книги из ГПНТБ / Петунин А.Н. Измерение параметров газового потока. (Приборы для измерения давления, температуры и скорости)

ми, подаются на счетчики 9. В момент равенства измеряемого и контрольного напряжений нуль-орган каждого канала выдает напряжение, закрывающее соответствующий вентиль. Подача импульсов на счетчик прекращается, а установившийся код бу­ дет пропорционален показанию датчика. Таким образом, за один такт работы генератора ГКН осуществляется преобразова­ ние в код показаний четырех датчиков.

Вывод кодов со счетчиков 9 осуществляется с помощью пе­ чатающего механизма 11, входящего в комплект вычислитель­ ной машины М-20. Печать осуществляется на бумажной ленте. С помощью БПМ-20 устройство синхронизации 12 вырабатывает импульсы, которые через устройство управления 17 производят поочередное переключение коммутаторов из одного положения в другое, запускают ГКН и через дешифраторы 10 вырабатывают импульсы для печати кодов, записанных в счетчиках 9.

Счетчик времени 15 служит для получения цифрового эквива­ лента времени, прошедшего от начала работы аппаратуры. Де­ шифратор 16 устройства ДИУ-2 вырабатывает импульсы печати отметок времени.

Коммутаторы аппаратуры выполнены на электромагнитных реле и рассчитаны на 64 положения. Первые пять и 33-е поло­ жение используются для вспомогательных целей: отделения од­ ной серии измерений от другой, записи служебных сигналов, нулевых показаний, номера диапазона, тарировочного сигнала. Остальные 58 положений предназначены для переключения дат­ чиков. В коммутаторе предусмотрена возможность сокращения цикла опроса в 2; 4 и 8 раз с соответствующим уменьшением числа положений до 32, 16 и 8.

Управление аппаратурой осуществляется или с выносного пульта управления 18, располагаемого вблизи объекта измере­ ния, или непосредственно с пульта, расположенного в устройст­ ве управления 17.

Для обеспечения работы с различными датчиками в аппара­ туре предусмотрены взаимозаменяемые блоки входных устройств и измерительных усилителей. При работе с термопарами в каче­ стве входных устройств используются RC-фильтры, а для уси­ ления ЭДС термопар ■— усилители постоянного тока. При ра­ боте е тензодатчиками роль входных устройств выполняют пассивные плечи измерительных мостов и устройства баланси­ ровки, а для усиления используются усилители на несущей ча­ стоте. Измерительные мосты питаются от генератора несущей частоты 5. Все четыре канала аппаратуры могут использоваться самостоятельно и независимо друг от друга как для работы с термопарами, так и для работы с тензодатчиками.

Конструктивно ДИУ-2 выполнено в виде двух стоек. В одной из них размещены основные блоки аппаратуры, в другой раз­ мещены блоки питания и быстропечатающий механизм.

123

Основные технические характеристики ДИУ-2

2.2.4. Дискретное измерительное устройство ДИУ-256/1

Устройство ДИУ-256/1 (рис. 2.6) предназначено для автома­ тического измерения за 1 с 256 физических параметров, преоб­ разованных в электрические сигналы соответствующими датчи-

Рис. 2.6. Блок-схема дискретного измерительного устройства ДИУ-256/1:

ками [21]. При подключении к устройству 128, 64 или 32 датчиков каждый из них за одну серию измерений опрашивается соответственно 2, 4 или 8 раз. К части каналов могут подклю­ чаться источники калибровочных сигналов, использование кото­ рых в процессе измерений позволяет уточнить характеристики измерительных линий и повысить точность измерения.

124

В процессе измерений аналоговые сигналы датчиков преобра­ зуются в дискретную форму при помощи аналого-цифрового преобразователя 7 и записываются на магнитном барабане 13. Конструкция барабана определяет объем памяти. После оконча­ ния серии измерений записанные на магнитном барабане данные считываются и печатаются в цифровой форме или пробиваются па ленте. Основные особенности ДИУ определяются объединени­ ем однотипных датчиков 2 в группы, как это сделано в ДИУ-2, и двухступенчатой коммутацией, позволяющей повысить быстро-, действие устройства [30]. Каждая группа датчиков (термопары, терморезисторы, тензорезисторы, реостатные и индуктивные дат­ чики) обслуживается одним коммутатором первой ступени, усилителем 5 и нуль-органом 6. Для всех групп датчиков исполь­ зуется один генератор контрольных напряжений 11. Схема уст­ ройства предусматривает разделение во времени режима преоб­ разования и режима печати, позволяющее использовать одни и те же блоки устройства для обоих режимов. Преобразование непрерывно измеряемых напряжений в код основано на их сравнении при помощи нуль-органа 6 с контрольным ступенчато нарастающим напряжением, вырабатываемым генератором 11, и на счете импульсов, поступающих в генератор от блока управ­ ления 10. В момент равенства сравниваемых., напряжений нульорган выдает сигнал, который, пройдя через соответствующий вентиль 8, прекращает поступление в генератор импульсов от блока управления. Одновременно прекращается нарастание конт­ рольного напряжения и на счетчике остается код, пропорцио­ нальный измеряемому напряжению. В отличие от схемы ДИУ-2 в схеме ДИУ-256 в каждый момент времени для сигналов нульорганов 6 открыт только один из четырех вентилей 8. Их после­ довательное отпирание производится электронным коммутатором второй ступени 9, управляемым импульсами, поступающими от вентилей.

