Устройство для измерения давления Советский патент 1982 года по МПК G01L7/06 

Изобретение относится к контроль но-.измерительной технике, в частное ти к устройствам, предназначенным для измерения давления.

Известны устройства, для измерения неэлектрических величин, в частности давления, содержащие измерительные цепи с цифровым астатическим с.ледящим уравновешиванием 1.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения давления, содержащее упругий чувствительный элемент, связанный с обратньм магнитоэлектрическим преобразователем, нуль-орган, генератор импульсов, триггер, четыре ключа, блок управления, соленоидный механизм с тарированным грузом, генератор пилообразного тока, четыре счетчика, две схемы ввода, схему сравнения кодов, сумматор, схему индикации, схему совпадения, причем генератор пилообразного тока связан с нуль-органом и блоком управления через триггер, соединенный с первым ключом, вход которого связан с генератором импульсов, выход - с входами второго, третьего и четвертого клю- чей, управляюише входы которых связаны с блоком управления, причем

выходы второго и четвертого ключей связаны с входами первого и третьего, счетчика соответственно, первый и второй счетчики связаны между собой через первую схему ввода, второй счетчик и сумматор связаны через схему сравнения кодов, сумматор и третий счетчик связаны через вторую схему ввода, схема индикации связана

10 с четвертым счетчиком, счетный вход которого,связан с управляющим входЬм второй схемы ввода и с выходом схемы совпадения, входы которой связаны с блоком управления, с гене15ратором импульсов и с выходе схетиы сравнения кодов 2..

Недостатком известного устройства являются сбои, возникающие в работе второго.счетчика при нулевом

20 измеряемом давлении, обусловленные дрейфом нуля устройства.

Цель изобретения - повышение метрологической надежности устройства за счет устранения сбоев второго счетчика при нулевом измеряемотл давлении путем коррекции работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым

