SU690298A1 - Цифровое измерительное устройство расходомера - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РАСХОДОМЕРА

Изобретение касаетс  измерени  расхода,в частности, электромагиитным расходомером. Известны цифровые измерительные устройства расходомеров, содержащие тактовый генератор, источник компен сирующего напр жени , суммирующий узел, синхронный детектор, компаратор , счетчик импульсов (реверсивный циФро-ак1алоговый преобразователь и усилитель. Однако они обладают низкой помехоустойчивостью , так как цифровой код на выходе счетчика соответствует входному сигналу только в моменты наступлени  равновеси , а скорость слежени  определ етс  частотой импульсов кварцевого генератора и не зависит от величины разбаланс .а. Кроме того, устройство содержит р д сложных блоков, внос щих дополнительную погрешность измерени . Цель изобретени  - повыщение точности. Дл  этого устройство снабжено двум  ключами, один из которых Эключей между тактовым генератором и суммирующим узлом и содержит вход подключаемый к первичному преобраЭователю расходомера, а второй включен между входами источника компенсирующего напр жени  и выведенного в устройстЁо триггера компенсации,один из входов которого подключен через компаратор, введенный в устройство интегратор, синхронный детектор к суммирующему узлу, а другой - к тактовому генератору, и входами суммирующего узла, причем источник компенсирующего напр жени  содержит вход, подключаемый к первичному преобразователю расходомера, и выход, подключенный к синхронному детектору , тактовому генератору, выход которого подключен к компаратору и логическому вентилю, выход которого подключен к счетчику импульсов, а вход - к триггеру компенсации. На фиг. 1 приведена схема пред ложенного устройства; на фиг. 2. временна  диагр.амма работы устройства . Устройство содержит источник 1 компенсирующего напр жени  с меандровым выходом 2 сигнальным выходом: 3, тактовый генератор 4 со входом 5, опросньш выходом 6 и выходом цикла 7 г первый ключ 8 , второй ключ 9,

СЗ Фтрующий узел 10, синхронный детектор 11, интегратор 12, компара тор 13, тактируемый, триггер 14 компенсации , счетчик 15, счетный вы ход 16 источника компенсирунадего напр жени ; логический вентиль 17, преобразователь 18 расхода с основным выходом 19 и дополнительным выходом 20, вход 21 источника компенсируюйего напр жени .

На фиг., 2 Uv, - выходное напр жение интегратора 12, U{, - напр жение порога компаратора 13, TI, - врем  рзмерени , Тв - вспомогательное вре-м ,. Т - полупериод переменной магнитной индукции преобразовател  рас .хода. . : .

алходы источника компенсирующего

и тактового гёнврйтора предназначены: меандровый вькод 2 дл  получени  пр моугольного напр жени , совпадающего точно по фазе . с магнитной индукцией преобразова-тел  расхода, он соединен со входом 5 тактовогсЛ генератора 4 и опорным вхйдам синхронного детектора 11, сигнальный выход 3 - дл  получени 

тер мШШгв напр жени , пропщщйо н аЖйб1 о мгновенному значению магнитной индукции, он соединён с сигнальным входом ключа 9. Амплитуда. напр жений на сигнальном выходе должна быть не меньше максимальной ам ШткЖ да й§мёр емдгЬ сигнала на входе устройства.

Счетный выход 16 используетс  дл 

определенного числа коротких ишу ль-сов за каждый полупериод магнитной индукции и соединен через логический вентиль 17 со входом счетчика 15. Опросный выход б так товогЬ генератора 5 предназначен

длЯ получени  сигнала опроса в м6 мёнтй , когда магнитна  -индукци  проходит через нуль. Дополнительно возможна подача сизгнала опроса посто нно S течение вспомогательного ёрёйёйй, т.е. в ftepejpiaBax мёзэду врв йенйымй измерени . Опросной выход б соединен с тактовым (опроСйым) вхрдом триггера 14 компенсацииi

Выхйд цикла 7 тактового генератора 5 определ ет 1шкл работы и служит дл  управлени  работой иэмерительного устройства в целом. Он соединен с цепью управлени  ключа 8 и одним входом компаратора, Основной выход преобразовател  рас сЬДШ СЬединен через ключ8, СУм мирукщий узел 10, синхронный детектор 11) интегратор 12,. коьшаратбр 13 и тактируемый триггер 14 с цеп ми Уйраёйёии  второго ключа 9 и логическОгЬ вентил  /17.. : .,

Кодированный выход устройства -сШОйуйНОСТь входные и выходных сигналов счетчика 15.

