RU185240U1

RU185240U1 - Pneumatic frequency to electrical converter

Info

Publication number: RU185240U1
Application number: RU2018132168U
Authority: RU
Inventors: Михаил Михайлович Беляев; Александр Иванович Попов
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2018-11-28

Abstract

Полезная модель относится к области средств автоматизации для пневмоэлектрического преобразования сигналов систем управления. Техническим результатом является устранение ложных срабатываний от переменных механических воздействий и нагрузок и упрощение конструкции. Технический результат достигается тем, что предложенный преобразователь пневматического частотного сигнала в электрический характеризуется по модели тем, что содержит корпус и внутреннюю перегородку из диэлектрика, с двух сторон от которой параллельно размещены два пьезоэлемента с идентичными резонансными характеристиками, образуя четыре камеры с разных сторон от них, одна из внешних камер снабжена штуцером входного пневмосигнала, другая внешняя камера и внутренние камеры снабжены атмосферными отверстиями, при этом односторонние обкладки пьезоэлементов соединены проводником между собой, а их другие односторонние обкладки соединены соответственно с клеммами выходного электросигнала. 1 ил.

The utility model relates to the field of automation for pneumoelectric conversion of control system signals. The technical result is the elimination of false positives from variable mechanical stresses and loads and the simplification of the design. The technical result is achieved by the fact that the proposed converter of the pneumatic frequency signal into an electric one is characterized by the model in that it contains a housing and an internal partition made of a dielectric, on both sides of which two piezoelectric elements with identical resonant characteristics are placed in parallel, forming four chambers on different sides of them, one of the external chambers is equipped with a fitting of the input pneumatic signal, the other external chamber and internal chambers are equipped with atmospheric openings, while the piezoelectric cells are interconnected by a conductor, and their other one-sided plates are connected respectively to the terminals of the output electrical signal. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области средств автоматизации для пневмоэлектрического преобразования сигналов систем управления.The utility model relates to the field of automation for pneumoelectric conversion of control system signals.

Широко известны пьезопреобразователи переменных пневматических силовых сигналов в электрические и наоборот, обладающие хорошей динамикой и высокой чувствительностью (В.В. Янчин. Пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи/Ростов-на-Дону. Изд. Южного Федерального университета, 2010 г.).Piezoelectric transducers of variable pneumatic power signals into electric ones and are widely known, having good dynamics and high sensitivity (V.V. Yanchin. Piezoelectric vibration transducers / Rostov-on-Don. Publishing House of the Southern Federal University, 2010).

Часто преобразователи используются для преобразования в электрический сигнал пневматический частотный сигнал струйного генератора в бытовых счетчиках газа, таких как Гранд - 1,6, Гранд - 2,5, Гранд - 4 фирмы Гранд (г. Ростов), СГБМ - 1,6 Батер, СГБМ - 2,5 Батер (г. Чистополь), счетчик газа Элехант СГБ - 1,8 г (г. Ханты Мансийск). Однако, высокая чувствительность пьезоэлементов к внешним механическим воздействиям, например к вибрациям и ударам, препятствует в ряде случаев использованию этих приборов.Often converters are used to convert the pneumatic frequency signal of a jet generator into household gas meters in household gas meters, such as Grand - 1.6, Grand - 2.5, Grand - 4 firms Grand (Rostov), CBSS - 1.6 Bater, SGBM - 2.5 Bater (Chistopol), gas meter Elekhan SGB - 1.8 g (Khanty Mansiysk). However, the high sensitivity of the piezoelectric elements to external mechanical influences, such as vibrations and shocks, prevents the use of these devices in some cases.

Известен пневмоэлектрический преобразователь в измерителе расхода газа с преобразованием колебания струи в электрический сигнал (RU 2296953 С2, 10.04.2007), принятый за прототип. Он содержит корпус со штуцерами, внутри которого помещен струйный генератор колебаний. Снаружи корпус закрыт кожухом, на котором установлен контейнер с пьезодатчиком (преобразователем), оснащенный резиновыми прокладками. При этом корпус измерителя подвешен внутри и снаружи тросовыми амортизаторами. Заделка концов всех тросов осуществлена с использованием резиновых втулок и амортизирующих шайб. Тем не менее, такая амортизирующая подвеска не полностью защищает пьезопреобразователь от ложных срабатываний и к тому же требует специального контейнера с амортизаторами, что значительно усложняет конструкцию.Known pneumoelectric Converter in the gas flow meter with the conversion of the oscillation of the jet into an electrical signal (RU 2296953 C2, 04/10/2007), adopted as a prototype. It contains a housing with fittings, inside of which is placed a jet oscillation generator. Outside, the casing is closed by a casing on which a container with a piezoelectric transducer (transducer) is installed, equipped with rubber gaskets. In this case, the meter body is suspended inside and outside by cable shock absorbers. Termination of the ends of all cables is carried out using rubber bushings and shock absorbing washers. However, such a shock-absorbing suspension does not fully protect the piezoelectric transducer from false positives and also requires a special container with shock absorbers, which greatly complicates the design.

