HU218336B

HU218336B - Method and device for monitoring changes in the current value of a fluid flow rate in a fluid meter

Info

Publication number: HU218336B
Application number: HU9601561A
Authority: HU
Inventors: Philippe Janet; Francois Plisson; Frederic Puybaret
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 2000-07-28
Also published as: JPH09506175A; HUT76506A; EP0734510A1; ES2128700T3; DK0734510T3; FR2713760A1; CN1141077A; EP0734510B1; DE69416326T2; PL314851A1; PL175121B1; FR2713760B1; CA2178503A1; HU9601561D0; US5747703A; TR28272A; CN1055994C; SK72496A3; WO1995016189A1; DE69416326D1

Abstract

A találmány eljárás átfolyásmérő pillanatnyi folyadékáramaváltozásainak megfigyelésére, mérőtengelyes átfolyóközegmennyiség-mérőberendezéssel, amelyben a mérőtengely egész fordulata helyettmeghatározott, váltható mintavételi frekvenciával történőmintavételezéssel szögelfordulást érzékelünk, amely mintavételifrekvenciát legalább egy közegmennyiség-határértékkel összefüggésbenállapítják meg, a mintavételi frekvenciával elfordulásdetektálásra ésannak hiányára jellemző pulzussorozatokat képeznek, amely minta-jelpulzussorozatokkal értékelik a forgás folyamatosságát, folyamatosforgás esetén megállapítják az átfolyó közegmennyiség értékét ésközegmennyiség-határértékhez viszonyított, relatív értékét. Atalálmány továbbá átfolyásmérő átfolyt közegmennyiséget mérőmérőtengelyes egységgel, amely mérőtengely megtett fordulatainak számajellemző az átfolyt közegmennyiségre, továbbá az átfolyásmérőpillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére alkalmasberendezéssel, amely forgásértékelő berendezésnek – a mérőtengelylegalább egy markerének (20, 22) mentén elrendezett, szenzor és marker(20, 22) relatív helyzetét érzékelő, egy bit kimenőjelű, legalább egyoptikai érzékelője (32, 36) van, – órajel-generátora és az órajeletelőre megadott mintavevő frekvenciákra leosztó órajelosztója van,amelynek kimenetére az optikai érzékelő (32, 36) tápvezetője vancsatlakoztatva, – az optikai érzékelők (32, 36) jelét azelfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző kimenőjelléfeldolgozó bináris VAGY kapus logikai egysége és forgás/lengéskiértékelő egysége van, – továbbá pulzussorozat-feldolgozó, átfolytközegmennyiséget és a pillanatnyi közegáram-mintavevő frekvenciátólfüggő, relatív értékét meghatározó elektronikus egysége van. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére, mérőtengelyes átfolyóközegmennyiség-mérő berendezéssel, valamint átfolyásmérő, átfolyt közegmennyiséget mérő mérőtengelyes egységgel, amely mérőtengely megtett fordulatainak száma jellemző az átfolyt közegmennyiségre, továbbá az átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére alkalmas berendezéssel az eljárás megvalósítására.

Az ismert turbinás és membrános átfolyásmérők közös jellemzője, hogy a közegmérő turbina, illetve membrános szerkezet kimenete egy, az átáramló közegmennyiséggel arányosan forgó mérőtengely, amelynek fordulatait számlálják, és így mérik az átáramlott (fogyasztott) közegmennyiséget. Turbinás átfolyásmérők esetében a mérőtengely közvetlenül a turbina tengelye lehet, membrános átfolyásmérőkben a mozgó membrán és a mérőtengely között mindig egy mozgásátalakító, kinetikus áttétel van beiktatva.

Ilyen, membrános mérőrendszerű, házi gázfogyasztásmérő van ismertetve például az EP 0 128 838 szabadalom leírásában, ahol a membrános mérőrendszer kimenete egy forgó mérőtengely, amelyre forgáskiértékelő berendezés van csatlakoztatva. A gázfogyasztásmérő mérőtengelyének minden fordulata egy mérőegységnek felel meg, a tengely által megtett fordulatokat két gázóra-leolvasás között fogyasztásszámláló összegezi. A fenti fogyasztásmérő galvánelemes táplálású, a folyamatosan egyforma tápenergia-fogyasztású mintavevő elektronikus berendezése figyeli a közegáram pillanatértékeinek változásait is. A fogyasztásmérőben a O-tól Q!=Q_max-ig terjedő névleges méréstartományon túl a pillanatértékre megengedett Q₂ felső határig ugyanazt a mintavételt alkalmazzák, emiatt a berendezés fogyasztása viszonylag magas, lehetséges üzemideje elemcserétől elemcseréig rövid.

Az átfolyásmérők mérőtengelyének minden körülfordulása adott térfogatú közeg áthaladásának felel meg. A fogyasztás (átfolyás) mérése tehát a mérőtengely körbefordulásainak adott időszakon belüli számlálásával történhet.

Sajnos, a mérőtengely körülfordulásainak hibamentes és pontos számlálása nem egyszerű dolog. A különböző súrlódó elemek és áttételek szabálytalanná, akadozóvá teszik a mérőtengely mozgását, sőt, a mérőtengely oda-vissza irányú mozgást, lengést is végezhet bizonyos körülmények között, ami bizonytalanná teszi az átfolyó közegáram pillanatértékének figyelemmel kísérését, és téves számlálást is eredményezhet. A mérőtengely körülfordulásait a kerület egy pontján vizsgálják. Ha a mérőtengely oszcillációja e pont környezetében megy végbe, az többletpulzusokat és hibás mérést eredményez.

Az elektronikus kiértékelő rendszerű átfolyásmérők saját tápegységgel rendelkeznek, amely tápegység rendszerint cserélhető galvánelem. A mérőmű villamostápenergia-fogyasztása ilyen esetben meghatározza, korlátozza a folyamatos üzemidő időtartamát. Emiatt szükséges az átfolyásmérők fogyasztását a lehető legkisebb értéken tartani.

Az átfolyásmérőkkel szemben támasztott követelmény a hosszú idejű üzemképességen és a pontos mérésen túlmenően az is, hogy biztonsági okokból tegyék lehetővé annak figyelését, hogy az átfolyó közeg áramának pillanatértéke nem lép-e túl egy, a névleges mérési tartományt többszörösen meghaladó értéket. Ha a pillanatérték túllép egy erre megengedett maximumot, azonnali beavatkozást szükséges tenni, ami a közeg vezetékébe az átfolyásmérő előtt iktatott szelep azonnali elzárását jelenti.

Egy ilyen beavatkozás feltétele, hogy a közegáram pillanatértékét mérni tudjuk ebben a névleges értéket többszörösen meghaladó tartományban is.

Egy gázfogyasztásmérő esetében például a megkövetelt mérési pontosság a névleges mérési tartományban 2-5%, a felső határértékre vonatkoztatva. A közegáram pillanatértéke hirtelen változásokat mutathat, a felső határértéket messze meghaladó értékeket vehet fel, amiket a fogyasztás számlálója nem mutat ki. A gyors beavatkozás érdekében e pillanatértékeket pontosan és gyorsan mérni szükséges, anélkül hogy ez a fogyasztásmérő táptelj esítmény-felvételét számottevően növelné.

Egy 6 m³/óra névleges határértékű gázfogyasztásmérő óra esetén például a biztonsági okokból még megengedett felső határ egy (100 msec hosszú) pillanatértékre 50 m³/óra. Ennek túllépése esetén előírás szerint az átfolyást szelep elzárásával 15 másodpercen belül szükséges megszüntetni.

Egy ilyen beavatkozás csak úgy lehetséges, ha az átfolyó közegáram pillanatértékeit az üzemszerű fogyasztásmérés (üzemidő) alatt kihagyás nélkül, folyamatosan figyeljük és kiértékeljük.

