Преобразователь давления с времяимпульсным выходным сигналом Советский патент 1974 года по МПК G01L11/00 G01L7/16 G08C19/16 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Известен преобразователь давления с время-импульсным выходным сигналом по основному авт. св. № 430294, содержащий заполненную рабочей жидкостью и соединенную с измеряемой средой через нерегулируемый дроссель камеру, в которой размещен неуплотненный поршень с опорным грузом, механизм установки которого соединен с выходом блока управления, к которому подключены датчики положения.

Для повышения точности измерения в предлагаемом преобразователе опорный груз выполнен в виде дополнительного неуплотненного порщня, соединенного с первым посредством несжимаемой жидкости, а блок управления снабжен формирователем интервала времени.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - его временная диаграмма.

Преобразователь состоит из заполненного рабочей жидкостью корпуса 1, разделенного на две полости (камеры) 2 и 3, одна из которых (камера 2) соединена с измеряемой средой через нерегулируемый дроссель 4. В камере 2 установлен неуплотненный поршень 5 с поплавком 6 и опорным грузом 7, служащим сердечником электромагнита 8, подключенного через ключ 9 к блоку управления (на чертеже не показан).

В камере 3 установлен второй неуплотненный порщень 10 с опорным грузом 11, служащим сердечником электромагнита 12, подключенного к блоку управления через ключ 13.

Нижний торец поршня 10 и верхний торец порщня 5 размещены в камере 14, заполненной несжимаемой жидкостью 15 и сообщающейся с атмосферой посредством электромагнитного клапана 16 с сердечником 17.

Для исключения сил сухого трения поршни 5 и 10 расположены во вращающихся втулках 18.

Крайнее нижнее положение неуплотненного поршня 5 и рабочее положение сердечника 17 электромагнитного клапана 16 зафиксиропаиы контактами 19 и 20.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 9 и 13 замкнуты. Поршень 5, вывешенный в жидкости при помощи поплавка 6, расположен в нижнем крайнем положении, удерживаясь электромагнитной силой при прохождении тока tl по катушке электромагнита 8. Контакты 19 замкнуты. Поршень 10 с сердечником электромагнита 12 удерживается в верхнем крайнем положении силой этого электромагнита при прохождении тока i2 по его катушке. Сердечник 17 электромагнитного клапана 16 находится в верхнем положении и удерживается током iz, протекающим в его катушке, и камера 14 соединена таким образом с атмосферой. При опуш,епном сердечнике 17 контакты 20 замкнуты, и камера 14 изолирована от внешней среды. Когда мгновенное значение тока Il в катушке электромагнита 8 равно нулю, формируется управляюш,ий импульс тока, разрываюш,ий ключ 9, выполненный, например, на транзисторе. При этом в момент времени t 0 (фиг. 2) происходит разрыв цепи катушки, практически при токе , что исключает переходные электромагнитные процессы в цепи катушки электромагнита 8. При отсутствии электромагнитного удерживаюшего усилия неуплотненный поршень 5 перемеш,ается вверх в течение заданного времени to на некоторое расстояние GX, пропорциональное объему жидкости 1/1-6 -о(, где 5i - площадь поршня 5, так как в камере 14, соединенной с внешней средой, а с ней и в камере 2 давление равно атмосферному. Объем жидкости в течение заданного времени to - где Rgp - гидродинамическое сопротивление дросселя 4, зависящее только от его геометрических размеров и вязкости жидкости. По истечении заданного, например, промышленной частотой Гц времени мсек ток 12 в цепи катушки электромагнита 12 равен нулю, и в это время схемой управления формируется импульс тока, размыкающий ключ 13. Так как при t to ток в цепи , переходные электромагнитные процессы в цепи катушки электромагнита 12 практически отсутствуют. При обесточивании цепи катушки электромагнитного клапана 16 его сердечник 17 опускается, отсоединяя камеру 14 от окружающей среды. Перекрытие камеры осуществляется с некоторой задержкой ti в течение которой поршень 5 продолжает перемещаться вверх. Задержка /i не влияет на нормальную работоспособность преобразователя, но желательно, чтобы она была минимальной, так чтобы поршень 10 не успел бы еще заметно переместиться вниз, а погрешности из-за нестабильности Ati были бы малы. При перекрытии сердечником 17 внутренней камеры 14 в ней, а также в камере 2 создается давлер 9„ ние .г --,где г о - сила тяжести поршня 10 с опорным грузом 11, S2 - площадь поршня 10. Через дроссель 4 осуществляется обратный расход жидкости под действием давления РО который вызывает обратное перемещение вниз на а поршня 5, и объем l-jPo. При одном и том же перемещении поршня 5 и, если дроссель 4 выполнен симметричным, то Rgp Rgp,, тогда или р -- - / - . -хФормирование выходного временного интервала t начинается с перекрытием канала электромагнитны.м клапаном 16 и при замыкании контактов 20, а заканчивается при опускании поршня 5 на дно камеры 2 и замыканни контактов 19. При замыкании контактов 19 формируется импульс тока, который закрывает ключи 9 и 13, и через некоторое время, когда ток 12 достигает величины, достаточной для подъема опорпых грузов И с поршнем 10 в крайнее верхнее положение, контакты 20 размыкаются, и схема подготовлена к следующему циклу измерения, который начинается с момента очередного нулевого значения токов i и iz. Таким образом, уравнение преобразователя давлепия имеет вид Я - - f x И практически быть получен любой временный интервал на выходе преобразователя. Если камеры 2 и 3 соединить с измеряемыми давлениями Pix и и вывесить поршень 10 с опорным грузом И и поплавком 6 в жидкости, то преобразователь давления будет измерять отношение давлений Р „ Предмет изобретения Преобразователь давления с время-импульсным выходным сигналом по авт. св. 430294, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем опорный груз выполнен в виде дополнительного неуплотненного поршня, соединенного С; первым посредством несжимаемой жидкости, а блок управления снабжен формирователем интервала времени.

V