30 и третьим триггерами, пятым и шестым ключами, пятым счетчиком и схемой ИЛИ, причем установочные входы вто рого триггера соединены с управляющ выходом генератора пилообразного тока и выходом второго счегтчика, в ход второго триггера соединен с пер выми входами пятого и шестого ключ и с первым входом схемы совпадения вторые входы которых соединены.с г нератором импульсов, третий вход пятого ключа соединен с блоком управления, а вьлход - с одним устано вочным входом третьего триггера, шиной сложения пятого счетчика и с первым входом схемы ИЛИ, выход кото рой связан со счетным входом второг счетчика, выход третьего триггера соединен с третьим входом шестого ключа, выход которого соединен с вторым входом схемы ИЛИ и шиной вычитания пятого счетчика,выход кото рого соединен с другим установочным входом третьего триггера, выходы второго и третьего триггеров соединены с входами схемы совпадения, вы ход третьего ключа соединен с треть им входом схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом второго счетчика На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит чувствительный элемент 1, дно которого жестко связано с грузоприемной платформой 2, катушкой 3 магнитоэлектрического преобразователя 4 и средней пластиной дифференциального емкостного преобразователя 5. Выход последнего соединен с нуль-органом 6, выход ко торого соединен с одним установочным входом триггера 7, а его второй установочный вход соединен с управляющим выходом генератора 8 пилообразного тока, аналоговый выход которого соединен с катушкой 3. Выход триггера 7 соединен с блоком 9 управления и с ключом 10, через который выход генератора 11 импульсов соединен с вычислительным блоком 12. Выход ключа 10 через ключи 13 - 15, управляемые блоком 9 управления, соединен со счетными входами счетчика 16 нулевой величины, счетчика 17 измеряемой величины, и, через схему ИЛИ 18, счетчика 19 реперной величины. При этом выходы триггеров счетчика 16 через схему 20 ввода соединены с установочными входами триггеров счетчика 17, а вход управления схемы 20 соединен с блоком 9 управления. Выходы триггеров счетчика 19 через схему 21 ввода соединены с параллельным входом сумматора 22, у которого выходы Триггеров старших разрядов, а также выходы триггеров счетчика 17 соединены со схемой 23 сравнения кодов. Выход последней соединен с одним из входов схемы 24 совпадения, выход которой соединен с входом схемы 21 ввода и со счетным входом счетчика 25 результата измерения, выходы которого соединены со схемой 26 индикации. Блок 9 управления соединен также с одним из входов схемы 24 совпадения и с соленоидным механизмом 27, осуществляющим наложение тарированного груза 28 на грузоприемную платформу 2. Управляющий выход генератора 8 пилообразного тока и выход переполнения счетчика 17 измеряемой величины соединены с установочными входами триггера 29, выход которого соединен с входами ключей 30 и 31 и схемы 24 совпадения. Вторые входы ключей 30 и 31, а также вход схемы 24 совпадения соединены с выходом генератора 11 импульсов. Третий вход ключа 30 соединен с блоком 9 управления, а выход - с одним из установочных входов триггера 32, шиной вычитания счетчика 33 и через схему ИЛИ 18 со счетнь входом счетчика 17. Выход триггера 32 соединен с третьим входом ключа 31 и входом схемы 24 совпадения. Выход ключа 31 соединен через схему ИЛИ 18 со счетньм входом счетчика 23 и шиной сложения счетчика 33, выход которого соединен с вторьм установочным входом триггера 32. Устройство для измерения давления работает следующим образом. Генератор 8 пилообразноготока вырабатывает непрерывную последовательность импульсов (фиг.2). Имп.ульсом Начало пилы с управляющего выхода генератора 8 триггер 7 устанавливается в единичное состояние, открывая ключ 10, через который импульсы от генератора 11 импульсов проходят в вычислительный блок 12. В момент прохождения ротором емкостного преобразователя 5 перемещений нейтрали нуль-орган б вырабатывает сигнал, устанавливающий триггер 7 в нулевое состояние. При этом ключ 10 закрывается и завершается процесс времяимпульсного преобразования силы, воздействующей на измерительный механизм. Количество импульсов, проходящих через ключ 10, пропорционально интервалу времени между импульсом Начало пилы и сигналом от нульоргана 6. Оно варьируется в диапазоне от oi-o дообр п и определяется величиной измеряемого давления. Перед измерением давления проводят корректирующие операции. После сброса всех счетчиков и сообщения полости элемента 1 с атмосферой осуществляют поверку нуля устройства. При этом числовой эквивалент (vo формируется импульсами с выхода ключа 10, которые через ключи 13 и 15 проходят на входы счетчиков 16 и 19, работающих в режиме вычитания, в этих счетчиках в результате поверки нуля записывается значение . После поверки нуля блок 9 управления выдает команду соленоидному механизму 27 на опускание реперного груза 28 на грузоприемную платформу 2, Числовой эквивалентов реп записывается через ключ 15 в счетчик 19, работающи теперь в режиме суммирования, с образованием в нем разности (Уреп-с оПосле завершения корректирующих измерений блок 9 управления обеспечивает подъем тарированного груза 28 и подачу измеряемого давления во внутреннюю полость элемента 1.

Перед каждым измерением давления .синхронно с импульсом Начало пилы блоком управления 9 осуществляется перепись показания из счетчика 16 в счетчик 17 через схему 20 ввода. Числовой эквивалент ,,,д через ключ- 14 и схему ИЛИ 18 записывается в счетчик 17 с образованием в нем разности c(.(.o В нормальном режиме, когда больше или равно oio открывается схема 24 совпадения, через которую проходят импульсы от генератора 11 на схему 21 ввода и счетный вход счетчика 25 результата измерения. Каждым импульсом, поступившим на схему 21 ввода, осуществляется параллельный ввод величины о о из счетчика 19 в младшие разряды сумматора 22. Процесс суммирования продолжается до тех пор, пока не наступит равенсво показаний в старших разрядах сумматора 22 и счетчика 17. В этом случае выходной сигнал схемы 23 сранения закрывает схему 24 совпадения

Таким образом, операцию деления заменяют операцией последовательног сложения делителя до получения суммы, равной делимому. Выбор порядка превышения делимого над делителем обусловливается требуемой точностью деления. Количество тактов суммирования соответствует частному от деления, т.е., результату измерения согласно формуле

cLfbU - dJQ

oipen-dLo

где fbu,/w числовой эквивалент измеряемого давления; -иьм числовой эквивалент тока соответствующего измеряемой величине;

числовой эквивалент тока при измерении в реперной точке;

.- числовой эквивалент тока при поверке нуля;

К - постоянный множитель, равный отношению веса тарированного груза к эффективной площади чувствительного элемента. На фиг.2 представлены диаграммы последовательности импульсов, соответствующие ситуациям о( 1( , когда импульсы Начало пилы от генератора 8 пилообразного тока, переполнение счетчика 17 и сигнал

от нуль-органа 6 следует один за другим, и of .