Ismert olyan megoldás, amelyben a mérőtengelyre mágneses érzékelő van a kerület egy részén rögzítve, és egy másik, álló mágneses érzékelő is el van rendezve ennek pályája mentén. A mágneses érzékelők akkor adnak fogyasztásként értékelhető pulzust, amikor egymással szemben vannak. Külső mágneses terek hatásának, a manipulálás lehetőségének kizárására a mágneses érzékelők mágnesesen árnyékoltak. Átfolyásmérőkben alkalmaznak továbbá rezonáns detektálóérzékelőket is, amelyek a vázolt probléma megoldására nem tehetők alkalmassá.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése olyan, átfolyásmérő pillanatnyi folyadékárama változásainak megfigyelésére is alkalmas eljárás és átfolyásmérő kialakításával, amely kis fogyasztás mellett alkalmas a névleges mérési tartományt többszörösen meghaladó pillanatnyiátfolyás-értékek pontos és gyors mérésére.

A feladat találmány szerinti megoldása eljárás átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére, mérőtengelyes átfolyóközegmennyiség-mérő berendezéssel, amelynek során a mérőtengely egész fordulata helyett meghatározott, váltható mintavételi frekvenciával történő mintavételezéssel szögelfordulást érzékelünk, amely mintavételi frekvenciát legalább egy közegmennyiség-határértékkel összefüggésben állapítjuk meg, a mintavételi frekvenciával elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzussorozatokat ké2

HU 218 336 Β pezünk, amely mintajel pulzussorozatokkal értékeljük a forgás folyamatosságát, folyamatos forgás esetén megállapítjuk az átfolyó közegmennyiség értékét és a közegmennyiség-határértékhez viszonyított, relatív értékét.

Előnyösen a mérőtengely forgását detektáló mintavételezésre legalább két mintavételi frekvenciát alkalmazunk, amely első mintavételi frekvenciát egy első közegmennyiség-határértékkel összefüggésben állapítjuk meg, a második mintavételi frekvenciát egy második közegmennyiség-értékkel összefüggésben állapítjuk meg, egymást részben átlapoló mérési és biztonsági tartományokat kijelölve, ahol ή<f₂ és Qj<Q₂, amely első mintavételi frekvenciához és mérésiközegmenynyiség-határértékhez tartozó mérési tartomány legnagyobb Q’j közegmennyisége Qi <Q’, <Q₂, és amely második mintavételi f₂ frekvenciához és második közegmennyiség-értékhez tartozó biztonsági tartomány alsó Q’₂ közegmennyiség-határértéke Qi<Q’₂ Q\, legnagyobb közegmennyisége a második Q₂ közegmenynyiség-érték, amely eljárásban minta-jel pulzussorozatokat az első és második mintavételi f,, f₂ frekvenciával képezünk, és ezekből az átfolyó közegmennyiség pillanatértékének a közegmennyiség-határértékekhez viszonyított, relatív értékét határozzuk meg.

Célszerűen a pulzussorozatok elektronikus feldolgozása előtt

1) elektromos pulzusjeleket generálunk a mintavételi viszonyoktól függően választott mintavevő frekvenciának megfelelő ismétlődési frekvenciával,

2) legalább egy, a forgó mérőtengely markerének elhaladását észlelő, bináris állapotjelet adó érzékelőt táplálunk a pulzusjelekkel,

3) az időben egymást követő, bináris állapotjelekből elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat képezünk, ahol egy-egy detektálást egy-egy adott közegmennyiségnek feleltetünk meg.

Előnyösen az 1) lépésben

a) első Atj időtartamban legalább egy, első mintavevő frekvenciás, villamos mintajelet képezünk,

b) első At | időtartamot követő második At₂ időtartamban legalább egy, második mintavevő frekvenciás, villamos mintajelet képezünk,

c) ismételjük a fenti lépéseket.

Célszerűen

a) az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat elektronikusan, folyamatosan értékeljük első mintavevő frekvenciával,

b) az első Atj időtartam végén, amely első At | időtartamban az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat elektronikusan, folyamatosan értékeltük első mintavevő frekvenciával, második mintavevő frekvenciával is értékeljük az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat,

c) a fenti lépéseket ismételjük.

Előnyösen a második mintavevő frekvenciát az első mintavevő frekvenciától függően választjuk meg.

Célszerűen a második mintavevő frekvenciát az első mintavevő frekvenciánál legalább Q₂/2Q’₂ abszolút értékszer nagyobbra választjuk meg.

Előnyösen az első mintavevő frekvencia nagyobb, mint a mérőtengely névleges közegmennyiség-határértékhez tartozó fordulatszámának kétszerese.

Célszerűen a mérőtengely egy fordulatához számos markert társítunk.

Előnyösen az egymást követően generált első és második mintavevő frekvenciás jelek helyett, folyamatosan generálunk a második mintavevő frekvenciánál nagyobb mintavevő f₃ frekvenciájú és az első mintavevő frekvenciához tartozó közegmennyiség-határértéknél kisebb, a markerek számától és a második mintavevő frekvencia értékétől függő, harmadik Q₃ közegmennyiséghez rendelt jeleket, és az átfolyó közegmennyiség Q_rhez és Q₃-hoz viszonyított relatív értékét határozzuk meg.

Célszerűen a kimenőjel pulzusait elektronikusan folyamatosan feldolgozzuk az első és második mintavevő f_1; f₂ frekvenciákon, és így az átfolyó közegmennyiség Q_rhez és Q₂-höz viszonyított relatív értékét határozzuk meg.

Előnyösen a harmadik letapogatási frekvenciát nagyobbra választjuk, mint a markerek számának és a második mintavevő frekvenciának a szorzata.

Célszerűen a mintajel bitjeinek első mintavevő fj frekvencián történő feldolgozása során két mintavevő jel közötti Ϊj/f! időben I, bitszámú mintabitet választunk ki és tárolunk, amely bitszámokat összegezzük, így meghatározzuk az átfolyó közegmennyiséget Ij bitszámtól és f, frekvenciától függő pontossággal az előre meghatározott közegmennyiség-határértékig terjedő tartományban.

Előnyösen összegzés előtt a különböző I] bitszámok bitjeit pontosságnövelő, súlyozótényezővel látjuk el.

Célszerűen az Ij bitszámú pulzussorokat bitszám hosszú shift-regiszterben tároljuk, ahol a középső tárolóhelyen lévő bitet látjuk el a legnagyobb súlyozótényezővel, míg az ez előtt és után álló biteket fokozatosan kisebb súlyozótényezővel látjuk el.

Előnyösen a mintajelbitek második mintavevő f₂frekvenciás elektronikus feldolgozása során előre megválasztott I₂ számú kimenőbitet választunk ki, megvizsgáljuk, hogy az így kiválasztott pulzussorozatban hány detektálás jele található, és ha ez a bitszám nem kisebb, mint egy előre meghatározott I₃ bitszám, akkor az átfolyó közegmennyiséget az előre meghatározott Q’₂ és Q₂ közegmennyiség-határétékek közötti tartományban lévőnek, ellenkező esetben Q’₂ közegmennyiség-határértéknél kisebbnek értékeljük.

Célszerűen a kiválasztandó I₂ bitszámot a második mintavevő frekvenciától, első mintavevő frekvenciás közegmennyiség-határértéktől és markerek számától függően választjuk meg.

Előnyösen a detektálások I₃ számát első mintavevő frekvenciás közegmennyiség-határértéktől és markerek számától függően választjuk meg.

Célszerűen kimenőjel képzése előtt másik érzékelők alternáló működtetésével és az egymást követő állapotok azonosításával meghatározzuk, hogy a mintajelek a mérőtengely folyamatos forgását vagy oszcilláló mozgását reprezentálják-e.

HU 218 336 Β

Előnyösen érzékelőként optikai érzékelőket alkalmazunk.

