Заява на винахід "Термоанемометричний витратомір"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Заява на винахід "Термоанемометричний витратомір"

 Термоанемометричний витратомір

ГАЛУЗІ ЗАСТОСУВАННЯ

Винахід відноситься до галузі приладобудування, вимірювання об'єму рідин шляхом пропускання його через вимірювальний прилад неперервним потоком з використанням теплового ефекту і може бути використаний для поточного безперервного вимірювання витрати пульсуючих потоків, зокрема, палива (бензину) при роботі автомобільного двигуна з оцифруваннням сигналу на виході для вимірювання витрат палива у системах керування паливоподачею (паливо-повітряною сумішшю) та під час діагностування систем живлення-запалювання двигунів.

рівень техніки:

аналог (прототип)

бібліографічні джерела інформації

Відомий термоанемометричні витратомір (авторське свідоцтво СРСР №1783303 Тепловой измеритель количества молока, G01F1/68, Бюл. №47, 1992), який містить два терморезисторні давачі, які є півплечами мостової схеми, два інших плеча якої утворені резисторами, підсилювач змінного струму, фазовий детектор, нуль-орган, блок керування, генератор прямокутних коливань, стабілізатор напруги, електронний ключ, генератор тактових імпульсів високої частоти.

недостатність для досягнення очікуваного технічного результату Але терморезисторні давачі виконані у вигляді кілець прямокутного перерізу і встановлені на внутрішній поверхні вимірювальної ділянки, причому одне із кілець виконане суцільним, а інше з розрізом, терморезисторні давачі електрично з'єднані послідовно, причому вхід фазового детектора з'єднаний з виходом нуль органа через діод, який пропускає в фазовий детектор тільки додатню складову, що суттєво погіршує точність, а вхід нуль-органа з виходом генератора тактових імпульсів низької частоти який в свою чергу з'єднаний з суматором послідовно через другий вхід лічильника імпульсів та кодовий лінеанезатор, за рахунок чого понижується швидкодія та точність виміру.

ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАВДАННЯ (ТЕХНІЧНИЙ РЕЗУЛЬТАТ)

В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення термоанемометричного витратоміра, у якому введення нових конструктивних елементів та зв'язків забезпечувало б отримання рівномірного впливу потоку палива на мостову схему і збереження незалежності роботи електричної схеми від температур зовнішнього середовища, палива і корпуса первинного перетворювача і за рахунок цього підвищити чутливість, швидкодію та точність вимірювання і здешевити конструкцію.

СУТЬ ВИНАХОДУ

Поставлене завдання вирішується тим, що в термоанемометричному витратомірі, який містить встановлені на вимірювальній ділянці трубопроводу два терморезисторні давачі, які є півплечами мостової схеми, два інших плеча якої утворені резисторами, підсилювач змінного струму, фазовий детектор, нуль-орган, блок керування, генератор прямокутних коливань, стабілізатор напруги, електронний ключ, генератор тактових імпульсів високої частоти, згідно з винаходом він додатково містить задаючий генератор та шинний формувач, причому перший вихід задаючого генератора з'єднаний із другим входом фазового детектора, другий його вихід з'єднаний із третім входом генератора прямокутних коливань, а його вхід - із третім виходом стабілізатора напруги, вхід шинного формувача з'єднаний із виходом електронного ключа, а два терморезисторні давачі виконані у вигляді дроту і встановлені перпендикулярно осі трубопроводу.

Причинно-наслідковий звязок між суттєвими ознаками винаходу і технічним результатом. Це дає змогу добитись впливу потоку палива на терморезистивні давачі і на мостову схему з однією і тією ж швидкістю, отримати достатню чутливість схеми і зберегти незалежність роботи електричної схеми від температури зовнішнього середовища, температури палива і корпуса первинного перетворювача. Введенням в термоанемометричний витратомір задаючого генератора забезпечується стабілізація частоти змінної напруги живлення мостової схеми, а шинний формувач у вигляді однієї мікросхеми підвищує точність і швидкодію.

