Пневматическое многопредельное измерительное устройство Советский патент 1983 года по МПК G01D5/42 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к пневматическим, многопредельным измерительным устройствам, и может найти применение в системах контроля и управления в химической и других отраслях промкшшенности..

Известно многопредельное измерительное устройство, содержащее, соединенный с чувствительным элементом элемент сравнения, выход которого соединен через усилитель с выходным каналом, отрицательная камера через дроссель - с выходным ханалом и через управляемые пневмоконтакты и переменные дроссели с атмосферой, а положительная камера через управляемые пневмоконтакты - с задатчиками давления. Управляющие входы пневмоконтактов соединены с соответствующими выходами переключателя пределов измерения, содержащего два элемента сравнения, входы которых соответственно соединены с выходным каналом и задатчиками верхнего и.нижнего уровня срабатывания, управляемые пневмоконтакты, триггеры и элементы ЗАПРЕТ l.

Недостатками устройства являются низкая точность и сложн.ость конструкции. Низкая точность обусловлена тем, что такое конструктивное выполнение устройства позволяет изменять только верхний предел измерения при постоянном значении нижнего предела измерения. При этом, по мере увеличения верхнего предела, Увеличивается длина диапазона измерения, понижается чувствительность устройства и, соот10ветственно, точность измерения. Сложность конструкции обусловлена НЕШИчием элементов, индивидуальных для каждого предела измерения (управляемые пнавмоконтакты, дроссели, триг15геры, элементы ЗАПРЕТ). .При увеличении числа пределов измерения кбличество элементов возрастает.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является