A találmány szerinti megoldás továbbá átfolyásmérő átfolyt közegmennyiséget mérő mérőtengelyes egységgel, amely mérőtengely megtett fordulatainak száma jellemző az átfolyt közegmennyiségre, továbbá az átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére alkalmas berendezéssel, az eljárás megvalósítására, ahol a forgásértékelő berendezésnek

- a mérőtengely legalább egy markerének mentén elrendezett, szenzor és marker relatív helyzetét érzékelő, egy bit kimenőjelű, legalább egy optikai érzékelője van,

- órajel-generátora és az órajelet előre megadott mintavevő frekvenciákra leosztó órajelosztója van, amelynek kimenetére optikai érzékelő tápvezetője van csatlakoztatva,

- az optikai érzékelők jelét elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző kimenőjellé feldolgozó bináris VAGY kapus logikai egysége és forgás/lengés kiértékelő egysége van,

- továbbá pulzussorozat-feldolgozó, átfolyt közegmennyiséget és a pillanatnyi közegáram mintavevő frekvenciától függő, relatív értékét meghatározó elektronikus egysége van.

Előnyösen az átfolyásmérőnek adott mintavételi frekvenciájú és meghatározott bitszámú, a mért értéktől íuggő összetételű pulzussorozatot értékelő elektronikus egysége van.

Célszerűen az átfolyásmérőnek névleges átfolyó Qi közegmennyiség-határérték függvényében választott első mintavételi frekvenciás minta jel-pulzus sorozatot adó, mérőtengelyhez kapcsolt, mozgó markere és meghatározott I, bitszámú, a mért értéktől függő összetételű pulzussorozatot átmeneti tárolóban kiválasztó és névleges Q, közegmennyiség feletti tartományban a pillanatnyi átfolyó közegmennyiséget Ij bitszámtól és f, frekvenciától függő pontossággal meghatározó fél-összeadóval rendelkező, értékelő elektronikus egysége van.

Előnyösen az átmeneti tároló bitszám hosszú shift-regiszter.

Célszerűen a pillanatnyi átfolyó közegmennyiséget értékelő elektronikus egység az Ij bitszámú, mért értéktől függő összetételű pulzussorozatot középső bithez mint legnagyobbhoz képest szimmetrikusan, meghatározott koefficiensekkel súlyozó, pontosságnövelő eszközzel van ellátva.

Előnyösen a pillanatnyi átfolyó közegmennyiséget értékelő elektronikus egység egy második I₂ bitszámszelektorral is el van látva, amely I₂ bitszám-szelektornak f, frekvenciától, Qi közegmennyiség-határértéktől és második, előre meghatározott, nagyobb Q₂ közegmennyiség-értéktől függően megválasztott, második mintavevő f₂ frekvenciás mintajelek markerek számától, Qi közegmennyiség-határértéktől és a második mintavevő f₂ frekvenciától függően megválasztott 1₂ bitszámú pulzussorozatát kiválasztó számlálója és a pulzussorozat markerdetektálásra jellemző pulzusait számláló 2 bites számlálója és a detektálások számából az átfolyó közegmennyiség Q[ közegmennyiség-határértéknél kisebb vagy nagyobb tartományba tartozását megállapító eszköze van, ahol fl<f₂,Ql<Q2·

Célszerűen az átfolyásmérőnek a szenzor és a látható marker relatív helyzetét érzékelő, optikai érzékelője van.

Előnyösen a forgásérzékelő berendezés mérőtengellyel kinetikusán kapcsolt forgórészén a marker Dl fogszámú markergyűrű fogaként van kialakítva.

Célszerűen a forgásérzékelő berendezés mérőtengellyel kinetikusán kapcsolt forgórészén a további markerek D2 fogszámú markergyűrű fogaiként vannak kialakítva, ahol D2<D1.

Előnyösen a forgásérzékelő berendezés forgást és lengést megkülönböztető eszközzel van ellátva.

Célszerűen a forgásérzékelő berendezés forgást és lengést megkülönböztető eszközzel van ellátva, amely eszköz markergyűrűnként egy-egy második optikai érzékelő, amely második optikai érzékelők félmarker-fogszélességgel eltoltan vannak elrendezve az első optikai érzékelőkhöz képest, és amely optikai érzékelők forgás/lengés kiértékelő, elektronikus egységre vannak csatlakoztatva.

Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az

1. ábra gáz átlagos és pillanatnyi átfolyó közegáramának tartományai a valós és mért közegmennyiségek diagramjában ábrázolva, a

2. ábra az 1. ábra szerinti tartományok a valós közegmennyiségek függvényében, a

3. ábra forgásérzékelő berendezés tengely menti metszete, a

4. ábra a 3. ábra szerinti forgásértékelő berendezés keresztmetszete, az

5. ábra mérő és kiértékelő elektronikus berendezés tömbvázlata, a

6. ábra optikai érzékelőt meghajtó V_A és V_B pulzussorozatok diagramja, a

7. ábra különböző jelalakok, a

8. ábra logikai egység részletesebb tömbvázlata, a

9. ábra bitszám-szelektor tömbvázlata.

A találmány szerinti megoldásban az átfolyó közegáram pillanatértékeinek méréstartományát két részre osztjuk a pontos mérés és kis fogyasztás érdekében: egy (átlag vagy normális) mérési a tartományra, amely Q_o (=O)-tól lényegében Qi=Q_max-ig teljed, és egy biztonsági c tartományra, amely lényegében Q_rtől a 100 msec hosszú pillanatértékre megengedett legnagyobb értéken túl, Q₂-ig terjed. A két a, c tartomány közös határán a két tartomány áthidalja egymást egy átlapoló b tartományban, annak érdekében, hogy a pillanatértékek mérése minden körülmények között hézagmentesen történjen (1. és 2. ábrák).

Új a találmány szerinti eljárásban, hogy nem egyszerűen egy mérőtengely fordulatainak számát számláljuk, hanem ehelyett meghatározott frekvenciájú mintavételezéssel (időközönként, rendszeresen) vizsgáljuk a mérőtengely szöghelyzetét, és az így nyert mintajeleket értékelve nyerünk kimenőjeleket egyrészt az átfolyt közegmennyiséget időben összegző (fogyasztás-) mérőszám

HU 218 336 Β képzéséhez, másrészt az átfolyó közegáram pillanatértékének pontos méréséhez. A mintajelek feldolgozásával mindenekelőtt megállapítjuk, hogy a mérőtengely forgó mozgást vagy lengő mozgást végez-e.

A mintavevő frekvenciát egy adott közegmenynyiség-áramhoz rendelten választjuk meg. A leírás szerinti első példában kétféle mintavevő f_b f₂ frekvenciát alkalmazunk, amelyekkel előre meghatározott (kétféle) közegmennyiséghez viszonyítva mérjük a ténylegesen átfolyó közegmennyiséget. Az fj frekvencia a mérési tartomány felső, névleges Q| közegmennyiség-határértékéhez, az f₂ frekvencia egy a pillanatértékre megengedettnél magasabb, Q₂ közegmennyiség-értékhez van rendelve, a mérések ezekhez a közegmennyiség-határértékekhez mérten történnek. Az első mintavevő f] frekvencia tehát Q| függvénye, a második mintavevő f₂frekvencia Q₂ függvénye, ahol f,<f₂ és Qj<Q₂.

Előnyösen a forgómozgásból mintát vevő, első ή frekvencia az 1 mérőtengely Qi=Q_max közegmenynyiség-határértéknél vett fordulatszáma kétszeresének megfelelő vagy annál nagyobb frekvencia, és ezzel az első mintavevő ή frekvenciával a Q_o=O-tól egy Q’₂közegmennyiség-határértékig terjedő mérési a tartományban mérjük az átfolyó közegmennyiséget, ahol Qi<Q’₂<Q₂. A Q’₂ által határolt mérési a tartomány túlterjed a névleges Qj =Q_max közegmennyiség-határértéken. Ha például az első mintavevő f| frekvenciát a mérőtengely Qi=Q_max közegmennyiség-határértéknél vett f[Q_max] fordulatszáma két és félszeresének megfelelő frekvenciára választjuk (^=2,5 f), akkor a Q’₂ = l,25 Q_max. Ha az első mintavevő ή frekvenciát a mérőtengely Qi=Q_max közegmennyiség-határértéknél vett f[Q_max] fordulatszáma kétszeresének megfelelő frekvenciára választanánk (ή = 2 fIQ_max], akkor a mérési a tartomány Qo-tól csak Q[=Q_max-ig terjedne, ami nem tenné lehetővé a pontos mérést Q_max-szimmetrikus környezetében.

