PL60864B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 02.1.1968 (P 124 488) 5.XIL1970 60864 KI. 42 e, 23/05 MKP G 01 f, 1/04 UKD Twórca wynalazku i wlasciciel patentu: Jerzy Makowicz, Gdansk (Polska) Cyfrowy uklad pomiarowy przeplywomierza, zwlaszcza indukcyjnego Przedmiotem wynalazku jest cyfrowy uklad po¬ miarowy przeplywomierza, zwlaszcza indukcyjnego, w którym zastosowano cyfrowy kompensator elek¬ troniczny do pomiaru predkosci lub natezenia prze¬ plywu cieczy i cyfrowy integrator elektroniczny do pomiaru ilosci przeplywajacej cieczy o niskich pro¬ gach dzialania i duzej dokladnosci pomiaru.W sklad dotychczas znanych ukladów pomiaro¬ wych przeplywomierzy wchodza miedzy innymi: kompensator elektromechaniczny skladajacy sie z silnika rewersyjnego i potencjometru do pomiaru natezenia lub predkosci przeplywu, oraz elektro¬ mechaniczny integrator do liczenia ilosci przeply¬ wajacej cieczy zbudowany w oparciu o mikrosil- nik i przekladnie mechaniczna.Znany jest równiez integrator elektroniczny dzialajacy na zasadzie zamiany sygnalu elektrycz¬ nego, pochodzacego z pomiaru natezenia przeply¬ wu, na impulsy elektryczne o proporcjonalnej do niego czestotliwosci.Integratory i kompensatory elektromechaniczne maja znane wady, takie jak: wysoki próg czulosci, duza bezwladnosc, niedogodnosc konserwacji, mala dokladnosc; natomiast wspomniany wyzej integra¬ tor elektroniczny pracuje w petli otwartej, stad koniecznosc spelnienia w stosunku do niego bar¬ dzo ostrych wymagan odnosnie stabilnosci i linio¬ wosci przetwarzania. Zastosowane tam wzmacniacz i detektor musza ponadto posiadac duza liniowosc, dynamike i stabilnosc zasadniczych parametrów takich jak np.: wzmocnienie, punkty pracy, znie- 10 25 30 ksztalcenia itp. Wady te ujawniaja sie szczególnie przy pracy ukladu w sposób ciagly i w róznych warunkach srodowiskowych.Celem wynalazku jest usuniecie wyzej wymie¬ nionych niedogodnosci przy pomiarze natezenia, predkosci i ilosci przeplywajacej cieczy.Zadaniem zas jest utworzenie do tego celu ukla¬ du elektronicznego bez ruchomych czesci mecha¬ nicznych, a ponadto pracujacego w petli zamknie¬ tej. Zadanie powyzsze zostalo rozwiazane przez polaczenie znanego w zasadzie cyfrowego licznika rewersyjnego w zamknieta petle kompensatora automatycznego, w sklad którego wchodza: prze¬ twornik cyfrowo-analogowy, wezel sumujacy, wzmacniacz pradu przemiennego, detektor fazo- czuly i komparator napiecia, oraz polaczenie tak utworzonego kompensatora z cyfrowym integrato¬ rem elektronicznym stabilizowanym zegarem elek¬ tronicznym, zwlaszcza kwarcowym.W ukladzie wedlug wynalazku, pomiaru nateze¬ nia lub predkosci przeplywu, dokonuje sie liczni¬ kiem rewersyjnym ze wskaznikiem cyfrowym pracujacym w petli kompensatora. Zasadniczym podzespolem decydujacym o dokladnosci pomiaru jest w tym ukladzie przetwornik cyfrowo-analo¬ gowy. Poniewaz, praktycznie przetworniki takie buduje sie z bledem przetwarzania lezacym poni¬ zej setnej czesci procenta, pomiaru natezenia lub predkosci przeplywu mozna dokonywac z duza dokladnoscia. Pomiaru ilosci przeplywajacej cie¬ czy dokonuje sie natomiast integratorem cyfro- 60864f 3 wym dzialajacym w oparciu o podstawe czasu sta¬ bilizowana zegarem kwarcowym. Pozwala to na pomiar z bledem zblizonym do bledu zastosowa¬ nego stabilizatora kwarcowego, a wiec praktycznie rzedu 10-5.Calkowite wyeliminowanie ruchomych elemen¬ tów mechanicznych z urzadzenia pozwala ponadto na uzyskanie: niskiego progu czulosci, malej bez¬ wladnosci, duzej rozdzielczosci, niezaleznosci bledu pomiaru od liniowosci i dynamiki wzmacniacza i detektora, oraz duzej stabilnosci parametrów ukla¬ du w róznych warunkach srodowiskowych.