20 пневматическое многопредельное измерительное устройство, .содержащее элемент сравнения, вход которого соединен с чувствительным элементом а выход через усилитель и дроссель25ный делитель - с его отрицательной камерой,.двухшкальный показывающий прибор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, переключа-, тель интервалов измерения, снабжен30ный задатчиками давления верхнего и нижнего уровней срабатывания и дву мя элементами сравнения, входы которых соответственно соединены с выхо дом усилителя и задатчиками давления верхнего и нижнего уровней срабатывания, и управляемые пневмоконтакты 2J. Так как переход с одного интерва ла измеренияна другой осуществляет ся коммутацией минусовой камеры эле мента сравнения с входным каналом, такое устройство может быть использ вано только в том случае, если вход ной сигнал является пневматическим, что определяет узкую область примен ния устройства (оно не может быть использовано, если входная реличина представлена в виде усилия, например, при работе с дилатометрическим датчиком температуры). Кроме того, такой переключатель характеризуется сложностью конструкции и низкой Нсщежностью работы, так как содержит элементы, индивидуальные для каждого интервала изме рения (практически три пневмореле и триггер на каждый интервал измере ния) , При увеличении интервалов измерения соответственно увеличиваетс и число элементов в переключателе и вероятность отказов. Целью изобретения является расши рение области применения путем обеспечения возможности работы устройства при входных сигна11ах в виде уси лия (например, от дилатометрического датчика) и упрощение устройства путем исключения из конструкции переключателя элементов, индивидуальных для каждого интервала переключения. Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом многопредельном измерительном устройстве, содержащем элемент сравнения, вход которого соединен с чувствительным элементом, а выход через усилитель и дроссельный делитель - с его отрицательной камерой,- двухшкапьный показывающий прибор, первый вход которого соединен с выходом усилителя, переключатель интервалов измерения, снабженный задатчиком давления верхнего и нижнего уровней срабатывания и двумя элементами сравнения, входы которых соответственно соединены с выходом усилителя и задатчиками давления верхнего и-нижнего уровней срабатывания, и управляемые пневмоконтакты, в переключатель интервалов измерения введены два генератора импульсов, два повторителя со сдвигом элемент ИЛИ и повторитель, причем питающие входы генераторов импул.сов соединены с выходами соответствующих i элементов сравнения, а выходы - с управляющими входами соответствующих нормально замкнутых пневмоконтактов и через элемент ИЛИ с управляющим входом нормально разомкнутого пневмоконтакта, выходы повторителей со сдвигом соединены через соответствующие нормально раз.омкнутые пневмоконтакты с входом повторителя, выход которого соединен через нормально замкнутый пневмоконтакт с входами повторителей со сдвигом, вторым входом двухшкального показывающего прибЪра и второй отрицательной камерой элемента сравнения. На -чертеже представлена схема пневматического многопредельного измерительного устройства. Устройство содержит чувствитель ный элемент, выполненный, например, в - виде дилатометрического датчика 1, соединенного рычагами 2 и плоской пружиной 3 с элементом сравнения 4, содержащим сопло 5 и камеры отрицательной обратной связи 6 и 7. Сопло 5 соединено -через дроссель 8 с линией питания и непосредственно - с. входом усилителя мощности 9. Выход усилителя 9 соединен через дроссельный делитель 10 с камерой отрицател.ьной обратной связи 6 и непосредственно с входами элементов сравнения .11 и 12 переключателя 13 интервалов измерения, вторые входы которых соединены с соответствующими задатчиками 14 и 15.давления верхнего и нижнего уровня срабатывания. Переключатель интервалов измерения содержит также генераторы импульсов 16 и 17 с дросселями 18 и 19, питающие входы которых соединены с выходами соответствующих элементов сравнения 11 и 12, нормально разомкнутые пневмоконтакты 20 и 21, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих генераторов 16 и 17, элемент ИЛИ 22, входы которого соединены с выходами генераторов 16.и 17, а выход - с управляющим входом нормально замкнутого пневмоконтакта 23, и повторители со сдвигом 24 и 25, выходы которых соединены через нормально разомкнутые пневмокс-нтакты 20 и 21 с входом повторителя 26. Выход повторителя. 26 .соединен через нормально замкнутый контакт 23,с отрицательной камерой 7 элемента сравнения 4 и вторым входом двух11 кального показывающего прибора 27, .Устройство работает следующим образом.. , При изменении температуры перемещение дилатометрического датчика 1 преобразуется посредством рычага 2 в усилие сжатия упругого элемента 3, воздействующее на мембранный блок элемента сравнения 4. При этом изменяется выходное давление элемента сравнения 4, которое через ус.члитель- 9 и дроссельный делитель 10 поступает в камеру отрицательной обратной связи 6, компенсируя усилие упругого элемента 3. Одновременно выходное давление усилителя 9 поступает на вход двухшкального показыва ющего прибора 27 и считывается со шкалы, проградуированной в единицах температуры.При достижении температурой верхнего предела данного интервала измерения выходной сигнал усилителя 9 достигает-максимального значения, срабатывает элемент сравнения il, подается дитание на генератор импульсов 16, который выдает импульс давления Р 1 длительност которого определяется настройкой переменного -дросселя 18. При этом закрывается клапан 23, открывается клапан 20, и выходной сигнал повторителя со сдвигом 24, равный текущему значению выходного сигнала повторителя 26 {в начальный момент равного нулю) со сдвигом +й , поступает на вход повторителя 26, на выходе которого формируется компенсационное давление Р, равное выходному давлению повторителя со сдвигом 24. При изменении выходного сигнала генератора 16 на противоположный (P-j, 0) закрывается клапан 20, открывается клапан 23, выходной сигнал повторителя со сдвигом 24 запоминается на входе повторителя 26, а равный Ъму сигнал Рц с выхода повторителя 26 поступает через открывшийся клапан 23 в отрицательную камеру 7 преобра зователя 4, компенсируя усилие сжатия упругого элемента 3, соответствующее одному интервалу измерения, и на вход двухикального показывающего прибора 27, устройство переходит на второй интервал измерения. Кроме того, выходной сигнал повторителя 2 Р поступает через открывшийся клапан 23 на вход повторителей со сдви гом -24 и 25, на выходе которых формируются сигналы Р24 25 к I причем величина сдвиг может быть определена по уравнению k - л Р -ffe где F-уэ усилие упругого элемента, соответствующее одному участку измерения,f-j - эффективная площадь мембра . камеры отрицательной обрат ной связи -7;. ЛР - диапазон изменения выходно го сигнала усилителя 9; k - коэффициент деления делите ля 10 - fj - эффективная плошадь мембра камеры 6. На втором интервале измерения вы ходной сигнал усилителя и показания на соответствующейу шкале двухшкального показывающего прибора 27 также . изменяются от минимального до максимального значения, а величина температуры определяется как сумма показаний первой шкалы вторичного прибора и его второй шкалы, проградуированной в единицах, кратных величине одного участка измерения. При дальнейшем увеличении температуры на величину участка измерения цикл срабатывания элементов переклю- . .чателя повторяется, величина компенсационного давления Р в камере.7 возрастает на величину д и устройство переходит на следующий интервал измерения. При понижении температуры до нижнего предела интервала измерения срабатывает элемент сравнения 12, генератор 17 выдает импульс , 1, открывается клапан 21, на вход повторителя 26.от повторителя со сдвигом 25 поступает сигнал 25. к и на выходе повторителя /6 формируется компенсационный сигнал Р,, , меньший предыдущего на величину, сдвига Л , который после изменения сигнала генератора 17 ( 0) поступает в камеру 7 и на вход двухшкального вторичного прибора 27, и устройство переходит на новый интервал измерения. Значение измеряемой температуры определяется как сумма показаний двух шкал двухшкального вторичного прибора. Так, например, при общем диапазоне измерения температуры O-SOO C он может быть разбит на 8 интервалов измерения длиной . При этом первая шкала может быть разбита на 8 делений с ценой деления 100°С, а вторая шкала - на 100 делений с ценой деления 1°С.Если измеряемая величина представлена в виде пневматического сигнала, то он подается непосредственно в положительную камеру элемента сравнения, при этом работа устройства-аналогична его работе при сигнале, представленном в виде усилия. Таким образом, предлагаемое устройство благодаря возможности формирования сигнала, поступающего во вторую отрицательную камеру элемента сравнения на переключателе, может быть использовано при работе с чувствительным элементом, выход которого пред- ставлен как Е виде давления, так и в виде усилия, что расширяет область его применения по сравнению с известным устройством. Кроме того, при работе на любом интервале измерения используются одни и те же элементы переключателя, что позволяет упростить конструкцию устройства (сократить число элементов переключателя), особенно при большом числе интервалов измерения.