Az 1. ábrán az átfolyó közegmennyiség-áram függvényében vannak feltüntetve az első és második mintavevő f_b f₂ frekvenciával mért közegmennyiség-értékek. Az 1. ábrán a mérési a tartomány egy y=x egyenessel van ábrázolva, és a mérési tartomány alsó Q_o közegmennyíség-határértékétől a Q’₂=l,25 Q_max közegmennyiség-határértékig terjed. Ebben a tartományban fj frekvenciás mintavétellel pontosan mérhető és összegezhető az átfolyt közegmennyiség.

A 2. ábrán az átfolyó közegmennyiség-áram függvényében a mérési a tartomány, a biztonsági c tartomány és a két a, c tartomány átlapoló b tartománya van feltüntetve, amelyek együttesen Q₀-tól Q₂-ig terjednek. A tartományok határainak alakulása az 1. ábrán követhető nyomon.

Az átlapoló b tartomány a névleges Q_t közegmenynyiség-határértéktől a tényleges Q’| közegmennyiséghatárértékig terjed. A vett mintajelek értékei ebben a tartományban egy háromszög két befogóján helyezkednek el. Q, és Q’₂ közegmennyiség mérése esetén a mért értékek az y=x irányú befogón, Q’₂ és Q\ közötti közegmennyiség mérése esetén a mért értékek az y=-x irányú befogón helyezkednek el. A mért értékek tehát az átfolyó közegmennyiség növekedésével előbb nőnek, majd csökkennek. Ezt a jelenséget „spektrumszimmetriának” nevezzük. Ez a jelenség lehetővé teszi a mérési tartomány kiterjesztését Q₀-tól egészen a tényleges Q’i = 1,5 Q_max határértékig.

A Qi és Q₂ közegmennyiség-határértékek közötti intenzitású átfolyó közegáram mérésére az ή frekvenciánál magasabb letapogató f₂ frekvenciát választunk, amelynek értéke célszerűen [Q₂/Q'₂] f_b ahol [Q₂/Q’₂] egy első egész szám, amely nagyobb vagy egyenlő Q₂/Q’₂-vel. Ha például egy gázfogyasztásmérő (átfolyásmérő) esetében, amelynek névleges Q_t közegmenynyiség-határértéke 6 m³/óra, a megengedett legnagyobb pillanatnyi átfolyás értéke 5 Qmax, a választott Q2 közegmennyiség-érték 50 m³/óra, a letapogatófrekvencia f2=4 f_b a biztonsági c tartomány pontos és egyértelmű mérésre használt része a példa szerint Q’j = 1,25 Q_max-tól 5 Q_max-ig terjed. A c tartomány további, 5 Q_max-tól Q₂=8,75 Q_max-ig terjedő része a már leírt „spektrumszimmetria” miatt nem használható egyértelmű mennyiségmérésre. A háromszögspektrum (a mérési értékek) az 5 Q_max-csúcsra szimmetrikusan alakulnak.

Ha a példa szerinti teljes c tartományt mérésre kívánnánk felhasználni, magasabb f₂ frekvenciás letapogatásra lenne szükség. A találmány szerinti átfolyásmérő villamostápenergia-felhasználása arányos a mintavevő frekvenciával!

Minthogy a c tartomány felső felében már nincs szükség pontos mérésre, a teljes biztonsági c tartomány felhasználható annak érzékelésére és megállapítására, hogy a közegáram túllépett egy erre megadott küszöbértéket, például Q’₂-t. A Q_o-Q’, terjedelmű, valós mérési tartomány és a biztonsági Q_n’-Q’₂ terjedelmű tartomány egymást átlapolják, így nem jöhet létre olyan tartomány, amelyben nincs mérés.

Ha a mintavétel a fenti elvektől eltérően történik, előfordulhat, hogy a mérési és biztonsági tartományok között méretlen tartomány keletkezik, és a mérőtengely bizonyos szabálytalan mozgásai nem lesznek megfigyelhetők. Egy ilyen frekvenciaválasztás az átfolyásmérő kiértékelőelektronikájának fogyasztását is jelentősen megnövelheti.

A 3. és 4. ábrán az átfolyásmérő (mechanikus) forgásértékelő 10 berendezése van feltüntetve, amely 10 berendezés elektronikus kiértékelőberendezéssel van összekapcsolva. A forgásértékelő 10 berendezés 12 forgórésze 28 tengelycsapon elforduló 14 csapággyal van ellátva. A 12 forgórésznek felső, sík 12a tárcsafelületéből koncentrikusan kiállóan kialakított 16 fogaskerékrésze van, amely az 1 mérőtengely 18 fogaskerekével kapcsolódik. Ez a fogaskerékpár az átfolyó közegmennyiség pillanatértékével arányosan hajtja meg a 12 forgórészt. A 12 forgórész alsó 12b tárcsafelületén koncentrikus 24, 26 markergyűrűk vannak kialakítva, amely 24, 26 markergyűrűk Dl és D2 fogszámú fogai érzékelők fényútját keresztező 20, 22 markereket alkotnak. A 24, 26 markergyűrűk különböző sugarúak és különböző fogszámúak.

A 4. ábrán látható példában a kisebb sugarú 24 markergyűrűn csak egy (tengelyirányban kinyúló, félkörív5

HU 218 336 Β szélességű) fog (20 marker) van kialakítva (Dl=l), a nagyobb sugarú 26 markergyűrű D2=32 fogú (32 db 22 marker a kerület mentén elosztva). A külső 26 markergyűrű a példában a 12 forgórész külső átmérőjével egyező átmérőjű.

A 14 csapágyat tartó 28 tengelycsap 30 tartólapban van rögzítve. A 30 tartólap egyúttal az elektronikus kiértékelőberendezés nyomtatott áramköri lapja.

A forgásérzékelő 10 berendezés legalább egy optikai 32 érzékelőt tartalmaz (a példában négyet), amely 32 érzékelő 32a fényforrásból, például infravörös fényű diódából és (az árnyékoló 20 marker útját keresztező) fényútjában vele szemben elrendezett 32b fényérzékeny eszközből, például fototranzisztorból áll. A 32 érzékelő 32a fényforrása és 32b fényérzékeny eszköze között U alakú rés van kialakítva, amelyen a 24 markergyűrű 20 markere áthaladhat, a fényutat árnyékolással megszakítva. Az U alakú 32 érzékelő talpánál fogva a 30 tartólapon van rögzítve.

A 24 markergyűrű mentén két optikai 32, 34 érzékelő van elrendezve, a külső 26 markergyűrű mentén további két optikai 36, 38 érzékelő van elrendezve. A két-két 32, 34, illetve 36, 38 érzékelő a kerület mentén szöghelyzetben félfog-szélességgel egymástól eltolva van elrendezve. így a belső, egy 20 markeres 22 markergyűrű mentén a két 32, 34 érzékelő egymástól 90°-ban eltoltan, a külső, harminckét 22 markeres 26 markergyűrű mentén egymástól 31°-kal eltolt helyzetben van elrendezve. A 32-38 érzékelők egy érzékelő 40 tartólapon vannak egymáshoz képest rögzített geometriai helyzetben elrendezve, amely 40 tartólap a nyomtatott áramköri 30 tartólapon van rögzítve. A 34, 36, 38 érzékelők hasonló felépítésűek, mint a példaként ismertetett optikai 32 érzékelő, tehát egy-egy 34a, 36a, 38a fényforrásból és 34b, 36b, 38b fényérzékeny eszközből állnak.

Természetesen a markerek és érzékelők más megoldásúak, nem optikai jellegűek is lehetnek.

