Электромагнитный расходомер с частотным выходом Советский патент 1980 года по МПК G01F1/58 

37 ниже пупя. В этом спучае для надежного срабатывания схемы необходтпую Двух. полярное питаете выходного каскада ге, 6ка, что значительно услож.5ет схему. Если, нее питание однополярно то порог срабатывания необходим;о устанавливать выше нуля таким образом, чтобьг схема в любом случае уверенно срабатывала. А это приводит к дополН1гге/лькой погрешности измерения. Чтобы рЙдоКга рнваемая схема не теряла работоспособности при внезапных остановках .потока жидкости, как правило, необходт-г еще одна схема сравнения,нодключегшая 1К измерительному сопротивлению. Она |;олжна перетсг1ючать направление изменбрия тоКа воабуя-сдения при дост 1 кений им -гаксимально допустимого значения. Исрользование же одной схемы сравнения |1ля определения Kaic нуля, так и Максйральнрго значения тока (например, триггера Шмитта), ведет к умежшё1Шб т6ч) определения нуля, а. тем самым к дополнительной погрешности преобразова.:ния. ; Целью изобретения является повышени точности измерения -расхода и количества )кидкостей, а также упрощение устройства. .Указанная цель достигается тем, что генератор тока треугольнойфорМты состоит нз источншса прямоугольных импуйьсдё Чёр дующейся полярности, операционного усилителя, эмиттерного повторителя и выход ного каскада усиления с общим э йТ№рО на транзисторе, в- качестве коллекторной нагрузки которого включена катушка возбу кдения магнитного поля, соединенных последовательно, а также обмотки обратной связи, намотанной на катушку возбуждения и включенной между обшей тдчкой сх;емы и. инвертирзаошим входом операционного усилителя; дополш тёльная схема сравнения выполнена в виде триггера Шмитта, вход которого подключен тс выходу операционного усилителя. На чертеже 1 представлена структурная схема устройства. Датчик расходомера содержит трубу из немагнитного материала с электродами I. Усилитель 2 содержиг усилитель сумматор .3, к которому Йодв0дй11 сй измеряемый сигнал и опорное иапр5Шёййё EQ , снимаемое с обмотюг обратной связи 4, и дифференциальный урилитель 5. Неинверт1фуюший вход усилителя 5 соёди-. йен с выходом усилителя-сумматора 3, а .к инвертирующему входу подключен конденсатор б и через ключ 7 - выход усилителя 5. Другой выход конденсатора 6 1 соедит ён с обш:ей точкой схемы. Вход сравгшвшощего устройства 8 подключен тс выходу диф(юренциального усилителя 5, а выход - ко входу схемы управления 9, тсоторая управляет ключем 7 и источни- .. ком. прямоугольных импульсов чередующейся полярности 10. Импульсы . с источника 10 подаются на неивертирующий вход операционного усилителя 11, roiверт1фу1оший вход тсоторого соед1шен с обмоткой обратной связи 4, а выход с эмиттерным повторителем 12, с выхбда которого сигнал подается на базу транзистора 13. К коллетстору транз1 стора 13 подключена катушка форм фОвателя магнктного поля 14, а эмиттер соединен с обшей точкой схемы. К выходу операгшонного усилителя 12 Подтслючен вход триггера Шмитта 15, выход которого соединен с устройством управления 9. Если на вход операционного усилителя 11 будет подан положительный импульс с выхода источника 10, ток в катушке 14 начнет возрастать. ОпераТ.1ИОННЫЙ усилитель 11, эмиттерный повторитель 12, транзистор 13 со своей нагрузкой и катушка обратной связи 4 фактически представляют собой схему стат1гческого автокомпенсаТора, которая пОддерживает практически равным амплитуде .управляющего импульса напряжение на катушке обратной связи 4. Так как это напряжение является мерой скоростиизменения магнитного поля ею охватываемого, то при неизменной амплитуде управл.яюшего импульса магнитное поле будет возрастать линейно. При переключении -полярности управляюшего импульса на отрицательную, ток, а тем самым и магнитное поле начинают линейно убывать. Линейность как возрастания, так и убывания магнитного поля определяется коэффициентом усиления всего тракта генератора при разомкнутой обратной связи и стабильностью амплитуды управляюшего импульса. Поэтому такая схема позволяет обеспечить очень высокуй линейность изменешш магнитного поля и тем caMbRvi исключить погрешность измеретшя из-за нeJШнeйнocти магнитного поля.. Полупериод роста магнитного поля является измерительным, а полупериод убывания - обратным полупериодом. При протекании через датчик жидкости, расход тсоторой измеряется на электррдах, выделяется сумма .ЗДС треугольной формы, пропорциональной скорости потока: полезного сигнала и помехи,

