Витратомір-сигналізатор

Витратомір-сигналізатор об'єму рідини у баці, який вміщує у своєму складі ємнісний датчик, виконаний у формі двох металізованих пластин, які вільні від монтажу, паралельно з конденсатором настроювання приєднані до входу генератора і встановлені з зовнішнього боку на протилежних стінках бака, а також електронний блок, індикатор та подільник, який відрізняється тим, що ці металізовані пластини мають таку довжину, що дорівнює висоті бака, а вихід генератора через формувач імпульсів, перший ключ, подільник та тригер, з'єднаний з першими входами другого та третього ключів, другі входи яких приєднані до виходу генератора високої частоти, вихід другого ключа з'єд U 2 (19) 1 3 11581 4 який містить ємнісні датчики верхньої та нижньої третій виходи пульта управління відповідно з'єдмеж, електронний блок, у якого з метою підвищеннані з входами установлення у початкове полоня експлуатаційних можливостей ємнісні датчики ження другого лічильника, з третім входом другого верхньої та нижньої меж виконані у вигляді метаключа та третім входом третього ключа. лізованих пластин, які вільні від монтажу і є частиТочність та надійність підвищується за рахунок ною панелі електронного блоку та електричне з використання цифрової техніки, яка не боїться ним з’єднані, а електронний блок виконано у вифлуктуації напруги джерел живлення, та, як відогляді генератора, схеми обробки сигналу з подільмо, цифрові інтегральні схеми по відношенню до ником змінної напруги та її випрямлячем, пристроаналогових схем мають більш досконалу технолоєм порівняння випрямленої напруги з опорною і гію виготовлення, що таким чином забезпечує знаелектронного комутатора для живлення індикаточно вищу надійність. Розширення функціональних ра, при цьому вихід високочастотного генератора можливостей приладу забезпечується додатково поєднаний з входом подільника змінної напруги, за рахунок того, що пластини конденсатора вставихід якого з’єднаний з входом випрямляча, що новлені уздовж всієї висоти баку, що забезпечує з'єднаний виходом з входом пристрою порівняння, рівномірний розподіл ємності по його паралельним який підключений до індикатора через електронпоперечним перетинам, та лінійну залежність ємний комутатор. ності від об'єму рідини у баці. Можливість контроНедоліками даного пристрою є: відсутність інлю забезпечується постійним виведенням на цифформації про кількість рідини, що знаходиться у ровий індикатор інформації про дійсну витрату баці у кожний момент часу, а не тільки при досягрідини при даній швидкості польоту. ненні нею мінімального рівня; використання анаНа фіг.1 відображена загальна функціональна логових елементів; відсутність можливості контросхема побудови витратоміра-сигналізатора; на лю питомої витрати рідини, наприклад, при фіг.2 - умовні позначення електричної ємності та виконанні робіт, що зв'язані з розпилом рідини на об’єму порожнього, повного та напівпорожнього визначену площу поверхні. бака; на фіг.3 - графіки залежності електричної Задача корисної моделі - підвищення точності ємності бака від об'єму рідинної речовини у баці. та надійності вимірювача за рахунок вилучення Витратомір-сигналізатор вміщує пластини 1 електромеханічних елементів аналогового типу, а ємнісного датчика, конденсатор настроювання 2, також розширення функціональних можливостей генератор 3, формувач імпульсів 4, перший ключ приладу за рахунок забезпечення пілота інформа5, подільник 6, тригер 7, другий ключ 8, третій цією у кожний момент часу про дійсний об’єм рідиключ 9, генератор високої частоти 10, мультивібни, що знаходиться у баці, і можливості контролю ратор 11, блок управління 12, перший лічильник питомої витрати рідини при її розпилі на визначену 13, четвертий ключ 14, другий лічильник 15, п’ятий площу поверхні. ключ 16, перший суматор 17, шостий ключ 18, деПоставлена задача вирішується завдяки тому, шифратор 19, індикатор 20, другий суматор 