В начале каждого цикла работы (за исключением первого) интегратор 12 разр жен, на выходе триггера 14 компенсации .сигнал отсутствует и ключ 9 разомкнут.

Цикл работы устройства состоит из двух частей, длительность которы определена генератором 4 такта. С началом первой части цикла (времени измерени  Ти) посто нное напр жение на выходе 7 замыкает ключ 8 и смещает порог срабатывани  компаратора 13 от нул  (например, в сторону положительных напр жений Uj, на диаграмме ) . Ключ 8 пропускает входной сигнал от преобразовател  расхода через суммирующий узел 10 и синхронный детектор 11 на вход интегратора 12. Пол рность входного сигнала должна обеспечить движение выходно ,го напр жени  Uv интегратора 12 в Ъторону порога компаратора 13.

При этом логический О на выходе триггера 14 компенсации сохран етс  Превышение выходньам напр жением U по)ога Uf, вызывает скачкообразное изменение ло ических сигналов выходов компаратора 13 на инверсии. Поступление очередного импульса опроса ( в момент прохода магнитной индукции , следовательно и полезной составл иаей выходного напр жени  rtpeобразовател  расхода, через нулевой уровень) инвертирует И состо ние триггера компенсации 14, который своим выходным сигналом замыкает ключ 9.. Компенсирующий сигнал от сигнального выхода 3 вычитаетс  в (вдем узле 10 от входного , сигнала (который по амплитуде всегда меньше компенсирующего), в результате чего выходное напр жение интегратора.12 начинает приближатьс  к порогу компаратора 13 с другой стороны (евёрзсу на диаграмме) .

Пересечение порога вызывает снова изменение логического состо ни  выхода компаратора 13, которое переноситс  с поступлением импульса опроса в триггер 14 компенсации. Изменение состо ни  триггера 14 вызйва ет размыкание ключа 9 и прекращение действи  компенсирующего напр жени  с выхода 3, в св зи с чем выходное напр жение интегратора 12 оп ть приближаетс  к порогу кЬмпаратора 13 и описанный процесс.подключени  и отключени  компенсирующего сигнала будет повтор тьс  до окончани  времени измерени , С окончанием времени взмерени  Т начинаетс  вспомогательное врем  Тд , размыкаетс  ключ 8, и порог ifOMnapaTOpa 13 вернетс  к нулевомууровню. В . св зи с ВТим выходное напр жение интегратора 12 оказываетс  выие порога компаратора 13 ; нв;эГависимо от взаимного положени  в конце времени измерени , и.начинаетс  окончательна  компенсаци  ( котора  может быть продолжением последнего процесса компенсации внутри времени измерени ) .

Окончательна  компенсаци  происходит интенсивнее предыдущих из-за отсутстви  входного , которы противодействует компенсирующему. После полной компенсации ко1 енсируюадий сигнал выключаетс  окончательно , и устройство готово к новому циклу измерени .

Трансформаторна  помеха не вли ет на работу устройства, так как ее интеграл через полупериод равн етс  нулю, а компаратор 13 опрашиваетс  (состо ние его выхода переводитс  в триггер 14 компенсации ) только в моменты прохода магнитной индукции через нуль. Отсутствие входного сигнала (следовательно, и трансформаторной помехи) после окончани  времени измерени  позвол ет , в течение вспомогательного времени использовать режим посто нного опроса (посто нное напр жение на тактовом входе триггера 14 компенса ,ции). Этим обеспечиваетс  выключение компенсирующего сигнала сразу после полной разр д;ки интегратора 12, следовательно, нет необходимост дополнительно разр жать интегратор 12 до начала нового цикла.