Блок управления преобразованием 10 осуществляет синхро­ низацию работы схемы в режиме преобразования, управляет ра­ ботой электронного коммутатора, генератора импульсов и уст­ ройства памяти.

Блок управления выборкой кодов 14 выбирает закодирован­ ную информацию с магнитного барабана 13 в порядке ее записи при преобразовании. Устройство ДИУ-256/1 состоит из следую­ щих конструктивных блоков: коммутатора датчиков 3, распола­ гаемого в целях сокращения коммуникаций в непосредственной близости у объекта; электронной стойки, объединяющей устрой­ ства 5, 6, 8, 9; блока дистанционного управления с ключами уп­ равления, средствами сигнализации, мнемосхемой и цифропеча­

тающим регистратором (устройства 10, И, 14, 15); магнитного барабана с коммутатором кодовых головок (устройства 12, 13); блоков питания.

125

Основные технические характеристики ДИУ-256/1

2.2.5. Быстродействующая дискретная измерительная аппаратура ЭРА

Аппаратура ЭРА [23] выполнена на полупроводниковых эле­ ментах и состоит из двух блоков (рис. 2.7): блока коммутатора

/

/7

/7/

Ш

Рис. 2.7. Блок-схема аппаратуры ЭРА:

/—объект; 2—датчики; 3—блок коммутатора и групповых усилителей; 4—коммутатор датчиков; 5—измерительные усилители постоянного тока; 6—измерительно-прео'бразу- ющий блок; 7—цифровой вольтметр (аналого-цифровой преобразователь); 8—блок цифровой индикации; 9—блок управления печатью; 10—быстродействующие печатаю­ щие устройства; //—согласующий блок; /2—магнитный регистратор (накопитель); 13—

переключатель; 14—'ЭЦВМ; /5—цифропечатающее устройство

и групповых усилителей 3 и измерительно-преобразующего бло­ ка 6 с цифропечатающим устройством 10. К аппаратуре ЭРА могут подключаться четыре группы (I, II, III, IV) по 100 дат­ чиков с различными уровнями выходных сигналов, обслуживае-

126

мые четырьмя измерительными каналами. В коммутаторе 4 [20] установлены десять взаимозаменяемых блоков реле с полупро­ водниковой схемой управления и четыре транзисторных усили­ теля постоянного тока 5. При помощи реле к входам уси­ лителей подключаются сигналы низкого уровня напряжения, на­ пример, от термопар, термоили тензорезисторов. Каждый усилитель содержит модулятор, усилитель переменного тока на несущей частоте 12 кГц и демодулятор. Благодаря применению модулятора с трансформатором к устройству могут подключать­ ся датчики как изолированные от «земли», так и соединенные с ней. Уровень коммутируемых сигналов имеет диапазон изме­ нения от ±10 мкВ до ±10 мВ, уровень усиленных сигналов на выходе усилителя ±1 м В . . . ± 1 В. Коэффициент усиления уси­ лителя равен 100. Усиленные напряжения поступают в измери- тельно-преобразующий блок 6, который может быть расположен вблизи или на некотором расстоянии от коммутатора 4. Комму­ татор, кроме местного управления, имеет дистанционное управ­ ление от блока управления печатью 9 или вычислительной маши­ ны 14. Он может также работать в режиме адресного вызова любого из датчиков и в режиме циклического опроса всех или части датчиков. Местное управление и адресный вызов исполь­ зуются при контроле и регулировке измерительных цепей.

В качестве аналого-цифрового преобразователя 7 в БИП ис­ пользуется цифровой вольтметр ЦВП [22], имеющий на входе бесконтактную схему коммутации на четыре канала. Эта схема является второй ступенью коммутации и обеспечивает подклю­ чение к нуль-органу генераторного типа [24] напряжений в нуж­ ной полярности для измерения знакопеременных напряжений. Сигнал передается на световое табло блока цифровой индика­ ции 8, в блок управления печатью 9 или в вычислительную ма­ шину 14.