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy ukladu, a fig. 2 wykresy przebiegów impulsowych w jego zasadniczych punktach.W ukladzie wedlug wynalazku pomiaru nateze¬ nia lub predkosci przeplywajacej cieczy dokonuje sie cyfrowym kompensatorem elektronicznym 14, a pomiar ilosci przeplywajacej cieczy osiaga sie cyfrowym integratorem elektronicznym 15 o pod¬ stawie czasu stabilizowanej zegarem elektronicz¬ nym 10, zwlaszcza kwarcowym.W sklad kompensatora 14 wchodza: wezel su¬ mujacy 3, wzmacniacz pradu przemiennego 4, de¬ tektor fazoczuly 5, komparator napiecia 6, licznik rewersyjny 7 i przetwornik cyfrowo-analogowy 8.Czujnik pomiarowy 2, zasilany z zasilacza napie¬ cia przemiennego 1, wytwarza sygnal o dwóch skladowych: pasozytniczej, niezaleznej od predko¬ sci przeplywu i uzytecznej, proporcjonalnej do niej. Sygnal ten podaje sie na wezel sumujacy 3 gdzie nastepuje kompensacja skladowej uzytecznej napieciem kompensujacym otrzymanym z prze¬ twornika cyfrowo-analpgowego 8, droga zamiany stanu cyfrowego licznika 7 na wielkosc analogo¬ wa.Napiecie kompensujace ma faze przeciwna w stosunku do napiecia otrzymywanego z czujnika 2.W wyniku porównania obu tych wielkosci powsta¬ je tzw. napiecie bledu, które po wzmocnieniu wzmacniaczem 4 i wyprostowaniu oraz wyelimi¬ nowaniu skladowej pasozytniczej detektorem fazo- czulym 5 steruje komparatorem napiecia 6, przy czym napiecie to moze miec oolaryzacje dodatnia lub ujemna w zaleznosci od tego, czy uzyskane na¬ piecie bledu jest zgodne czy przeciwne w stosunku do fazy napiecia uzytecznego. Wymieniony po¬ przednio komparator posiada dwa niezalezne pro¬ gi dzialania — dodatni i ujemny.W przypadku gdy napiecie sterujace nim prze¬ kroczy wartosc jednego z tych progów, nastepuje zmiana stanu logicznego przynajmniej jednego* z wyjsc komparatora powodujac otwarcie odpowied¬ nich bramek dla impulsów sterujacych licznikiem rewersyjnym 7 w kierunku dodawania lub odej¬ mowania. Ustala sie dzieki temu taki stan cyfro¬ wy licznika 7, który po przetworzeniu przetworni¬ kiem cyfrowo-analogowym 8 na napiecie kompen¬ sujace spowoduje spadek napiecia bledu ponizej progu dzialania komparatora, wywolujac tym sa¬ mym natychmiastowe zamkniecie bramek licznika 7 dla impulsów sterujacych. Wykazywany stan licznika rewersyjnego odpowiada w tym przypad- 4 ku aktualnej wielkosci natezenia lub predkosci przeplywu mierzonej cieczy i moze ulec zmianie dopiero wskutek zmiany predkosci przeplywu.W sklad integratora cyfrowego 15 wchodza: 5 uklad przepisywania 9, cyfrowy licznik pomocni¬ czy 11, uklad sterujacy 12 i licznik z sumatorem ilosci przeplywajacej cieczy 13 ze wskaznikiem.Zegar elektroniczny 10, zwlaszcza kwarcowy ma za zadanie wytwarzac: impulsy sterujace liczni¬ kami 7, 11 i 13, oraz sygnaly logiczne taktujace odcinkami czasu przeznaczonymi na liczenie nate¬ zenia lub predkosci i ilosci przeplywajacej cieczy i na wpisywanie stanu licznika rewersyjnego 7 do licznika pomocniczego 11.Zasade dzialania integratora cyfrowego 15 objas¬ nia blizej fig. 2 rysunku. Na fig. 2a i fig. 2b przed¬ stawiono przebiegi impulsów sterujacych liczni¬ kiem rewersyjnym 7. Impulsy te zliczane sa do momentu, gdy stan licznika 7 osiagnie taka war¬ tosc cyfrowa, która po przetworzeniu na analogo¬ wa przetwornikiem 8 skompensuje napiecie uzy¬ teczne otrzymane z czujnika 2 do wartosci, przy której nastapi ustalenie wyniku pomiaru nateze¬ nia lub predkosci przeplywu. Proces ten moze zakonczyc sie w jednym cyklu liczenia przedsta¬ wionym na przebiegu pokazanym na fig. 2c. Po uplywie czasu przeznaczonego na liczenie zostaja zamkniete bramki licznika 7 i na sygnal przedsta¬ wiony na przebiegu pokazanym na fig. 2d otwiera 30 sie uklad przepisywania 9, dzieki czemu stan cy¬ frowy licznika 7 zostaje wpisany do licznika po¬ mocniczego 11.Po uplywie odcinka czasu przeznaczonego na wpisywanie nastepuje znów