Az 5. ábrán a forgásértékelő 10 berendezést az átfolyó pillanatnyi közegmennyiség értékét a találmány szerinti eljárás foganatosításával, elektronikusan kiértékelő részének tömbvázlata van feltüntetve. Ez az elektronikus kiértékelőberendezés megépíthető egyetlen alkalmazásspecifikus monolit áramkörbe integráltan is (eltekintve az érzékelőktől). Az elektronikus kiértékelőberendezés egyrészt vezérelten, impulzusokkal táplálja a 32-38 érzékelők 32a-38a fényfonásait, másrészt feldolgozza azok 32b-38b fényérzékeny eszköze kimenetein megjelenő válaszimpulzusokat. Az elektronikus kiértékelőberendezés tartalmaz továbbá egy mikroprocesszort, amely beállítja és vezérli a letapogatás paramétereit (mintavevő frekvenciák, közegmennyiséghatárértékek stb.), ellenőrzi a tápforrás állapotát, vezérli az egységek tápellátását, és más, nem részletezett funkciókat is ellát. Az elektronikus kiértékelőberendezés például 32 kHz-es 50 órajel-generátorára különböző frekvencialeosztásokat megvalósító 52 órajelosztó van kötve.

Mint már leírtuk, a használói mérési tartományban történő méréshez olyan mintavevő f, frekvenciát választunk, amellyel pontos mérés valósítható meg legalább a Q₀-Q_max-tartományban, illetve amellyel az átfolyó közegmennyiség pillanatértéke pontosan mérhető ennél magasabb, Q’, = 1,25 Q_max értékig. A mintavevő f, frekvenciát például az 1 mérőtengely Qi=Q_max közegmennyiség-határértéknél vett f[Q_max] fordulatszáma két és félszeresének megfelelő frekvenciára választjuk (ή =2,5 f[Q_max])- A második, magasabb letapogató f₂frekvenciát célszerűen [Q2/2Q’₂] fi-értékre választjuk, amely [x] együttható valós, x-szel egyenlő vagy a következő nagyobb egész szám. Ha például egy átfolyásmérőben f₂=4 f_b Q₍=6 m³/óra és Q2 = 50 m³/óra, Q0=0, az első mintavevő fj frekvencia például 3,5 Hz, a második mintavevő f₂ frekvencia például 14 Hz.

Azzal, hogy az érzékelők fényforrásait csak impulzusszerűen, időnként tápláljuk, jelentős fogyasztásmegtakarítás érhető el, így a tápforrásként alkalmazott galvánelem hosszú üzemidőt képes biztosítani, szemben a folyamatos táplálás vagy a magas mintavevő-frekvencia alkalmazása esetével.

Az 5. ábrán a 4. ábra szerinti 32 érzékelőnek A, a 34 érzékelőnek B, a 36 érzékelőnek C és a 38 érzékelőnek D jelölés felel meg, amely A, B, C, D érzékelők között az elektronikus kiértékelőberendezés 52 órajelosztóról vezérelt 54 kapcsolóegysége választ. Az 54 kapcsolóegység meghatározott hosszú (bitszámú), 2f_b illetve 2f₂=8 f, frekvenciájú pulzussorozatot küld a megfelelő érzékelők fényforrására. A példában két-két optikai 32-38 érzékelőt alkalmaztunk 24, 26 markergyűrűnként, amely esetben az azonos 24 markergyűrűhöz tartozó A és B érzékelődiódái váltakozva kapnak táplálást, tehát H órajelből a táplálásukhoz (páros és páratlan H órajelből) két V_A, V_B pulzussorozatot szükséges előállítani (6. ábra). A páros H órajelből képzett V_Apulzussorozat például húsz f) frekvenciájú (időben ritkább) pulzusból és ezeket követő tizenhárom f₂ frekvenciájú (időben sűrűbb) pulzusból áll. Ehhez hasonlóan a másik LED-diódát tápláló, a páratlan H órajelekből képzett V_B pulzussorozat huszonegy fj frekvenciájú pulzusból és ezeket követő tizenkét f₂ frekvenciájú pulzusból áll. Az egymás pulzusszüneteiben megjelenő V_A, V_Bpulzussorozatok a 7. ábrán vannak feltüntetve.

A V_A, V_B pulzussorozatok 1) frekvenciájú része At, időtartamú, f₂ frekvenciájú része At₂ időtartamú. Az A és B érzékelők válaszjelei 0 vagy 1 értékűek, attól függően, hogy a fényutat elzárta-e 20 marker. A 7. ábrán a 20 marker mozgását az A, illetve B érzékelő előtt R_a, R_b görbék ábrázolják. Minthogy az A és B érzékelő egymáshoz képest 90°-kal el vannak tolva a 24 markergyűrű kerülete mentén, a 20 marker széle helyzetének kiértékelése kétszeres mintavevő frekvenciával történik. Az A és B érzékelők kimenetei egymással össze vannak kötve, és így logikai VAGY kapcsolatba kerülve, eredő V_AB pulzussorozatként jutnak egy VAGY kapus 60 logikai egység azonos bemenetére. A 60 logikai egység P forgásjelet képez (7. ábra), ha az 1 mérőtengely forgómozgást végez, ezzel megkülönbözteti a mérőtengely forgó- és oszcilláló mozgását.

Az A és B érzékelők kimenete bináris állapotainak bistabil billenőkörökben (8. ábra) történő feldolgozásá6

HU 218 336 Β val a marker állapotának időbeli változására jellemző kimenőjelet képezünk. Az A és B érzékelőket tápláló V_A, V_B pulzussorozat pulzusainak lefutó élével egyegy bistabil billenőkört billegtetünk, amely billenőkörök kimenőjeleit a 7. ábrán Q_A, illetve Q_B görbékként tüntettük fel.

A bistabil billenőkörök kimenetére a 60 logikai egység részét képező forgás/lengés 62 kiértékelőegység van csatlakoztatva, amely egység invertereket, NAND kapukat és egy R/S bistabil billenőkört tartalmaz, amely R/S bistabil billenőkör különbözteti meg az 1 mérőtengely forgó- és oszcilláló mozgását.

Az R/S bistabil billenőkor kimenőjelét kiváltja

- a SET bemenetére adott Q_A AND _invQ_B logikai eredményjel és

- a RÉSÉT bemenetére adott Q_B AND _invQ_A logikai eredményjel.

A forgás/lengés 62 kiértékelőegység az alábbi feltételek megléte esetén ad forgásjelet: Q_A=0, Q_s=l; Qa⁼l» Qb=°·

Markergyűrűnként két érzékelő alkalmazásával finomabb információt nyerünk a mérőtengely mozgásáról, mint egy érzékelő alkalmazása esetén.

Ebben az elrendezésben az érzékelők egyike, például az A érzékelő detektálja a mérőtengely forgómozgását, míg a másik, például B érzékelő értékeli, hogy a forgómozgás folyamatos forgás-e vagy oszcilláló mozgás. A forgás/lengés 62 érzékelőkimenetén megjelenő P forgásjel az A és B érzékelők kimenőpulzusjelei egy időszakaszon át történő figyelésének eredménye. A P forgásjel a 7. ábrán fel van tüntetve, logikai 0 és 1 bitekből áll, ahol a jelek fel- és lefutó élei hordoznak állapotváltozásra vonatkozó információt. A fel- és lefutó élek a mérőtengely egységnyi mozgásának felelnek meg, minden egységnyi mozgás egy adott (gáz-) közegmennyiség átfolyását reprezentálja.

A forgásdetektálás, illetve -nemdetektálás jelei a P forgásjelből levezetett kimenő I bitszámjelek (7. ábra). Az 1 bitszámjelek azt jelzik, hogy egy adott időszakban detektálás vagy nemdetektálás volt-e, a jel bitjeinek alakja az A és B érzékelők detektáló kimenőjeleinek megfelelőek. A kimenő 1 bitszámjel képzése a VAGY kapus 60 logikai egység bitszámjelképző 64 egységében történik (8. ábra), amely 64 egységben D-bistabil billenőkön, logikai XOR kapu és NAND kapu van. Megjegyezzük, hogy a P forgásjelből kimenő I bitszámjel képzése el is hagyható, amely esetben a P forgásjel a kimenőjel.

