ЗИ-ИЛИ 12, на его второй вход при одном из направлений потока воздуха подан импульсный сигнал 1 с выхода формирователя 4, а на третий , - сигнал 1 с выхода определителя 7 направления движения.

Таким образом, в течение времени Ти на суммирующий вход реверсивного счетчика

5 поступает частотный сигнал с выхода преобразователя 10. По окончании импульса на выходе формирователя 4 в течение времени Тп частотный сигнал с выхода делителя 11 проходит через первую группу из объединенных по И входов элемента 2-ЗИ-ИЛИ 13 на вычитающий вход реверсивного счетчика 14.

Таким образом, в конце периода следования импульсов с выхода усилителя-фор5 мирователя 4 в реверсивном счетчике 14 окажется зафиксированным число

N

, f т fV т

к

(3)

где fv - частота сигнала на выходе преобразователя 7;

Ти, Тп - длительность импульса и паузы сигнала на выходе усилителя-формирователя 4;

К - коэффициент деления делителя 11.

В случае, если коэффициент деления делителя 11 выбран равным К Тп/Tu, число в реверсивном счетчике окажется равным нулю.

Однако из-за нестабильности скорости воздуха возможно ускорение или замедление вращения крыльчатки, при этом соотношение Тп/Ти может меняться в небольших пределах. Тем самым, к концу цикла работы в реверсивном счетчике 14 может оставаться либо небольшое отрицательное, либо небольшое положительное число. Поэтому число в реверсивном счетчике контролируется по состоянию выходов его старших разрядов, а нескольких младших остаются неподключенными. Если число в реверсивном счетчике 14 положительно и невелико, на контролируемых выходах присутствуют сигналы О. Нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ 18 при этом проходит на D-вход триггера 15 через элемент 2-2И-ИЛИ 20. Аналогично, если в счетчике присутствует небольшое отрицательное число, нулевой сигнал с выхода элемента И-НЕ 19 проходит на D-вход триггера 15.

Тактирование триггера 15 производится по фронту импульсов с выхода усилителя- формирователя 4 в момент окончания цикла работы реверсивного счетчика 14. Если при этом на D-входе триггера 15 присутствует сигнал О, что соответствует нормальной скважности импульсов от тахометрического преобразователя, на его выходе также существует сигнал О и индикатор 9 неисправности не срабатывает. Если же к моменту окончания цикла работы в реверсивном счетчике Показывается зафиксированным число, большее допустимого, запоминающее-его старшие разряды, сигнал 1 поступает на D-вход триггера 15 и вызывает срабатывание индикатора 9 неисправности. При обратном движении потока воздуха работа устройства аналогична описанной.

При различных повреждениях в электронной схеме измерителя возможно либо отсутствие частотного выходного сигнала, что может быть определено по регистратору 6, либо появление в линии связи помехи промышленной частоты. В случае повреждения крыльчатки тахометрического преобразователя (например, отрыв лопасти)

скважность импульсов становится непостоянной, что также фиксируется в устройстве. Формула изобретения

1.Устройство для измерения скорости 5 движения воздуха, содержащее последовательно соединенные тахометрический датчик скоростного сигнала, формирователь сигнала датчика, линию связи, усилитель- формирователь, преобразователь частота 10 напряжение, регистратор, а также подключенный к усилителю-формирователю определитель направления движения, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, дополнительно

15 содержит последовательно соединенные блок контроля и индикатор неисправности, причем первый вход блока контроля подключен к выходу преобразователя частота- напряжение, а второй и третий входы блока

0 контроля соединены соответственно с входом и выходом определителя направления движения.

2,Устройство поп. 1, отличающееся тем, что блок контроля содержит высо5 кочастотный преобразователь напряжение- частота, вход которого является первым входом блока контроля, делитель частоты, первый и второй элементы 2-ЗИ-ИЛИ. реверсивный счетчик, триггер, элемент задер0 жки, одновибратор, многовходовой элемент И-НЕ, многовходовой элемент ИЛИ, элемент 2-2И-ИЛИ, вход делителя частоты со- единен с выходом высокочастотного преобразователя напряжение-частота и с

5 первым и четвертым входами соответственно первого и второго элементов 2-ЗИ-ИЛИ, вторые и пятые входы которых соединены с входом элемента задержки, первым входом триггера и вторым входом блока контроля,

0 третий и шестой входы элементов 2-ЗИ- ИЛИ соединены с третьим входом блока контроля, выход делителя частоты подсоединен к четвертому и первому входам соответственно первого и второго элементов

5 2-ЗИ-ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход сброса которого через одновибратор связан с выходом элемента задержки, выход стар0 шего разряда реверсивного счетчика соединен с вторым и третьим входами элемента 2-2И-ИЛИ, первый и четвертый входы которого соответственно через схемы ИЛ И и И- НЕ связаны с другими выходами старших

5 разрядов реверсивного счетчика, выход элемента 2-2И-ИЛИ соединен с вторым входом триггера, выход которого является выходом блока контроля.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для автоматического дистанционного контроля скорости движения и расхода воздуха в горных выработках шахт, в том числе опасных по газу и пыли. Целью изобретения является повышение достоверности измерения скорости движения потоку воздуха. При движе- нии потока воздуха на выходах формирователя 2 и усилителя-формирователя 4 появляются прямоугольные импульсы, частота которых пропорциональна скорости потока, а скважность зависит только от направления его движения. Скорость потока фиксируется с помощью регистратора 5, на вход которого через преобразователь частота - напряжение 6 поступают импульсы с усилителя-формирователя 4. В случае неисправности тахометрического датчика 1 или помех в линии связи 3 скважность сигнала скорости меняется, что фиксируется цифровым блоком контроля 8 и индикатором неисправности 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л о ч4 О СО Ю кэ