На входном усил1ггеле-суммат6ре 3 к этому сигналу добавляется опорное напряжение, представляющее собой прямоугольные импульсы чередующейся полярности, Полярность этих и1-/1пульсов должна быть противоположной полярности полезного сигнала. С выхода усилителя-сумматор а 3 сигнал поступает на инвертир тоший вход дифференциального усилителя 5, В обратны полупериод ключ 7 замкнут, усилитель 5 охвачен 100%-ной отрицательной обратной связью и на емкость 6 поступает напряжение, практически равное выходному на. пряжению усилителя-сумматора 3,.. В момент переключения обратного полупериода в измерительный на емкости б запомит ается действующее на выходе усилителя-сумматора 3. напряжение. Оно фа7стически равно напряжению помех, так ка7с в этот момент. магнитное поле, а тем самым иполезный сигнал нулЛэ.

В измерительный полупериод ключ 7 разомкнут и усилитель 5 усиливает разность меншу вьгходным сигналом усилителя-сумматора 3 и напряжением на емкости 6. На выходе ди(})ференщ1ального, усилителя 5 действует сигнал KC (), где ЕО - опорное напряжние, ЕС - полезный сигнал, лшшйно измняющийся с нуля, а KC - коэффициент усиления усилителя-сумматора 3. Пока Е(, мало, на выходе усилителя 5 будет максггмальное значение положительного выходного напряжения. Когда 2(. становися примерно равным Е , выходное напряжетше начинает резко убывать ив момент, когда &(, EQ станов1ггся равным нулю, В этот момент срабатываетсхема сравнения 8, которая переключает схему управле5шя 9. Схема управления 9, в свою очередь, за {ыкает ключ 7 и переключает в источгапсе импульсов чередующейся полярности 10 пол5фность управляющего 1гмпуяьса на отрицательную. Начинается обратный полупериод.

При уменьщешш магнитного поля, а тем самым и тока в катушке 14, напряжения на выходе операционного усилителя 11 находится в определенной области положительных знач егшй, соответствующи области напряжений на базе транзистора 13 при изменении коллекторногхз тока

в задаттой области. В этот момент, ког-. да значение в катущ7 е 14 достигает нуля, напряжение на обмотке обратной связи станов1гтся равтшм нулю, дн({)ференциальное значение входного напряжения растет и выходное напряжение усилителя 11 резко падает до- максимального отрицательного значения. Если ми шмальньтй уровень срабатывания триггера Щмтггта 15 установлен равным 1ши бллзкщу к нулю, то в момент равенства тока возбуждения нулю он переключится и тем самым переклюшт схему управления 9, которая вновь переключит все устройство в измерительный полупериод.

Максимальный уровень срабатывания триггера Шмитта 15 следует установить близким к предельному выходному положительному напряжению операшгодаюго усилителя 11. Если в измерительном полупериодё по как 1М-ли6о причзпшм схема .сравнения 8 не сработает, то при достижении током в катуцлке 14 максимальHofo значения рост его превратится, напряжещте обратной связи уменьщится., и выходное напряжение операционного усилителя 11 резко возрастет. Триггер Шмитta 15 сработает и переключит схему управления 9 в обратный полупериод. Устройство не потерят работоспособности. Подключение входа трзогтера Шмитта 15 к выходу операционного усилителя 11 позволяет очень точно и надежно определить как момент достижения током катущки возбуждения формирователя магнитного поля нуля, так и макстимального значения. Пр}гаем максимальный и минимальный уровни срабатывания триггера Шмитта 15 могут быть установлены и не очень точно, главное, чтобы они были соответстветгно выше, и ниже пред.елов рабочей зоны выходного нйпряжения опер ационного усилителя 11.

Формула изобретения

Электромагнитный расходомер с частотным выходом, содержащий датчик,

форм1фователь- магнитного поля, усилитель сигнала датчика, схему управления, основную и допошштельную схемы сравнения, выходы которых присоединены к схеме. управления, и генератор тока треугольной формы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изк1ереюш расхода, генератор тока треугольной формы состоит из источника прямоугольных импульсов чередующейся , 774 полярности, операционного усилителя, эмиттернохк повторителя и выходного йаскада; усилен1И с общим эмиттером на транзисторе, в качестве коллекторной нагрузки которого включена катушка возбуждения формирователя магнитного поля, соединенных последовательно, а . такжеиз обмотки обратной связи,/намотанной на катугшсу возбуждения и вклю ченной между точкой схемы и инвертируюшим входом операционного усилителя. 1 а дополнительная схема сравнения выполнена в виде триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу операционного усилитеЛя. Источники информации, пртаятые во BHHbiaHHe при экспертизе 1. Патент США № 3260109, кл, 73-194 ЕМ.. 2.. Авторское свидетельство СССР № 546781, кл. G О1 Р 1/S8, 1974 (прототип)