Lehetséges a találmány megvalósítása markergyűrűnként egy érzékelővel is. Ez esetben csak egyféle pulzussorozat képzésére van szükség, amely pulzussorozat a már ismertetettekhez hasonló felépítésű, azaz Atj időtartamban b frekvenciájú mintavevő-pulzusokat, At₂ időtartamban f₂ frekvenciájú mintavevő-pulzusokat tartalmaz.

Az 5. ábrán feltüntetett fogyasztásmérő 70 bitszámláló a 60 logikai egység kimenő f bitszámjelének logikai 1 értékű pulzusait számlálja, és ezzel a gázfogyasztást méri. A 70 bitszámláló lehet például egy négybites elektronikus számláló. Ezen túlmenően a mérőtengely mozgásának jellegét is megállapítjuk mindkét mintavevő fi, f₂ frekvenciás jel (forgásdetektálás, -nemdetektálás), elektronikus feldolgozása útján, amely feldolgozást a Q0-Q2 (=50 m³/h) tartományra vonatkozóan végezzük.

E feldolgozásban megállapítjuk, hogy az átfolyó közegmennyiség pillanatértéke a névleges Q! közegmennyiség-hatérérték alatti vagy a fölötti intenzitású. Pontosabban: azt határozzuk meg, hogy a pillanatérték a Q₀-Q’i-tartományba vagy a Q’₂-Q₂-tartományba esik-e.

Az első eljárási lépés ezen belül az, hogy kiválasztunk előre meghatározott számú detektálás- és nemdetektálás-jelet a kimenő I bitszámjelben. Az előre meghatározott szám különböző az ή frekvenciás és az f₂ frekvenciás bitek esetében. Normál működési körülmények között, ahol az A és B érzékelők f, frekvenciájú pulzusokkal vannak táplálva, a meghatározott számú pulzus szelektálása úgy történik, hogy egy meghatározott hosszú I[ bitszámhosszú 72 shift-regisztert megtöltünk b frekvenciájú bitekkel, és ezt a betöltést folytatjuk mindaddig amíg a normális üzemi körülmények fennállnak. Az f[ frekvenciával betöltött bitek értéke logikai 1 vagy 0, attól függően, hogy detektálást vagy nemdetektálást reprezentálnak.

A pillanatnyi közegáram mértékének megállapítása céljából az b bitszámjeleket összegezzük egy elektronikus egységben, amely egység a kiválasztott bitek feldolgozására egy sor 74 félösszeadót tartalmaz.

A pontosság növelése érdekében az I, bitszámjel mindegyik bitjét a 72 shift-regiszterben súlyozzuk a helyéhez rendelt súlyozótényezővel. Az alábbi példán szemléltetjük, hogy ez miért előnyös a mérési pontosság tekintetében.

Tegyük fel, hogy a sorozat első bitje 1 logikai értékű és időbeli pontossága nagyon jó (a markerszéli fizikai átmenet környezetében történt a detektálás). A sorozat többi (0 vagy 1) bitjének időbeli pontossága rossz, kivéve a 72 shift-regiszter első helyén tárolt utolsó bitet, amelynek időbeli pontossága megint jó. Minthogy ekkor a 72 shift-regiszter első és utolsó tárolóhelyén lévő bit is pontos időben és a két szélső bit időbeli távolsága egymástól a frekvenciával és bitszámmal pontosan adott, a közegmennyiség-mérés pontos lesz. Ha a 72 shift-regiszter következő léptetésekor betárolt bit időben pontatlan, ez kerül a regiszter utolsó tárolóhelyére és kitolja az első tárolóhelyről az időben pontos bitet. Ezzel a 72 shift-regiszterben tárolt bitek által megjelenített időtartam (és gáztérfogat) pontatlanná vált. A pontosság jelentősen növelhető azáltal, hogy a szélső biteket kisebb súllyal vesszük figyelembe a fogyasztás mérésénél, mint a közbensőket.

Az alkalmas súlyozótényezők tehát a középső tárolóhelyeken a legmagasabbak és a széleken a legkisebbek. Ha például az b bitszámjel hossza 20 bit, b=3,5 Hz, 1^=5,7, mindegyik bit Q_max/16=0,6 1/h közegmennyiségnek felelne meg. Súlyozást alkalmazunk alábbi súlyozótényezőkkel :

- első négy bit tényezője 1-től 4-ig lineárisan növekvő tényező,

HU 218 336 Β

- a tizenkét közbenső bit tényezője 5,

- az utolsó négy bit tényezője 4-től 1-ig lineárisan csökkenő tényező.

A 74 félösszeadókkal hagyományos súlyozások is elvégezhetők.

Amíg a bitek betárolása (léptetés) és súlyozása folyik, a 74 félösszeadó elektronikus egység nem végez súlyozott bitszámlálást. A Q_max közegmennyiség-határérték túllépését az jelenti, ha a súlyozott bitek számlálásának eredménye nagyobb, mint 64 (ami megfelel 16 detektálásjelnek). Ha ilyen szám keletkezik, akkor a kiértékelőegység riasztójelet ad a vezérlő mikroprocesszornak, amely szelep elzárását kezdeményezi.

Ha a számlálás eredménye 80, ez azt jelenti, hogy a közegáram pillanatértéke 1,25 Q_max=Q’2· Tizenhat detektálásjel tárolása és súlyozás alkalmazása esetén a mérési pontosság nagyon jó lehet, például 1,8%. A mérési pontosság lényegében a mintavevő ή frekvencia és az I| bitszámjel hosszának függvénye. Az IJfj-nek akkorának kell lennie, hogy lehetővé tegye a megkívánt mérési pontosság tartását és a mérőtengely mozgásának hibáiból adódó pontatlanság kiküszöbölését.

Az f] frekvenciás mintavételt az átfolyásmérő üzemidejében normál (mérő-) körülmények között folyamatosan szükséges végezni a fogyasztás regisztrálása érdekében. A mérőjeleket előállító Atj időtartam végén további detektálás, illetve nemdetektálás-jeleket képezünk AT, időtartamban, második f₂ frekvenciás mintavétellel, folytatva a mérő A és B érzékelők fj frekvenciájú pulzusjelekkel történő táplálását. Például: a Atj=6 s, a At₂=0,9 s.

Az elektronikus kiértékelőberendezés I, bitszám 80 szelektora hasonló felépítésű, mint az lj bitszám 72 shift-regiszter, de más a kiválasztott bitek száma. A 80 szelektor a kimenőjelfolyamból kiválaszt I, számú bitet, és megállapítja, hogy a bitsorozatban hány detektálásjel van. Az I, bitszám a mintavevő f₂ frekvencia, a névleges Q! közegmennyiség-határérték és a makerek Dl számának függvénye. Ha a detektálásjelek száma a kiválasztott bitsorozatban nagyobb, mint egy Qi-től, Dl-től függően előre megállapított I₃ bitszám, az azt jelenti, hogy az átfolyó közegmennyiség pillanatértéke a biztonsági c tartományba, Q’₂ és Q_a közé esik.

A belső 24 markergyűrű és f,=4 frekvenciás mintavétel alkalmazásával annak megállapításához, hogy a pillanatérték túllépte a Q’,=l,25 Q_max-határt, elegendő azt tudni, hogy az A és B érzékelők háromnál több, igazi forgásból származó átmenetet érzékeltek-e egy 8 bites pulzussorozatban, hét, egymást követő periódusban, tehát ha I₂=8, I₃=3. Ezek az értékek csak példák, a közegmennyiség-határértékek és a választott mintavevő-frekvencia függvényében választandók meg.