Для печатания данных в виде трехзначных десятичных чисел со знаком плюс или минус используется быстродействующее пе­ чатающее устройство 10 с непрерывно вращающимся цифровым барабаном. При двадцати разрядах и частоте вращения бараба­ на 25 об/с обеспечивается регистрация 100 измер/с. В каждой строке печатаются данные измерений четырех датчиков. Четыре разряда отводится для печатания номера строки и номера ком­ мутирующего блока. Эти сведения позволяют быстро найти в протоколе данные нужного датчика.

Расшифровка и обработка закодированной информации мо­ жет производиться автоматически, если устройство через пере­ ключатель 13 соединено с вычислительной машиной. Необходи­ мые для расшифровки и контроля калибровочные сигналы, учитывающие нестабильность и возможную нелинейность измери­ тельных каналов, вводятся коммутатором в аппаратуру в виде постоянных напряжений и регистрируются вместе с рабочими сигналами датчиков. Аппаратура может также работать в ре­

127

жиме накопления информации. Для этого используется согласую­ щий блок 11 и магнитный регистратор 12. Обработка накоплен­ ной информации производится машиной 14 через переключа­ тель 13. Информация из ЭЦВМ потребителю выдается цифропечатающим устройством 15.

При прочностных, тепловых и газодинамических испытаниях различных объектов с большим числом точек измерения аппа­ ратура ЭРА может быть использована в качестве многоточечно­ го цифрового милливольтметра, быстродействующего многото­ чечного регистратора или аналого-цифрового преобразователя для ввода измерительной информации в цифровую вычислитель­ ную машину.

Цифровой вольтметр ЦВП может работать в режиме авто­ матического контроля различных объектов с целью определения отклонений параметров от норм и своевременной сигнализации об этом [19]. Эффективное использование аппаратуры ЭРА тре­ бует непосредственной связи с ЭЦВМ для машинной обработки данных. В качестве промежуточного запоминающего устройства могут применяться различные средства магнитной записи.

Основные технические характеристики аппаратуры ЭРА

128

2.2.6. Измерительная информационная система СИТ-ЦВС

Измерительная информационная система СИТ-ЦВС предназ­ начена для автоматизации измерений температуры при экспери­ ментальных исследованиях [2].

Система (рис. 2.8) состоит из устройств: коммутации 2, из­ мерения температуры 3, связи с объектом 4 и вычислительной

машины 5, входящей в централизованную вычислительную си­ стему.

J

Рис. 2.8. Блок-схема измерительно-информационной системы СИТ-ЦВС:

/—термопары; 2—устройство коммутации; <?—устройство измерения температуры; 4—уст­

ройство связи с объектом; 5—вычислительная машина; в—цифропечатающее устройство; 7—коммутаторы первой ступени для подключения термопар; 8—коммутаторы второй

ступени для подключения каналов; 9—блок управления коммутатором; 10—’усилитель по­ стоянного тока; 11—аналого-цифровой преобразователь

Температура измеряется термопарами 1. В отличие от ранее описанных систем СИТ-ЦВС имеет двухступенчатый электро­ механический коммутатор и блок управления коммутатором 9. Коммутаторы первой ступени 7 выполнены на реле РЭС-9 в виде четырех переносных блоков на 128 датчиков каждый. Для со­ кращения линий связи блоки устанавливаются вблизи исследуе­ мой конструкции. Для уменьшения количества управляющих эле­ ментов в БУК управление всеми коммутаторами первой ступе­ ни производится одновременно.

Каждый из коммутаторов первой ступени выбирается комму­ татором второй ступени 8, реле которого переключается одно­ временно с переключением реле коммутаторов первой ступени.

Управление подключением термопар осуществляется через БУК с выходного регистра управляющей вычислительной маши­ ны, входящей в комплекс ЦВС. Такое управление исключает сдвиг адресов датчиков и позволяет оперативно изменять число и последовательность опрашиваемых датчиков. Изменение про­ граммы возможно также в процессе эксперимента. Помимо ав­ томатической выборки предусмотрено подключение любой тер­ мопары вручную. С учетом большой длины измерительных линий (до 150 м) и высокого уровня помех промышленной частоты для обеспечения необходимой помехоустойчивости разработана спе­

Для уменьшения помех заземление общей точки конденсаторов выполнено в месте заземления исследуемой конструкции, а вход­ ные цепи экранируются. Перечисленные меры обеспечивают по­ давление помех в диапазоне частот 50 . . . 250 Гц на 40 ... 50 дБ.

