Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мои изобретения
.pdf
101
измерения давления газов, относится ограниченный срок работы
вследствие интенсивного износа электродов разрядника.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному газоразрядному датчику давления по совокупности признаков является электроразрядный вакуумметр, содержащий электрический
разрядник, подключенный через диод к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, задающий генератор, выходной контур с
измерителем, счетчик импульсов, вентиль, модулятор, триггер управления, генераторы тактовых и пилообразных импульсов, при этом задающий генератор, вентиль, модулятор и высоковольтный трансформатор соединены последовательно, электрод разрядника соединен с
одним из входов триггера управления, выход которого соединен с потенциальным входом вентиля, а выход генератора тактовых импульсов соединен одновременно с другим входом триггера управления и с
запускающим входом генератора пилообразных импульсов, выход которого присоединен к управляющему входу модулятора, а вход счетчика импульсов присоединен к выходу вентиля (см. авт. свид. СССР
№ 488104, G01L 11/00, G01L 21/34, Б.И. № 38, 1975) и принятое за
прототип.
Благодаря автоматическому управлению газовым разрядом ограничивается износ электродов, что приводит к увеличению срока
службы электродов разрядника.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного устройства для измерения
давления газов, принятого за прототип, относится низкое быстродействие, большая погрешность измерения.
Технический результат – увеличение быстродействия и повышение точности.
Указанный технический результат при осуществлении полезной
модели достигается тем, что известное устройство для измерения
102
давления газов содержит задающий генератор, модулятор, электрический разрядник, подключенный через диод к выходу высоковольтного
трансформатора и выходной контур.
Особенностью является то, что предлагаемый газоразрядный датчик давления снабжен устройством фиксирования момента пробоя газового промежутка и схемой поразрядного управления, при этом задающий генератор, модулятор и высоковольтный трансформатор соединены последовательно, выход устройства фиксирования момента
пробоя газового промежутка соединен с входом схемы поразрядного
управления, выход которой соединен с управляющим входом модулятора и выходным контуром.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1
представлена структурная схема газоразрядного датчика давления,
на фиг. 2 – временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника известного датчика, на фиг. 3 – временная диаграмма
изменения напряжения на электродах разрядника предлагаемого
датчика.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата,
заключаются в следующем.
Задающий генератор 1 (фиг. 1), модулятор 2 и высоковольтный
трансформатор 3 соединены последовательно. К выходу высоковольтного трансформатора 3 через диод 4 подключен электрический
разрядник 5, в корпус которого подается исследуемое давление P.
Выход устройства 6 фиксирования момента пробоя газового промежутка соединен с входом схемы 7 поразрядного управления, выход
которой соединен с управляющим входом модулятора 2 и выходным
контуром 8.
103
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 3
104
Газоразрядный датчик давления работает следующим образом.
Задающий генератора 1 (фиг. 1) вырабатывает зондирующие импульсы, которые поступают на вход модулятора 2, осуществляющего
усиление и амплитудную модуляцию зондирующих импульсов.
На управляющий вход модулятора 2 поступает модулирующее напряжение с выхода схемы 7 поразрядного управления. Промодулированные по амплитуде зондирующие импульсы поступают на вход высоковольтного трансформатора 3. С выхода которого, через диод 4,
предназначенный для пропускания импульсов только одной полярности, зондирующие импульсы высокого напряжения поступают на
электрический разрядник 5.
Как только амплитуда одного из зондирующих импульсов превысит напряжение пробоя газового промежутка, произойдет электрический разряд. Момент пробоя газового промежутка фиксируется устройством 6. Электрический сигнал с выхода устройства 6 фиксирования момента пробоя газового промежутка поступает на вход схемы 7
поразрядного управления, которая уменьшает напряжение на управляющем входе модулятора 2 таким образом, что начавшийся электрический разряд прекращается.
После прекращения газового разряда начинает расти напряжение
на выходе схемы 7 поразрядного управления, а значит и на электродах электрического разрядника 5, процесс повторяется.
Временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника прототипа представлена на фиг. 2. Амплитуда смежных зондирующих импульсов изменяется на ΔU1, а результат измерения напряжения пробоя Uпр газового промежутка в каждом периоде T1 определяется через время t1. Погрешность измерения напряжения пробоя
Uпр в этом случае определяется величиной ΔU1 и нелинейными искажениями выходного напряжения генератора пилообразного напряжения. Быстродействие же определяется временем t1 и периодом T1 из-
105
менения амплитуды зондирующих импульсов. Для уменьшения ΔU1
необходимо уменьшать скорость изменения пилообразного напряжения на управляющем входе модулятора, что приводит к увеличению t1
и T1, т. е. к снижению быстродействия прототипа.
Временная диаграмма изменения напряжения на электродах разрядника предлагаемого датчика приведена на фиг. 3. При поразрядном изменении модулирующего напряжения на управляющем входе
модулятора 2 амплитуда смежных зондирующих импульсов 9, 10, 11,
12, 13, 14 (фиг. 3) изменяется на ΔUi (где i = 10, 11, 12, 13, 14), причем
ΔUi для последующего зондирующего импульса вдвое меньше, чем
для предыдущего и в установившемся режиме измерения ΔU
< ΔU
14
10
Установившийся режим измерения наступает уже после зондирующего импульса 14 (фиг. 3), т. е. сокращается время определения напряжения пробоя (t2 << t1, T2 << T1).
Напряжение с выхода схемы 7 поразрядного управления подается
также в выходной контур 8. В выходном контуре 8 формируется сигнал в виде поразрядного кода, а также низковольтного напряжения
постоянного тока, пропорционального напряжению пробоя (Uпр,
фиг. 3) на электродах электрического разрядника 5, т. е. пропорционального давлению P газовой среды, в которую помещен электрический разрядник 5.
Предлагаемый газоразрядный датчик давления может найти применение на транспорте для измерения барометрической высоты лета-
.
тельного аппарата.
Формула полезной модели
Газоразрядный датчик давления, содержащий задающий генератор, модулятор, электрический разрядник, подключенный через диод
к выходу высоковольтного трансформатора и выходной контур, от-
личающийся тем, что он снабжен устройством фиксирования момента
пробоя газового промежутка и схемой поразрядного управления, при
106
этом задающий генератор, модулятор и высоковольтный трансформатор соединены последовательно, выход устройства фиксирования
момента пробоя газового промежутка соединен с входом схемы поразрядного управления, выход которой соединен с управляющим
входом модулятора и выходным контуром.
№ 155670. Емкостный датчик углового
положения стрелочного указателя
МПК G01B 3/00 (2006.01). Заявка: 2015109024/28, 13.03.2015.
Опубликовано 20.10.2015. Бюллетень № 29.
Автор: В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное обра-
зовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный технический университет»
Полезная модель относится к области измерительной техники и
может быть использована в системах с автоматическим сбором информации о значениях измеряемых величин для стрелочных приборов
с круговой шкалой.
Известен встроенный в электроизмерительный прибор емкостный
датчик, образованный стрелочным указателем и нанесенными под
оцифрованные отметки шкалы, соосно с ними и изолированно от
шкалы, слоями проводящего материала, соединенными между собой
параллельно (см. патент РФ № 1308018, G01R 35/00, Б.И. № 14, 1997).
При повороте подвижной части электроизмерительного прибора
стрелочный указатель изменяет свое положение относительно слоев
проводящего материала, расположенных соосно с оцифрованными
отметками. При прохождении указателем середины оцифрованной
отметки электрическая емкость между указателем и соответствующим слоем проводящего материала максимальна.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного емкостного датчика, относится невозможность идентификации слоя, над которым в
107
данный момент находится стрелочный указатель при произвольном
характере изменения положения подвижной части электроизмерительного прибора.