21, що витратомір-сигналізатор об’єму рідини, що міссьомий ключ 22, регістр-задатчик 23, пульт управтить у своєму складі ємнісний датчик, виконаний у ління 24, цифро-аналоговий перетворювач 25, формі двох металізованих пластин, які вільні від підсилювач 26 та звукову сирену 27. монтажу і паралельно з конденсатором настройки До входу генератора 3 паралельно приєднані приєднані до генератора і встановлені з зовнішконденсатор настроювання 2 та пластини 1, що нього боку на протилежних стінках баку, і які мавстановлені на протилежних боках баку і які утвоють таку довжину, що дорівнює висоті бака, а вирюють ємнісний датчик. Вихід генератора 3 приєдхід генератора через формувач, перший ключ, наний до входу формувача 4, вихід якого з'єднаподільник та тригер з’єднані з першими входами ний з першим входом першого ключа 5. Вихід другого та третього ключів, другі входи яких приєключа 5 через подільник 6 з’єднаний з першим днані до виходу генератора високої частоти, вихід входом тригера 7, вихід якого з’єднаний з першими другого ключа з'єднаний з входом першого лічильвходами другого 8 та третього 9 ключів. Другі вхоника, вихід якого через четвертий ключ з’єднаний з ди ключів 8 та 9 з’єднані з виходом генератора позитивним входом першого суматора, вихід тревисокої частоти 10. Вихід мультивібратора 11 притього ключа з’єднаний з входом другого лічильниєднаний до других входів першого ключа 5, подіка, вихід якого через п’ятий ключ з’єднаний з негальника 6, тригера 7, блока управління 12, та лічитивним входом першого суматора, вихід якого льника 13. Вихід другого ключа 8 з’єднаний з через шостий ключ і дешифратор з'єднаний з ципершим входом першого лічильника 13, вихід якофровим індикатором, вихід шостого ключа додатго з’єднаний з першим входом четвертого ключа ково з'єднаний з позитивним входом другого сума14, а вихід третього ключа 9 з’єднаний з входом тора, негативний вхід якого з’єднаний з четвертим другого лічильника 15, виходи якого з'єднані з певиходом пульта управління через регістр-задатчик ршими входами п'ятих ключів 16. Вихід ключа 14 та сьомий ключ, а вихід другого суматора через з’єднаний з позитивним входом першого суматора цифро-аналоговий перетворювач та підсилювач з 17, а вихід ключа 16 з’єднаний з негативним вхоінверсним входом з’єднаний з звуковою сиреною, дом суматора 17, вихід якого з’єднаний з першим другі входи першого ключа, подільника, тригера, входом шостого ключа 18. Другі входи ключів 14, першого лічильника та вхід блока управління по16, 18 та 22 відповідно приєднані до першого, друєднані з виходом мультивібратора, перший, другого, третього та четвертого виходу блока управгий, третій та четвертий виходи блока управління ління 12. Виходи ключів 18 приєднані, як через відповідно з'єднані з другими входами четвертого, дешифратор 19 до входу індикатора 20, так і до п'ятого та сьомого ключів, а перший, другий та позитивного входу суматора 21. Негативний вхід 5 11581 6 суматора 21 з’єднаний з виходом сьомого ключа При цьому період коливань вихідного сигнала 22, перший вхід якого з’єднаний з виходом регістпрямо пропорційний ємності контуру ра-задатчика 23. Вхід регістра-задатчика 23 1 T 2 RC. (5) з’єднаний з четвертим виходом пульта управління f 24, перший, другий та третій виходи якого відповіТаким чином, найбільш раціональним для подно з'єднані з входами установлення у початкове будови вимірювальної системи витрат рідини є положення другого лічильника 15 та з третіми вхометод вимірювання часового інтервалу - періоду дами другого 8 та третього ключа 9. Вихід другого (або декількох періодів Т) шляхом його заповнення суматора 21 через цифро-аналоговий перетворюлічильними імпульсами від високочастотного гевач 25 приєднаний до підсилювача 26, вихід якого нератора: з’єднаний з звуковою сиреною 27. T N , (6) Принцип дії корисної моделі базується на заде - період надходження високочастотних лежності електричної ємності