A 9. ábrán az I, bitszám 80 szelektor részletesebb tömbvázlata van feltüntetve. A 80 szelektor bemenetét egy invertálóbemenetekkel is rendelkező, logikai ÉS kapu nem invertáló bemenete alkotja. Az ÉS kapun át az I bitszámjel 82 2 bites számlálóra jut, amely azonosítja az átmenetek előre meghatározott I₃ bitszámát. A 80 szelektor tartalmaz továbbá egy 84 számlálót, amely I, bitszámú pulzust választ ki a bemenőjelfolyamból az f,=4 f, hét, egymást követő periódusában. A nagyon egyszerű 80 szelektor további két ÉS kaput is tartalmaz. Az I, bitszám 80 szelektor 82 2 bites számlálója hét perióduson át számlálja a jelátmeneteket. Ha már elszámlált háromig, egy következő átmenetjel hatására túllépésjelet generál, ami egy szelep elzárását kezdeményező jelként használható fel.

A forgásérzékelő 10 berendezés gázszivárgás észlelésére is alkalmas, a második 26 markergyűrű és ennek forgó 22 markereit (32 db) letapogató érzékelők alkalmazásával. Ez a második érzékelőrendszer a 12 forgórész 5,6°-os elfordulását is képes érzékelni, ami 0,018 liter gáz átfolyásának felel meg.

A gázfogyasztásmérő bekötésekor gáztömörségvizsgálatot végeznek. Gáztömör egy mért hálózat, ha a szivárgás kisebb, mint 5 liter/óra. A találmány szerint a gázszivárgás mértékét például 50 másodperc időtartamú méréssel meg lehet állapítani.

Az 54 kapcsolóegység a második 26 markergyűrű C és D érzékelőjét választja ki táplálásra, és az 52 órajelosztó D2xf₂-nél magasabb f₃ frekvenciájú mintavevőjel-sorozatot generál. Az f₃ értéke például 32x(f₂=14 Hz)=512Hz.

A C és D érzékelők mintajeleinek feldolgozása az első 24 markergyűrű mintavevő jeleinek feldolgozásáról leírtakhoz hasonlóan történik. A C és D érzékelők kimenő, egy-egy bites mintajeleivel D- és R/S bistabil billenőköröket billegtetünk a VAGY kapus 60 logikai egységben, és ezzel kimenődetektálás- és nemdetektálás-jeleknek megfelelő I bitszámjeleket képezünk. A fogyasztásmérő 70 bitszámláló számlálja a markerátmeneteknek megfelelő biteket, például a már említett 50 másodperc időtartamban. A számlálás eredménye a vezérlő mikroprocesszorba kerül, amely szeleplezárást kezdeményező jelet bocsát ki, ha a számlálás eredménye nagyobb, mint egy előre megadott Q₃ közegmennyiséghatárértéknek megfelelő érték, ahol Q₃<Q_b Q₃=5 1/h.

Az elektronikus kiértékelőberendezés egy másik lehetséges kialakításában a vezérlő mikroprocesszor közvetlenül a VAGY kapus 60 logikai egység Q_A-, Q_B-jeleit dolgozza fel.

Az 1 mérőtengely fordulatainak számlálásán túlmenően egy (f/32) 86 frekvenciaosztó a kimenő I bitszámjelet 32-ed frekvenciájúra osztja le, ami megfelel a 26 markergyűrű 22 markerei számának, így a jelfeldolgozás a továbbiakban történhet a 72 shift-regiszter, 74 fél-összeadók és a 80 bitszám-szelektor felhasználásával.

Az eljárás egyszerűen adaptálható különböző méréshatárú átfolyásmérőkhöz, egyszerűen az f,, f₂ és f₃ frekvenciák megfelelő megválasztásával. Iy módon elvégezhető az átfolyásmérők hitelesítő kalibrálása is.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1) elektromos pulzusjeleket generálunk a mintavételi viszonyoktól függően választott mintavevő-frekvenciának megfelelő ismétlődési frekvenciával,

1. Eljárás átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére, mérőtengelyes átfolyóközegmennyiség-mérő berendezéssel, azzal jellemezve, hogy a mérőtengely (1) egész fordulata helyett meghatározott, váltható mintavételi frekvenciával (f,, f₂) történő minta8

HU 218 336 Β vételezéssel szögelfordulást érzékelünk, amely mintavételi frekvenciát (f_b f₂) legalább egy közegmennyiséghatárértékkel (QJ összefüggésben állapítjuk meg, a mintavételi frekvenciával (f_b f₂) elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzussorozatokat képezünk, amely minta-jel pulzussorozatokkal értékeljük a forgás folyamatosságát, folyamatos forgás esetén megállapítjuk az átfolyó közegmennyiség értékét és közegmenynyiség-határértékhez (Q J viszonyított, relatív értékét.

2) legalább egy, a forgó mérőtengely (1) markerének (20, 22) elhaladását észlelő, bináris állapotjelet adó érzékelőt (32, 36) táplálunk a pulzusjelekkel,

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérőtengely (1) forgását detektáló mintavételezésre legalább két mintavételi frekvenciát (f_b f₂) alkalmazunk, amely első mintavételi frekvenciát (fj egy első közegmennyiség-határértékkel (Q J összefüggésben állapítjuk meg, a második mintavételi frekvenciát (f₂) egy második közegmennyiség-értékkel (Q₂) összefüggésben állapítjuk meg, egymást részben átlapoló mérési és biztonsági tartományokat (a, c) kijelölve, ahol fj <f₂ és Qi<Q₂, amely első mintavételi frekvenciához (fj és mérésiközegmennyiség-határértékhez (Q J tartozó mérési tartomány (a) legnagyobb közegmennyiségére (Q’J fennáll: Qi<Q’i<Q₂, és amely második mintavételi frekvenciához (f₂) és második közegmennyiség-értékhez (Q₂) tartozó biztonsági tartomány (c) alsó közegmennyiséghatárértékére (Q’₂) fennáll ^: Qi<Q’2<Q’b legnagyobb közegmennyisége a második közegmennyiség-érték (Q₂), amely eljárásban minta-jel pulzussorozatokat (V_A, V_B) az első és második mintavételi frekvenciával (f_b f₂) képezünk, és ezekből az átfolyó közegmennyiség pillanatértékének közegmennyiség-határértékekhez (Q_max, 5Q_max) viszonyított, relatív értékét határozzuk meg.

3) az időben egymást követő bináris állapotjelekből elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat képezünk, ahol egy-egy detektálást egy-egy adott közegmennyiségnek feleltetünk meg.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a pulzussorozatok elektronikus feldolgozása előtt

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az 1) lépésben

a) első At | időtartamban legalább egy, első mintavevő-frekvenciás (fj, villamos mintajelet képezünk,

b) első Atj időtartamot követő második At₂ időtartamban legalább egy, második mintavevő-frekvenciás (f₂), villamos mintajelet képezünk,

c) ismételjük a fenti lépéseket.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy

a) az elfordulás detektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat elektronikusan, folyamatosan értékeljük első mintavevő frekvenciával (f,),

b) az első At, időtartam végén, amely első At, időtartamban az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat elektronikusan, folyamatosan értékeltük első mintavevő-frekvenciával (fj, második mintavevő-frekvenciával (f₂) is értékeljük az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző pulzusokat,

c) a fenti lépéseket ismételjük.

6. A 2., 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második mintavevő-frekvenciát (f₂) az első mintavevő-frekvenciától (fj függően választjuk meg.

7. A 2., 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második mintavevő-frekvenciát (f₂) az első mintavevő-frekvenciánál (f J legalább Q₂/2Q’₂abszolút értékszer nagyobbra választjuk meg.

8. A 2., 4-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első mintavevő-frekvencia (fj nagyobb, mint a mérőtengely (1) névleges közegmennyiség-határértékhez (QJ tartozó fordulatszámának kétszerese,.

9. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mérőtengely (1) egy fordulatához számos markért (22) társítunk.

10. A 3., 4. vagy 9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egymást követően generált első és második mintavevő-frekvenciás (f_b fejjelek helyett folyamatosan generálunk a második mintavevő-frekvenciánál nagyobb mintavevő-frekvenciájú (f₃) és az első mintavevő-frekvenciához tartozó közegmennyiség-határértéknél (QJ kisebb, a markerek számától és a második mintavevő-frekvencia értékétől függő, harmadik Q₃ közegmennyiséghez rendelt jeleket, és az átfolyó közegmennyiség Q_rhez és Q₃-hoz viszonyított, relatív értékét határozzuk meg.