Перелік фігур. На фіг. 1 представлена блок-схема термоанемометричного витратоміра, на фіг. 2 наведені діаграми роботи термоанемометричного лічильника, де: 1 - первинний перетворювач; 2- підсилювач змінного струму; 3 - фазовий детектор; 4 - нуль-орган; 5 - електронний ключ; 6 - шинний формувач; 7 - задаючий генератор; 8 - стабілізатор напруги; 9 - генератор імпульсів високої частоти; 10 - генератор прямокутних коливань напруги, 11 - блок керування; R1, R2 - терморезисторні давачі первинного перетворювача; R3, R4, R5 - опори мостової схеми, а) питома витрата q_п палива через паливопровід; б) температура перегріву і терморезисторних давачів; в) напруга на виході фазового детектора і на вході нуль-органа; г) амплітуда і часові характеристики напруги живлення мостової схеми від генератора прямокутних коливань; д) частотна характеристика початкової напруги електронного ключа.

ЕЛЕМЕНТИ ПРИСТРОЮ ТА ЗВ'ЯЗКИ МІЖ НИМИ

Термоанемометричний витратомір складається з первинного перетворювача 1, який містить встановлені на вимірювальній ділянці перпендикулярно осі трубопроводу два терморезисторні давачі виконані у вигляді дроту з різними значеннями опорів R1 та R2 , які є півплечами мостової схеми, два інших плеча якої утворені резисторами R3, R4, R5, причому резистор R5 підстроюючий і з'єднаний з опором R4 послідовно. Плече між терморезисторними давачами R1 та R2 з'єднане із першим виходом підсилювача змінного струму 2, другий вихід якого з'єднаний із плечем між опорами R3 та R4. Плече між опором R1 та R3 з'єднане із першим виходом генератора прямокутних коливань 10, другий вихід якого з'єднаний з плечем між опорами R2 та R5, а перший вхід - з виходом блоку керування 11. Третій вихід підсилювача змінного струму 2 з'єднаний із першим входом фазового детектора 3, другий вхід якого з'єднано із першим виходом задаючого генератора 7, причому другий вихід задаючого генератора 7 з'єднаний із другим входом генератора прямокутних коливань 10, а його вхід - з першим виходом стабілізатор напруги 8, другий вихід якого в свою чергу з'єднаний із першим входом блоку керування 11, а його третій вихід із входом генератора імпульсів високої частоти 9. Вихід фазового детектора 3 з'єднаний із входом нуль-органа 4, вихід якого в свою чергу з'єднаний із першим входом електронного ключа 5 та другим блоку керування 11. Вихід генератора імпульсів високої частоти 9 з'єднаний з другим входом електронного ключа 5, вихід якого в свою чергу з'єднаний із входом шинного формувача 6.

РОБОТА ПРИСТРОЮ

Термоанемометричний витратомір працює таким чином. З допомогою автоматичної системи з замкнутим зворотнім зв'язком, яка включає мостову схему з терморезисторними давачами R1, R2 та опорами R3, R4, R5, підсилювач змінного струму 2, фазовий детектор 3, нуль-орган 4, блок управління 11, генератор прямокутних імпульсів 10, підтримується середнє значення температур перегріву i терморезисторних давачів R1, R2 над рівнем температури навколишнього середовища. Різниця між максимальним і середнім значенням температури елементів (фіг. 2.б) є незначною і задається коефіцієнтом передачі підсилювального тракту та зоною нечутливості U_О нуль-органа (фіг. 2.в).

За відсутності подачі палива (швидкість його руху рівна нулю) (фіг. 2.а, q_п=0, 0<<¹) потужність, яка відбирається від терморезисторних давачів , незначна. Тому для підтримання температури перегріву елементів R1i R2 на рівні, близькому до i (фіг. 2.б), тривалість їх нагріву при номінальній температурі від генератора прямокутних коливань мала порівняно з тривалістю охолодження (, фіг. 2.б, наприклад, ). Одночасно швидкість наростання напруги на виході фазового детектора значно вища швидкості її зменшення (фіг. 2.б, наприклад, ). За короткий час нагріву терморезисторних давачів , коли початкова напруга U_но (додатній рівень) нуль-органа 4 (див. фіг. 1) через електронний ключ 5, наповнена імпульсами високої частоти (фіг. 2.д) від генератора 9, надійде незначна кількість імпульсів через шинний формувач 6 до цифрового лічильника або ПЕОМ або іншого фіксуючого приладу.