Режим посто нного опроса в течение вспомогательного времени позвол ет при необходимости снйзить частоту опроса внутри времени измерени  в любое целое число раз птем запрета части импульсов опроса. Снижение частоты опроса полезно с точки зрени  уменьшени  погрешности , вызванной запаздыванием переключени  ключа 9. Возможное снижение частотыопроса ограничено величиной сдвига порога компаратора от :нулевого уровн  во врем  измерени , так как амплитуда колебаний выходного напр жени  интегратора 12 При низкой частоте опроса растет .

При увеличенной амплитуде по вл етс  опасность захода выходного напр жени  интегратора 12 ниже нул , откуда компенсирующее напр же ,нив не может его вернуть.

Вход 5 тактового генератора 4 управл етс  меандровым выходом 2 и поэтому врем  измерени  и вспомогательное врем  содержат целое число полупериодов магнитной индукции.

Дл  уменьшени  погрешности, вызванной дискретностью, следует увеличить число импульсов, соответствущее полному пределу измерени . При ограниченной частоте магнитного пол и ограниченном времени измерени  полупериод магнитного пол  разбива690298

етс  на более мелкие отрезки времени .

Последовательность импульсов, снимаегла  с дополнительного счетного выхода 16 источника 1 компенсационного напр жени ,.- пропускаетс  через логический вентиль 17, которьиЯ управл етс  триггером 14. Счетные импульсы должны быть расположены во времени неравномерно такимобразом, что интервалу вре0 мени между любыми соседними импульсами соответствует одинакова  вольтгсекундна  площадь под кривой компенсирующего напр жени  на сигнальном выходе 3 опроса.

5

Снижение частоты опроса полезно с точки зрени  уменьшени  погрешности , вызванной запаздыванием ..

переключени  ключа 9. Возможное снижение частоты опроса ограничено

0 величиной сдвига порога компаратора от нулевого уровн  во врем  измерени , так как амплитуда колебаний выходного напр жени  интегратора 12 при низкой частоте опроса растет . .

5

При увеличеннЬй амплитуде.по вл етс  опасность захода выходного напр жени  интегратора 12 ниже нул , откуда компенсирующее напр жение не может его вернуть. .

0

Вход 5 тактового генератора 4 управл етс  меандровым выходом 2 и поэтому врем  измерени  и вспокюгательное врем  содержит целое чис5 ло полупериодов магнитной индукции. Дл  уменьшени погрешности вызванной дискретностью, следует увеличить число импульсов, соответствующее полному пределу измерени . При ограниченной частоте магнитного пол 

0 и ограниченном времени измерени  полупериод магнитного пол  разбиваетс  на более мелкие отрезки времени .

Последовательность импульсов,

5 снимаема  с дополнительного счетного выхода 16 источника компенсационного напр жени  1, пропускаетс  через логический вентиль 17, который управл етс  триггером 14 на счет-

0 чик. Счетные импульсы должны быть расположены во времени неравномерно таким образом, что интервалу времени между любыми соседними импульсами соответствуют одинакова  .

5 врльтсекундна  плс цадь под кривой компенсирующего напр жени  на сигнальном выходе 3.

60

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровое измерительное устройство расходомера, в частности электромагнитного , содержащее тактовый 65 генератор, источник компенсирующего

   напр жени , суммирующий узел, синхронный детекто1э, компаратор и счетчик импул1ьсов отличающев с   тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено двум  ключами сдаин из которых включен между тактовым генератором и суммирующим узлсж и содержит вход, подключаемый к первичному преобразователю расходс ера , а второй включен между выходами источника KoMitisracHpyiotnelTO напр жени  и введеннотч э устройство триггера коьйтенсации, один из выходов которого подключен через комСети

   паратор, введенный в устройство интегратор, синхронный де ектор к суммирующему узлу, а другой - к такч товому генератору,и входами сукмирующего узла, причем источник компенсирующего напр жени  содержит вход, подключаеь«лй к первичному преобразователю расходомера, и выход, подключенный к синхронному детектору, тактовому генератору, выход которого подключен к компаратору, и логическому вентилю, выход которого подключен к счетчику импульсов, а вход к триггеру компенсации.