11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kimenőjel pulzusait elektronikusan folyamatosan feldolgozzuk az első és második mintavevő-frekvenciákon (f_b f₂), és így az átfolyó közegmennyiség Q_rhez és Q₂-höz viszonyított, relatív értékét határozzuk meg.

12. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik letapogatási frekvenciát (f₃) nagyobbra választjuk, mint a markerek (22) számának és a második mintavevő-frekvenciának (f₂) a szorzata.

13. Az 5. vagy 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mintajel bitjeinek első mintavevőfrekvencián (f J történő feldolgozása során két mintavevő-jel közötti T,/f_t időben bitszámú mintabitet választunk ki és tárolunk, amely I, bitszámokat összegezzük, így meghatározzuk az átfolyó közegmennyiséget Ij bitszámtól és ή frekvenciától függő pontossággal az előre meghatározott közegmennyiség-határértékig (Q’₂) terjedő tartományban.

14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy összegzés előtt a különböző Ij bitszámokat pontosságnövelő, súlyozótényezővel látjuk el.

15. A 13. vagy 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az Ij bitszámokat I[ bitszámhosszú shiít-regiszterben (72) tároljuk, ahol a középső tárolóhelyen lévő bitet látjuk el a legnagyobb súlyozótényezővel, míg az ez előtt és után álló biteket fokozatosan kisebb súlyozótényezővei látjuk el.

16. Az 5. vagy 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a mintajelbitek második mintavevő9

HU 218 336 Β frekvenciás (f₂) elektronikus feldolgozása során előre megválasztott I₂ számú kimenőbitet választunk ki, megvizsgáljuk, hogy az így kiválasztott pulzussorozatban hány detektálás jele található, és ha ez a bitszám nem kisebb, mint egy előre meghatározott I₃ bitszám, akkor az átfolyó közegmennyiséget az előre meghatározott Q’₂és Q₂ közegmennyiség-határértékek közötti tartományban lévőnek, ellenkező esetben Q’₂ közegmennyiséghatárértéknél kisebbnek értékeljük.

17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kiválasztandó I₂ bitszámot a második mintavevő-frekvenciától (f₂), első mintavevő-frekvenciás közegmennyiség-határértéktől (Q,) és markerek (20) számától függően választjuk meg.

18. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a detektálások I₃-számát első mintavevő-frekvenciás közegmennyiség-határértéktől (Qi) és markerek (30) számától függően választjuk meg.

19. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kimenőjel képzése előtt másik érzékelők (34, 38) alternáló működtetésével és az egymást követő állapotok azonosításával meghatározzuk, hogy a mintajelek a mérőtengely (1) folyamatos forgását vagy oszcilláló mozgását reprezentálják-e.

20. A 2. vagy 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az érzékelőként (32, 34, 36, 38) optikai érzékelőket alkalmazunk.

21. Átfolyásmérő átfolyt közegmennyiséget mérő mérőtengelyes (1) egységgel, amely mérőtengely (1) megtett fordulatainak száma jellemző az átfolyt közegmennyiségre, továbbá az átfolyásmérő pillanatnyi közegárama változásainak megfigyelésére alkalmas berendezéssel (10), az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás megvalósítására, azzal jellemezve, hogy a forgásértékelő berendezésnek (10)

- a mérőtengely (1) legalább egy markerének (20, 22) mentén elrendezett, szenzor és marker (20, 22) relatív helyzetét érzékelő, egy bit kimenőjelű, legalább egy optikai érzékelője (32, 36) van,

- órajel-generátora (50) és az órajelet előre megadott mintavevő-frekvenciákra leosztó órajelosztója (52) van, amelynek kimenetére az optikai érzékelő (32, 36) tápvezetője van csatlakoztatva

- az optikai érzékelők (32, 36) jelét az elfordulásdetektálásra és annak hiányára jellemző kimenőjellé feldolgozó bináris VAGY kapus logikai egysége (60) és forgás/lengés kiértékelőegysége (62) van,

- továbbá pulzussorozat-feldolgozó, átfolyt közegmennyiséget és a pillanatnyi közegáram mintavevőfrekvenciától függő, relatív értékét meghatározó elektronikus egysége van.

22. A 21. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy adott mintavételi frekvenciájú és meghatározott bitszámú, mért értéktől függő összetételű pulzussorozatot értékelő elektronikus egysége van.

23. A 21. vagy 22. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy névleges átfolyó Qj közegmenynyiség-határék függvényében választott első mintavételi frekvenciás (fj) minta-jel pulzussorozatot adó, mérőtengelyhez (1) kapcsolt, mozgó markere (22) és meghatározott lj bitszámú, mért értéktől függő összetételű pulzussorozatot átmeneti tárolóban kiválasztó és névleges Q[ közegmennyiség feletti tartományban a pillanatnyi átfolyó közegmennyiséget I, bitszámtól és fj frekvenciától függő pontossággal meghatározó félösszeadóval (74) rendelkező értékelő elektronikus egysége van.

24. A 23. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy az átmeneti tároló I, bitszám-hosszú shift-regiszter (72).

25. A 23. vagy 24. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzaljellemezve, hogy a pillanatnyi átfolyó közegmenynyiséget értékelő elektronikus egység az lj bitszámú, mért értéktől függő összetételű pulzussorozatot középső bithez mint legnagyobbhoz képest szimmetrikusan, meghatározott koefficiensekkel súlyozó, pontosságnövelő eszközzel van ellátva.

26. A 21-25. igénypontok bármelyike szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a pillanatnyi átfolyó közegmennyiséget értékelő elektronikus egység egy második I₂ bitszám-szelektorral (80) is el van látva, amely I₂ bitszám-szelektornak (80) ή frekvenciától, Qj közegmennyiség-határértéktől és második, előre meghatározott, nagyobb Q₂ közegmennyiség-értéktől függően megválasztott, második mintavevő f₂ frekvenciás mintajelek markerek (20) számától, Q[ közegmennyiség-határértéktől és a második mintavevő f₂ frekvenciától függően megválasztott I₂ bitszámú pulzussorozatát kiválasztó számlálója (84) és a pulzussorozat markerdetektálásra jellemző pulzusait számláló 2 bites számlálója (82) és a detektálások számából az átfolyó közegmennyiség Q[ közegmennyiség-határértéknél kisebb vagy nagyobb tartományba tartozását megállapító eszköze van, ahol f₃<f₂, Qi<Q₂.

27. A 21. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a szenzor és a látható marker (20, 22) relatív helyzetét érzékelő, optikai érzékelője (32, 36) van.

28. A 21. vagy 27. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a forgásérzékelő berendezés (10) mérőtengellyel (1) kinetikusán kapcsolt forgórészén (12) a marker (20) Dl fogszámú markergyűrű (24) fogakként van kialakítva.

29. A 28. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a forgásérzékelő berendezés (10) mérőtengellyel (1) kinetikusán kapcsolt forgórészén (12) a további markerek (22) D2 fogszámú markergyűrű (26) fogaiként vannak kialakítva, ahol D2<D1.

30. A 21. igénypont szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a forgásérzékelő berendezés (10) forgást és lengést megkülönböztető eszközzel van ellátva.

31. A 27-30. igénypontok bármelyike szerinti átfolyásmérő, azzal jellemezve, hogy a forgásérzékelő berendezés (10) forgást és lengést megkülönböztető eszközzel van ellátva, amely eszköz markergyűrűnként (24, 26) egy-egy második optikai érzékelő (34, 38), amely második optikai érzékelők (34, 38) fél marker (20, 22) fogszélességgel eltoltan vannak elrendezve az első optikai érzékelőkhöz (32, 36) képest, és amely optikai érzékelők (32, 34, 36, 38) forgás/lengés kiértékelő, elektronikus egységre (62) vannak csatlakoztatva.