від об'єму (кількості, імпульсів, N - кількість періодів високочастотних або рівня) рідини, що знаходиться в баці. Для здоімпульсів за період Т. буття необхідних залежностей візьмемо бак, що З урахуванням (5) і (6) вираз (2) може бути має правильну форму, наприклад, циліндричну, як представленим у вигляді зображено на фіг.2. На фіг.2 введені такі познаVб чення: Vpn Nвим Nn max , (7 ) Hб, Dб - відповідно висота і діаметр бака; Np max Nn max Cn max, Vn max - відповідно електрична ємність та де Nвим - чисельне представлення електричної об'єм порожнього бака (заповненого тільки повітємності, що вимірюється (Свим); рям - фіг.2,а); Nn max - чисельне представлення електричної Cp max, Vp max - відповідно електрична ємність та ємності порожнього бака (Сn max); об'єм бака, який повністю заповнений рідиною Np max - чисельне представлення електричної (фіг.2,б); ємності бака, що повністю заповнений рідиною. Сnn i Vnn, Cpn i Vpn - поточні значення електричVб них ємностей та об'ємів частин бака, що заповнені Оскільки величина для даної Np max Nn max відповідно повітрям і рідиною (фіг.2,в). Графіки зміни електричних ємностей частин рідинної речовини є постійною і визначається за бака, заповнених відповідно повітрям і рідиною у перше вимірювання при умові, що бак повністю залежності від об'єму рідинної речовини, що зназаповнений рідиною, а його об'єм наперед визнаходиться в баці, зображені на фіг.3, де: чено, то повинна бути виконана умова, що Сnn=Сnn(Vp) - залежність поточного значення Nвим Nn max Np max Nn max електричної ємності частини бака, що заповнена Vpn Vб Vб Vб. (8) Np max Nn max Np max Nn max повітрям, від об'єму рідини в баці; Сpn=Cpn(Vp) - залежність поточного значення електричної ємності частини бака, що заповнена При невиконанні умови (8) необхідна початкорідиною від її об'єму; ва настройка вимірювальної системи, яка легко Свим=Свим(Vp) - залежність поточного значення досягається шляхом коректування частоти RCелектричної ємності (ємності, що вимірюється) генератора за допомогою додаткової електричної бака у загальному випадку (коли бак частково заємності С* 2 (див. фіг.1). повнений повітрям) від об'єму рідини, що знахоПри зміні рідинної речовини система також подиться в баці. требує підготовки до роботи, або початкової наЯк видно з фіг.3, поточне значення, або знастройки, що обумовлено різними величинами ємчення електричної ємності бака, що вимірюється, ності Ср max. Настройка починається при умові що може бути представлено у вигляді бак порожній. Згідно зі схемою (фіг.1) подальша підготовка Сn max Свим Сn max Vpn, (1) системи до роботи виконується наступним чином. Vб Після включення джерел живлення (на фіг.1 вони звідки поточне значення об'єму рідини, що не показані) з виходів 1 і 3 пульта управління 24 знаходиться в баці в кожний момент часу вимірюподаються сигнали управління, згідно з якими лівання, дорівнює чильник 15 установлюється в початкове положенVб ня (усі розряди обнулюються), а ключ 9 підготовVpn Cвим Сn max . ( 2) люється до роботи. Періоди сигналів, що Сp max Сn max видаються з виходу генератора 3 пропорційні ємДля конкретного бака і конкретної рідинної реності порожнього бака Сn max, але його форма сиVб нусоїдальна. Після проходження схеми формуK, є величиною човини величина Сp max Сn max вання 4, вихідні сигнали генератора приймають форму прямокутних імпульсів і поступають на вхід постійною. У зв'язку з цим рівняння (2) приймає ключа 5. В цей же час з виходу мультивібратора вигляд 11 починає формуватися позитивний полуперіод Vpn Cвим Сn max K. (3) меандру з наперед визначеною тривалістю, яка Як відомо, частота вихідного сигнала RCпотрібна для виконання циклу вимірювання, оброгенератора бки і видачі корисної інформації. При формуванні 1 строба по передньому його фронту ключ 5 повнісf . ( 4) тю відкривається, подільник 6 і лічильник 13 уста2 RC 7 11581 8 новлюються в початкове положення, а тригер 7 - в видається тактовий імпульс для видачі інформації положення логічної "1", імпульси з формувача 4 з виходу суматора 17 через ключі 18 на вхід дечерез ключ 5 починають надходити на вхід подільшифратора 19 і на позитивний вхід суматора 21. ника 6, а імпульси з високочастотного генератора Інформація, що поступає з вихода дешифратора 10 через тепер повністю відкритий ключ 9 - на вхід 19 відображається на індикаторі 20. У тому випадлічильника 15. Тривалість такого процесу визначаку коли, умова (8) не виконується, за допомогою ється кількістю імпульсів, що може накопичити ємності С* конденсатора настроювання домагаподільник до свого переповнення, а значить і до ються її виконання, слідкуючи за інформацією інвстановлення тригера 7 у положення логічного "0". дикатора 20. Після настройки витратомір готовий При цьому в лічильнику 15 буде записано число до роботи. імпульсів пропорційне п періодам вихідної частоти При виконанні робіт, що пов'язані з розпилом генератора 3, що в свою чергу пропорційне електрідинної речовини, наприклад, на полях, часто ричній ємності Сn max порожнього бака. Здобута виникає потреба контролю питомої витрати на таким чином інформація про електричну ємність визначену площу, що, в свою чергу, потребує реСn max у подальшому залишається незмінною, а гулювання швидкості літака. тому вихідні сигнали з виходів 1 і 3 пульта управУ цьому випадку з виходу 4 пульта управління ління 24 знімаються, а пульт 24 переключається 24 в регістр-задатчик 23 заноситься інформація, таким чином, щоб був виданий сигнал з його іншощо пропорційна питомому об'єму витрати рідини, го - другого виходу. При цьому підготовлюється до наприклад, різниця між тим, що є і має бути після роботи ключ 8, а бак поступово починають наповобробки визначеної площі. Інформація з регістранювати рідинною речовиною. Інформація, що визадатчика 23 через ключі 22 за допомогою такторобляється і видається на індикатор 20 при процевих імпульсів з виходу 4 блока управління 12 буде сі заповнення бака може використовуватися для надходити на негативний вхід суматора 21. При додаткового контролю. Подальшу роботу схеми рівності величини на позитивному і негативному будемо розглядати за умов, що бак повністю заповходах суматора на виході цифро-аналогового внено рідиною, а в лічильник 13, аналогічно запису перетворювача 25 сигнал зменшується до нуля, інформації в лічильник 15 від високочастотного що викликає спрацьовування підсилювача з інвергенератора 10 через ключ 8 записана інформація, сним входом 26 і включення сирени 27. Сирена пропорційна електричній ємності Сp max повного оповіщає, що питомий об'єм використано і льотчик бака. по наземним орієнтирам може оцінити правильОскільки на виході мультивібратора 11 форність вибору швидкості літака. Аналогічно можна мується меандр, то при переході його з позитивновстановити контроль за витратою рідини на кінцего до негативного полуперіоду здійснюється запуск вому відрізку польоту. блока управління 12. При цьому з виходу 1 блока Таким чином поставлені задачі повністю виріуправління 12 видається перший тактовий імпульс, шуються. Корисна модель не має електромеханічза допомогою якого через ключі 14 з лічильника 13 них елементів, за допомогою цифрової обробки списується інформація в паралельному коді на інформації забезпечує з високою отупінню точноспозитивний вхід суматора 17. Далі з виходу 3 блоті інформацію про дійсний об'єм рідини у баці, а ка управління видається серія тактових імпульсів також контроль прямої витрати при розпилі рідиндля порозрядного списування інформації з лічильної речовини на визначену площу поверхні, а таника 15 через ключі 16 на негативний вхід суматокож сигналізацію на витрату рідини на кінцевому ра 17. Після цього з виходу 2 блока управління 12 відрізку польоту. 9 11581 10 11 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 11581 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601