odcinek czasu prze- 35 znaczony na liczenie, z poczatkiem którego zamy¬ ka sie uklad przepisywania, a otwieraja sie bram¬ ki liczników 7, 11 i 13. Kompensator cyfrowy ustala sie wówczas w stanie odpowiadajacym 40 aktualnej predkosci istniejacej w tym odcinku cza¬ su, a liczniki 11 i 13 zliczaja impulsy podawane z odpowiedniego wyjscia zegara kwarcowego. Impul¬ sy te przedstawiono na przebiegu pokazanym na na fig. 2e.Impulsy podawane na licznik 11 sa zliczane w « kierunku odejmowania, tzn. doprowadzaja stan uprzednio przepisany do tego licznika do stanu ze¬ rowego. W momencie, w którym licznik 11 osiag¬ nie stan zerowy, w wyniku dzialania ukladu ste¬ rujacego 12 zostaja zamkniete bramki liczników 50 11 i 13, co przedstawiono na przebiegu pokaza¬ nym na fig. 2f. Dzieki temu do sumatora liczni¬ ka 13 dochodzi tylko okreslona, zalezna od uprzed¬ nio wpisanego stanu cyfrowego do licznika 11 licz¬ ba impulsów, przedstawiona na przebiegu pokaza- 55 nym na fig. 2g.Czas bramkowania Tb i tym samym ilosc im¬ pulsów dochodzacych do sumatora licznika 13 za¬ lezy liniowo od stanu licznika 7, stad ich zliczana ilosc odpowiada scisle ilosci przeplywajacej cieczy. 60 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Cyfrowy uklad pomiarowy przeplywomierza, zwlaszcza indukcyjnego, skladajacy sie z zasilacza napiecia przemiennego zasilajacego detektor fazo- B5 czuly, przetwornik cyfrowo-analogowy i czujnik60864 generujacy sygnal, którego skladowa uzyteczna jest proporcjonalna do wielkosci natezenia lub predkosci przeplywu, z wezla sumujacego, sluza¬ cego do uzyskiwania uzytecznego napiecia bledu, ze wzmacniacza pradu przemiennego wzmacniaja¬ cego to napiecie wraz z napieciem pasozytniczym, z detektora fazoczulego wydzielajacego i prostujace¬ go skladowa uzyteczna napiecia wzmacnianego, znamienny tym, ze wyposazony jest w kompara¬ tor napiecia (6) polaczony z wyjsciem detektora fazoczulego (5), w licznik rewersyjny (7) polaczony z komparatorem (6), w przetwornik cyfrowo-analo- gowy (8) polaczony z licznikiem (7), z zasilaczem (1) i wezlem sumujacym (3), w zegar elektroniczny (10), zwlaszcza kwarcowy polaczony z licznikiem (7), w elektroniczny integrator; cyfrowy (15) do zlicza¬ nia ilosci przeplywajacej cieczy polaczony z zega¬ rem (10), przy czym licznik rewersyjny (7) pracu¬ je w petli zamknietej automatycznego kompensa¬ tora i zlicza predkosc lub natezenje przeplywu cie¬ czy, a zegar elektroniczny (1*», zwlaszcza kwarco¬ wy wytwarza podstawe czasu o duzej stabilnosci 10 1S 20 dla elektronicznego integratora cyfrowego (15). 2. Cyfrowy uklad pomiarowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze integrator (15) wyposazony jest w licznik pomocniczy (11) zliczajacy w kierunku odejmowania impulsy sterujace, w uklad przepisy¬ wania (9) stanu licznika (7) do licznika (11) pola¬ czony z tymi licznikami, w licznik z sumatorem (13) zliczajacy ilosc przeplywajacej cieczy i w uklad sterujacy (12) polaczony z licznikami (11) i (13) w taki sposób, ze w momencie osiagniecia przez licz¬ nik (11) stanu zerowego uklad sterujacy (12) zamy¬ ka bramki tych liczników uniemozliwiajac tym sa¬ mym dalsze zliczanie impulsów sterujacych. 3. Cyfrowy uklad pomiarowy wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze zegar elektroniczny (10) stanowi zródlo impulsów sterujacych zliczanych licznikami ( 7, 11); oraz (13) i sygnalów logicznych taktujacych odcinki czasu przeznaczone na prze¬ pisywanie i liczenie, przy czym taktowanie uzy¬ skuje sie za pomoca otwierania i zamykania odpo¬ wiednich bramek elektronicznych. 1 r—-—-4—-A- # 4 t LR 7 PCA a r UP 9 -lil¬ io l LP n US h, 12 ±L M 1 J Fig. iKI. 42 e, 23/05 60864 MKP G 01 f, 1/04 c J liczenie Ti Uczenie jHPisuwaniel jypisQnani£_ Tb Fig.

2. LZGraf. Zam. 1580. 27.Y.70. 230. PL PL