При виникненні руху палива q_п в первинному перетворювачі (фіг. 2.а) збільшується відбір потужності (тепла) від терморезисторних давачів R1, R2 за рахунок обтікання їх потоком палива пропорційно швидкості v в степені n, де n<1. Це призведе до зростання тривалості (фіг. 2.б) нагріву терморезисторних давачів і їх живлення від генератора прямокутних імпульсів 10 напругою з амплітудою U_н (фіг. 2.г). При цьому збільшиться кількість імпульсів, що надходить від генератора тактових імпульсів високої частоти 9 через електронний ключ 5 за час (фіг. 2.д). Протягом часу через електронний ключ 5 (див. фіг. 1) на шинний формувач надійде N_і імпульсів напруги від генератора імпульсів високої частоти 9 з інтервалом часу між ними . На виході шинного формувача отримаємо функцію кількості імпульсів, які будуть характеризувати подачу палива за інтервал часу і які безпосередньо можна подавати до ПЕОМ. Чутливість схеми диференціально залежна від швидкості руху палива і підвищується із зменшенням швидкості потоку палива v. Мостову схему можна настроїти таким чином, щоб вона працювала на початковій, близькій до лінійної ділянці характеристики терморезисторних давачів, збільшуючи чутливість їх при номінальній подачі палива.

Термоанемометричний витратомір дає змогу отримувати інформацію у цифровому коді, що уможливлює використання його для подальшого подання на цифрове табло або в ПЕОМ для аналізу і опрацювання. Використання нержавіючої сталі для терморезистивних давачів, виконання їх як малоінерційних однотипних давачів, забезпечує швидкодію, точність вимірювання, низьку вартість виробу. Його геометричні параметри дозволяють застосовувати його на автомобілях, для контролю складу суміші на усіх режимах роботи ДВЗ.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Термоанемометричний витратомір, який містить встановлені на вимірювальній ділянці трубопроводу два терморезисторні давачі, які є півплечами мостової схеми, два інших плеча якої утворені резисторами, підсилювач змінного струму, фазовий детектор, нуль-орган, блок керування, генератор прямокутних коливань, стабілізатор напруги, електронний ключ, генератор тактових імпульсів високої частоти, який відрізняється тим, що він додатково містить задаючий генератор та шинний формувач, причому перший вихід задаючого генератора з'єднаний із другим входом фазового детектора, другий його вихід з'єднаний із третім входом генератора прямокутних коливань, а його вхід - із третім виходом стабілізатора напруги, вхід шинного формувача з'єднаний із виходом електронного ключа, а два терморезисторні давачі виконані у вигляді дроту і встановлені перпендикулярно осі трубопроводу.

РЕФЕРАТ

винахід вимірювання об'єм витратомір

Назва Термоанемометричний витратомір

Галузь застосування:

Винахід відноситься до галузі приладобудування і призначений для вимірювання об'єму рідини шляхом пропускання її через вимірювальний прилад неперервним потоком з використанням теплового ефекту і може бути використаний для поточного безперервного вимірювання витрати пульсуючих потоків палива (зокрема, бензину) при роботі автомобільного двигуна з оцифруваннням сигналу на виході для вимірювання витрат палива у системах керування паливоподачею та під час діагностування систем живлення-запалювання двигунів.

Суть винаходу:

Термоанемометричний витратомір містить встановлені на вимірювальній ділянці трубопроводу два терморезисторні давачі, які є півплечами мостової схеми, два інших плеча якої утворені резисторами, підсилювач змінного струму, фазовий детектор, нуль-орган, блок керування, генератор прямокутних коливань, стабілізатор напруги, електронний ключ, генератор тактових імпульсів високої частоти, додатково містить задаючий генератор та шинний формувач, причому перший вихід задаючого генератора з'єднаний із другим входом фазового детектора, другий його вихід з'єднаний із третім входом генератора прямокутних коливань, а його вхід - із третім виходом стабілізатора напруги, вхід шинного формувача з'єднаний із виходом електронного ключа, а два терморезисторні давачі виконані у вигляді дроту і встановлені перпендикулярно осі трубопроводу.

Технічний результат:

На виході отримано інформацію у цифровому коді, що уможливлює використання її для подальшого подання на цифрове табло або в ПЕОМ для аналізу і опрацювання; підвищено чутливість, точність вимірювання та швидкодію. 2 іл.

ЗРАЗОК

Термоанемометричний витратомір

Фіг. 1.

Фіг. 2.

Размещено на Allbest