Наиболее близким емкостным датчиком того же назначения к заявленному датчику по совокупности признаков является встроенный
в электроизмерительный прибор емкостный датчик, образованный
стрелочным указателем и нанесенными на шкалу неподвижными
электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции
прибора, в котором система неподвижных электродов представляет
собой дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой, разделенный на две части пазом, при этом имеется дополнительный дугообразный с центром на оси вращения стрелки слой из токопроводящего материала, нанесенный на шкалу и отделенный от основного
слоя пазом, электрически изолированный как от шкалы, так и от других элементов конструкции прибора (см. патент РФ № 2122180, G01D
5/00, G01R 5/00, Б.И. № 32, 1998) и принятый за прототип.
Форма паза между электродами такова, что площади перекрытия
неподвижных электродов и стрелки при ее движении в одну сторону
изменяются монотонно и дифференциально относительно друг друга,
при этом выходные емкости электродов также будут изменяться дифференциально и монотонно, что позволяет привести в однозначное
соответствие угловое положение стрелки и значения выходных емкостей. Следовательно, зная зависимость выходной емкости датчика от
угла поворота стрелки, можно в любой момент времени определить
местоположение стрелки на шкале. Электрическая емкость между дополнительным дугообразным слоем и стрелкой зависит только от зазора между стрелкой и шкалой, что позволяет вносить поправку в показания датчика на изменение зазора между стрелкой и шкалой.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного емкостного датчика, принято-
108
го за прототип, относится уменьшение чувствительности и неоднозначность отсчета при его размещении в измерительных приборах с
круговой шкалой и стрелочным указателем, имеющим хвостовую
часть.
Технический результат – расширение диапазона измерения и повышение чувствительности.
Указанный технический результат при осуществлении полезной
модели достигается тем, что известный емкостный датчик содержит
шкалу измерительного прибора с нанесенными на нее неподвижными
электродами из токопроводящего материала, электрически изолированными как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции
измерительного прибора, и стрелочный указатель из токопроводящего материала.
Особенностью является то, что неподвижные электроды представляют собой несколько концентрических колец с центром на оси
вращения стрелки, отделенных друг от друга пазами, при этом внешнее кольцо разделено радиальными пазами на дугообразные электроды, другие два кольца разделены пазами на две части, причем формы
пазов выполнены с возможностью дифференциального, синусоидального и косинусоидального изменения емкостей между стрелкой и каждым из неподвижных электродов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1
представлена схема неподвижных электродов в виде концентрических
колец, отделенных друг от друга пазами, с центром на оси вращения
стрелки, имеющей хвостовую часть, на фиг. 2 – схема неподвижных
электродов в виде концентрических колец, разделенных радиальными
пазами на дугообразные электроды и пазами с возможностью дифференциального, синусоидального и косинусоидального изменения емкостей между стрелкой и неподвижными электродами,
109
на фиг. 3 – зависимости изменения емкостей между стрелкой и неподвижными электродами при изменении угла поворота стрелочного
указателя от 0 до 360.
Фиг. 1 Фиг. 2
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата,
заключаются в следующем.
На шкалу 1 (фиг. 1) измерительного прибора нанесены неподвижные электроды из токопроводящего материала, электрически изолированные как от шкалы, так и от остальных элементов конструкции
измерительного прибора, в виде концентрических колец 2, 3, 4, 5, отделенные друг от друга пазами, с центром на оси вращения стрелки 6,
имеющей хвостовую часть 7.
Внешнее кольцо 2 разделено радиальными пазами на дугообразные электроды 8, 9, 10, 11 (фиг. 2). Кольцо 3 разделено пазом на две
части 12 и 13 (фиг. 2), а кольцо 4 разделено пазом на две части 14 и 15
(фиг. 2), причем формы пазов выполнены с возможностью дифференциального, синусоидального и косинусоидального изменения емкостей между стрелкой 6, имеющей хвостовую часть 7, и неподвижными электродами 12, 13 и 14, 15.
110
Фиг. 3
Емкостный датчик углового положения стрелочного указателя
работает следующим образом.
При нахождении стрелки 6 в зоне одного из дугообразных электродов 8, 9, 10, 11 выходные емкости соответствующих электродов
постоянны и имеют максимальные значения, что позволяет грубо, но
однозначно определить угловое положение стрелочного указателя.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]