Техническим результатом является устранение ложных срабатываний от переменных механических воздействий и нагрузок и упрощение конструкции.The technical result is the elimination of false positives from variable mechanical stresses and loads and the simplification of the design.

Технический результат достигается тем, что предложенный преобразователь пневматического частотного сигнала в электрический характеризуется по модели тем, что содержит корпус и внутреннюю перегородку из диэлектрика, с двух сторон от которой параллельно размещены два пьезоэлемента с идентичными резонансными характеристиками, образуя четыре камеры с разных сторон от них, одна из внешних камер снабжена штуцером входного пневмосигнала, другая внешняя камера и внутренние камеры снабжены атмосферными отверстиями, при этом односторонние обкладки пьезоэлементов соединены проводником между собой, а их другие односторонние обкладки соединены соответственно с клеммами выходного электросигнала.The technical result is achieved by the fact that the proposed converter of the pneumatic frequency signal into electric is characterized by the model in that it contains a housing and an internal partition made of a dielectric, on both sides of which two piezoelectric elements with identical resonant characteristics are placed in parallel, forming four chambers on different sides of them, one of the external chambers is equipped with a fitting of the input pneumatic signal, the other external chamber and internal chambers are equipped with atmospheric openings, while the piezoelectric cells are interconnected by a conductor, and their other one-sided plates are connected respectively to the terminals of the output electrical signal.

На фигуре представлена конструктивная схема преобразователя пневматического частотного сигнала в электрический, инвариантного к внешним механическим воздействиям.The figure shows a structural diagram of a converter of a pneumatic frequency signal into an electric signal, invariant to external mechanical influences.

Преобразователь содержит неметаллический корпус 1 с перегородкой 2, круглые пьезоэлементы 3 и 4 с обкладками 5, 6, 7 и 8, камеры 9, 10, 11 и 12, соединенные через отверстия 14 с окружающей атмосферой, входной штуцер 13, выходные электрические клеммы 15, соединительный проводник 16.The transducer contains a non-metallic housing 1 with a partition 2, round piezoelectric elements 3 and 4 with plates 5, 6, 7 and 8, chambers 9, 10, 11 and 12, connected through openings 14 to the surrounding atmosphere, the inlet 13, output electrical terminals 15, connecting conductor 16.

Устройство преобразует входной частотный пневматический сигнал ~ Р_вх, поступающий через штуцер 13, и воздействующий только на пьезоэлемент 3, который вырабатывает на своих обкладках 5 и 6 выходной электрический сигнал, поступающий на клеммы 15.The device converts the input frequency pneumatic signal ~ P _in , coming through the nozzle 13, and acting only on the piezoelectric element 3, which generates on its plates 5 and 6 an output electric signal supplied to the terminals 15.

При воздействии на преобразователь внешнего силового возмущения F вступает в действие и второй пьезоэлемент 4, который вырабатывает при этом на своих обкладках 7 и 8 электрический сигнал, равный сигналу первого пьезоэлемента 3. Так как односторонние обкладки 5 и 7 и односторонние обкладки 6 и 8 этих пьезоэлементов соединены проводником 16 встречно, сумма этих электрических сигналов пьезоэлементов равна нулю и выходной сигнал преобразователя (на клеммах 15) не подвергается изменению в измеряемом частотном диапазоне, поскольку используются пьезоэлементы с одинаковыми резонансными характеристиками.When an external force disturbance F is applied to the transducer, the second piezoelectric element 4 also comes into play, which generates an electrical signal on its plates 7 and 8, which is equal to the signal of the first piezoelectric element 3. Since the one-sided plates 5 and 7 and the one-sided plates 6 and 8 of these piezoelectric elements are connected in opposite way by the conductor 16, the sum of these electrical signals of the piezoelectric elements is equal to zero and the output signal of the transducer (at terminals 15) does not change in the measured frequency range, since elements with the same resonant characteristics.

Таким образом, обеспечивается независимость пневмоэлектрического преобразования выходных частотных сигналов устройства от внешних механических воздействий в сочетании с упрощенной конструкцией.Thus, the independence of the pneumoelectric conversion of the output frequency signals of the device from external mechanical influences is ensured in combination with a simplified design.

Claims

The pneumatic frequency to electrical frequency converter is characterized by the fact that it contains a body and an internal partition made of dielectric, on both sides of which two piezoelectric elements with identical resonant characteristics are placed in parallel, forming four chambers on different sides of them, one of the external chambers is equipped with an input pneumatic signal fitting, the other outer chamber and inner chambers are provided with atmospheric openings, while the one-sided piezoelectric plates are connected by a conductor to each other, and their other These one-way plates are connected respectively to the terminals of the output electrical signal.