Термопары с помощью коммутатора подключаются поочеред­ но к общему для всех термопар усилителю постоянного тока 10 (см. рис. 2.8), который выполнен по схеме «модулятор — демо­ дулятор» с непосредственными связями между каскадами в уси­ лителе переменного тока. Для компенсации температуры холод­ ных спаев термопар во входную цепь усилителя включена мо­ стовая схема с температурозависимыми сопротивлениями.

Усиленный сигнал поступает в аналого-цифровой преобра­ зователь 11, работающий по методу «взвешивания». Источник компенсирующего напряжения собран по схеме с параллельны­ ми делителями [31]. Нуль-орган преобразователя выполнен по схеме дифференциального усилителя постоянного тока с входны­ ми эмиттерными повторителями на интегральных прерывателях ИП-1. С выхода АЦП информация в виде 12-разрядного двоич­ но-десятичного кода передается через УСО в ЭЦВМ для обра­ ботки. Результаты измерений и обработки выводятся на цифро­ печатающее устройство 6. Система обслуживается вычислитель­ ными машинами «Днепр-1» и «БЭСМ-ЗМ».

Основные технические характеристики СИТ-ЦВС

130

2.2.7. Автоматическая регистрирующая система

ссерийным цифровым вопьтметром

вкачестве преобразователя «аналог—код»

Система [27]. использующая цифровой вольтметр ВК.7-10 и ленточный перфоратор ПЛ-150, предназначена для автоматиче­ ского измерения и регистрации преобразованной в цифровой код информации электрических датчиков, представляющей собой сигналы изменяющегося в пределах от 0 до 10 В напряжения постоянного тока. Кодированная информация выдается на пер­ фоленте для обработки на ЭЦВМ. При наличии прямого канала связи между системой и вычислительной машиной обработка может осуществляться в процессе эксперимента.

Кроме названных выше узлов, в состав системы входят: дис­ танционно-управляемый коммутатор, устройство управления и клавишное устройство для перфорации и ручного ввода в систе­ му начальных данных.

Предусмотрены четыре режима работы системы:

1.Автоматический с перфорацией — для однократного опро­ са всех датчиков, кодирования и перфорации их показаний на ленте.

2.Одиночный с перфорацией — для регистрации по команде

оператора сигнала датчика, подключенного к вольтметру, и ав­ томатического подключения следующего датчика.

3.Автоматический без перфорации — для однократного оп­ роса всех датчиков без регистрации с целью проверки работы си­ стемы, а при наличии непосредственной связи с вычислительной машиной с целью прямой выдачи информации на обработку или хранение.

4.Одиночный без перфорации — для одиночного опроса дат­ чика, подключенного к вольтметру при наладочных и провероч­ ных работах.

Блок-схема системы приведена на рис. 2.10. Особенность рас­ сматриваемой системы состоит в том, что в ней использован се­ рийный цифровой вольтметр 2 , а также в том, что она не содер­ жит усилителя. Сто двадцать датчиков 4, разбитые на шесть групп, при помощи одного быстродействующего дистанционно

управляемого коммутатора 3 подключаются на вход цифрового

вольтметра 2 .

Расстояние между датчиками и коммутатором не должно превышать 1004-150 м. Чувствительность системы к помехам по­ вышается при увеличении расстояния между вольтметром и

Рис. 2.10. Функциональная блок-схема автоматической ре­ гистрирующей системы с серийным цифровым вольтметром в качестве преобразователя «аналог — код»:

/—ленточный перфоратор; 2—вольтметр цифровой; 3—дистанционно­ управляемый коммутатор; 4—датчики; 5 — устройство управления; 6—усилитель тактовых импульсов; 7—регистр развязывающих уси­

лителей; 8—запоминающий регистр; 9—формирователь импульсов; 10—блок сброса коммутатора; // —регистр теристорных усилителей; 12—блок управления транспортировкой ленты; 13—блок перфорации границы зоны; 14—регистр сдвига; /5—'блок остановки перфорато­ ра; /6—блок пуска; 17—триггер пуска перфоратора: 18—линия за­

держки; 19—'тактовые импульсы СИ1, СИ2, СИЗ феррит-транзистор- ных модулей (ФТМ); 20—сигнал запуска ВК7-10 (И1); 21—сигнал управления коммутатором (И2)

датчиками. Помехи минимальны при размещении ВК7-10 непос­ редственно у объекта. В электронных схемах коммутатора и уст­ ройства управления широко используются типовые феррит-тран- зисторные модули ФТМ и теристоры. ВК7-10 выдает результаты измерения в виде параллельного трехразрядного двоично-деся-

132