Импульсом Начало пилы триггеры 7 и 29 устанавливаются в состояние , а на выходе блока 9 управления, соединенного с ключом 30, к этому времени появляется нулевой потенциал. Таким образом, триггер 29 подготавливает к работе ключ 30

0 и закрывает ключ 31. С приходом сигнала от нуль-органа 6 триггер 7 установится в нулевое состояние, закрывая ключ 10, а на вход ключа 30 от блока 9 управления поступит разрешающий потенциал. Через ключ 30 начнут проходить импульсы от генератора 11 на шину вычитания счетчика 33, а через схему ИЛИ 18 - на счетчик 17 и на триггер 32, устанавливая его

Q в единичное состояние, что подготавливает работу ключа 31.Импульсом . переполнения счетчика 17 триггер 29 устанавливается в нулевое состояние, закрывая ключ 30 и открывая ключ 31, через который импульсы проходят на шину сложения счетчика 33, а через схему ИЛИ 18 - на счетчик 17. С приходом в нуль счетчика 33 его выходным импульсом триггер 32 установится в нулевое состояние, закрывая ключ 31. Таким

образом, на счетчик 17 дополнительно к ti-n-bM пройдут импульсы, общее число которых составит

)V o-«ob-oio b +b-fc,

где первый член +b соответствует числу импульсов, прошедших через ключ 30, а второй член +Ь - через ключ 31. При нулевом состоянии триггеров 29 и 32 открывается схема 24 совпадения и осушествляется вычисление результата измерения pм} ..

В предлагаемом устройстве исключаются случаи получения недостоверных результатов, которые могут иметь место в известном устройстве.

Это повышает метрологическую надежность устройства для измерения давления, а также увеличивает коэффициент готовности за счет сокращения затрат времени на корректирующие измерения. Формула изобретения Устройство для измерения давления, содержащее упругий чувствитель ный элемент, связанный с обратным магнитоэлектрическим преобразовате лем, нуль-орган, генератор импульсов, триггер, .четыре ключа, блок управления, соленоидный механизм с тарированным грузом, генератор пилообразного трка, четыре счетчика две схемы ввода, схему сравнения кодов, сумматор, схему индикации, схему совпадения, причем генератор пилообразного тока связан с нульорганом и блоком управления через триггер, соединенный с первым ключом, вход .которого связан с генератором импульсов, выход - с входам второго, третьего и четвертого клю.чей, управляющие входы которых связаны с блоком управления, причем выходы второго и четвертого ключей связаны с входами первого и третьего счетчика соответственно, первый и второй счетчики связаны между собой через первую схему ввода, второй счетчик и сумматор связаны через схему сравнения кодов, сумлатор и третий счетчик связаны через вторую схему ввода, схема индикации связана с четвертым счетчиком, счетный вход которого связан с управляющим входом второй схемы ввода и с выходом схемы совпадения, входы которой связаны с блоком управлени с генератором импульсов и с выходом схемы сравнения кодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы шения метрологической надежности за счет устранения сбоев втброго счет чика при нулевом измеряемом давлении путем коррекции работы устройства, оно снабжено вторым и третьим триггерами, ПЯТ1Л4 и шестьм ключами, пятым счетчиком и схемой ИЛИ, причем установочные входы второго триггера соединены с управляющим выходом генератора пилообразного тока и выходом второго счетчика, выход второго триггера соединен с первыми входами пятого и шестого ключей и с первым входом схемы совпадения, вторые входы которых соединены с генератором импульсов, третий вход пятого ключа соединен с блоком управлен)1я, а выход - с одним установочньм входом. третьего триггера, шиной сложения пятого счетчика и с первым входом схемы ИЛИ, выход которой связан со счетным входом второго счетчика, выход третьего триггера соединен с третьим входом шестого ключа, выход которого соединен с вторые входом схемы ИЛИ и шиной вычитания пятого счетчика, выход которого соединен с другим установочным входом третьего триггера, выходы ВТОРОГО и третьего трмггеро-в соединены с входами схемы совпадения, выход третьего кл{оча соедкнен с третьим входом схемы иш, выход которой соединен с входом афорого счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. П.В. Новицкого, Л., 1975, с, 144. 2.Авторское свидетельство СССР ,259440, КЛ. G 01 L 7/06, 1968 (прототип).

Начало Переполнение пилы счетчика /7 Qm ндяь-органа

V.u От нулё-органа Переполнение счетчика 17.

пилы