Вакуумметр Советский патент 1979 года по МПК G01L21/34 

(54) ВАКУУММЕТР

Иэобретние относится к области вакуумной техники, в частности к из мерению давления разреженного газа. Для измерения давления разреженного газа большое распространение получили электронные, ионизационные и мйгнитные электроразрядные вакуум метры с обзорной логарифмической шкалой, перекрывающей несколько порядков давления 1. По таким шкала удобно отсчитывать давление, облегчается запись и управление технологическим процессом по давлению. Для исключения дополнительной погрешности измерения давления вакуумметром, вызванной флюктуацией напряжения питания, в них применяют ся стабилизаторы. Они не допускают .отклонения параметров питания -манометрического преобразователя за допустимые пределы, поддерживают постоянный режим работы измерительного блока. Стабилизация напряжения порядка нескольких киловольт для питания преобразователя магнитного электроразрядного вакуумметра является задачей повы1иенной сложности . Стабилизаторы вакуумметров выполняются обычно в виде отдельного узла. Это приводит к усложнению схемы, ув личению габаритов и веса прибора, увеличению потребляемой мощности и стоимости и снижению надежности. В отечественном магнитном электроразрядном вакуумметре ВМБ-8 2, который по технической сущности является наиболее близким к предлагаемому, стабилизатор напряжения включает в себя проходной трансформатор, несколько транзисторов, резисторов, полупроводниковых диодов, стабилитронов и конденсаторов. К первичной обмотке силового трансФорматора вакуумметра последовательно подсоединен проходной трансформатор. В его вторичную обмотку включены регулирующие транзисторы, которые управляются с выхода усилителя, один из входов которого подключен к опорному напряжен ию, а другой - к выпрямленному напряжению от сетевого трансформатора. Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов и веса вакуумметра. Эта цель достигается тем, что в вакуумметр, содержащий манометрический преобразователь, подключенный через параллельно соединенные

логарифмирующее устройство и усилитель к измерительному прибору, и блок питания с выпрямителем, введен соединенные последовательно источни постоянного опорного напряжения и рёэнсторн 11й делитель, второй коне которого подключен к выпрямителю, при этом услитель выполнен операционнь и его первый вход соединен с мансяиетрическим преобразователем, а второй - со средней точкой резисторного делителя.

При использовании мансметричесjKoro преобразователя со степенной, в частности линейной, зависимостью выходного сигнала от давления и Логарифмировании выходного сигнала :во всем диапазоне введение в операционный усилитель сигнала об отклонении напряжения сетевого питания позволяет скорректировать логарифмическую кривую вакуумметра до номинального уровня. в результате исключается стабилизатор напряжения питания манометрического преобразователя из измерительной схемы вакууметра.

; На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого вакууладетра.

Вакуумметр состоит из манометрического преобразователя 1, работу кЬторого обеспечивает блок питания Цепь выходного сигнала манометрического преобразователя 1 соединена с входом а операционного усилителя 3. Операционный усилитель 3 по этому входу шунтирован логарифмирующим устройством 4. Выходной сигнал с операционного усилителя 3 подаетс на измерительный прибор 5 (например вольтметр). Другой вход б операционного усилителя 3 соединен со средней точкой резисторного делителя, один из концов 6 которого связан с источником постоянного опорного напряжения 7, а другой 8 - с выходом выпрямителя 9 сетевого напряжения.

Токовой сигнал с выхода манометрического преобразователя 1 можно представить в виде суммы двух слагаемых: номинального значения 1 и приращейия Al, зависящего от отклонения режимов питания от номинальных, вызванных изменением напряжени сети.

1-1„- л1

Этот суммарный сигнал подается на вход а операционного усилителя. 3. Напряжение на его выходе

(UBJ,,) при условии, что Д1 :бО,21ц,

равно..

Чвь,хЧ С1и;)

« БЫ)н ;8Ыxol ,

где К - коэффициент пропорциональноти.

Величина - 1/1ц - не что иное,к относительная ошибка измерения давления, не,зависящая от давления, Л1 йР

lu

вызванная отклонениетл отсчета от номнального при изменении напряжения сетевого питания. На графике отсчета давления вольтметром 5 fin I (Р мы имеем прямую, пропорциональную tn 1ц(Р). Отклонение напряжения питания вакуумметра от номинального будет приводить к ее смещению вверх или вниз на величину uU),)xoi пропорциональную ошибке д1/1м. I Одним из свойств операционного усилителя является то, что, подавая на другой его вход (б) какоелибо напряжение, на выходе получаем пропорциональное ему напряжение Ugbixj- и рабочая характеристика сдвигается вверх или вниз на величину этого напряжения.

Схема вакуумметра рассчитывается, исходя из условия компенсации изменения напряжения на выходе операционного усилителя Здивм д при отклонении тока преобразователя 1 от изменения напряжения сетевого питания приращением напряжения на выходе усилителя Здиа,,.,-, управляемым прямо напряжением сети через выпрямитель 9 и делитель из резисторов 8 и 6. Для этого при заземленном входе б операционног о усилителя 3.измеряется при1ращение напряжения АОвыха при вариации напряжения питания сети по входу с на фиксированную величину. Затем выбирается значение опорного напряжения источника 7, величина которого поддерживается постоянной, и ;рассчитываются резисторы 8 и 6, исходя из условия, чтобы при одном и том же изменении напряжения сетевого, питания AUjj:

fc

где и,- изменение напряжения на выходе выпрямители 9;

В и R t, - величины резисторов 8 и 6;

Xi коэффициент передачи напряжения операционным усилителем 3 по входу б .

Предлагаемое техническое решение вакуумметра позволяет существенно повысить надежность прибора путем исключения стабилизатора напряжения, снизить его стоимость, габариты и вес при сохранении высокой точности измерения давления.

Формула изобретения

Вакуукметр, содержащий манометрический преобразователь, подключенный через параллельно соединенные

логарифмирующее устройство и усилител к измерительному прибору, и блок питания с выпрямителем, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов и веса вакуумметра, в него введены соединенные последовательно источник постоянного опорного напряжения и реэисторньй делитель, второй конец которого подключен к выпрямителю, при усилитель выполнен

операционным и его первый вход соединен с манометрическим преобразователем, а второй - -со средней .точкой резисторного делителя;

Источники информации,.принятые во внимание при экспертизе

1,Boc-ipoB Г.А. . Вакуумметры, Л., 1967, с.82.

2.Вакуумметр ВМВ-8. Вакуумная |Техника. Справочные материалы. М., Реклама ,1975, с.86.