Устройство измерения средней скорости движения воздуха — SU 1024849 (original) (raw)
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения скорости движения воздуха в горных выработках,Известен цифровой анемометр для измерения средней скорости движения воздуха в горных выработках, содержащий тахометрический датчик скорости движения воздуха и цифровое вы. числительное устройство, позволяющее измерять как мгновенную скорость движения воздуха, так и находить среднее арифметическое значение иэ ряда последовательных замеров, произ. водящихся автоматически .через некоторые промежутки времени 1. 15Однако такой анемометр вместо непрерывного слежения за.кривой скорости движения воздуха и получения на этой основе среднеинтегрального значения использует отдельные случайно распределенные на кривой мгновенные замеры и на их основе вычисляет усредненное значение скорости воздуха, что может привести к значительным ошибкам измерения вследствие возможных пропусков минимумов и максимумов кривой скорости воздуха, достигающих по амплитуде 40-50 от среднего значения скорости воздуха. Кроме того, недостатком этого анемометра является сложность его схемы, содержащей цифровое вычислительное устройство, производящее запись, хранение и.арифметические действия над числами. Вследствие этого максимальная длительность интервала времени усреднения не превышает 15 с, что явно недостаточно.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство измерения средней скорости 40 движения воздуха, содержащее датчикскорости воздуха, ключ на его выходе,тригГер интервала временй отсчета,подключенный по выходу к второму входу ключа, генератор тактовых импульсон 45блок индикации, в который входят подключенные последовательно двоичнодесятичный счетчик, дешифратор ицифровые индикаторы21.Недостатком известного устройстваявляется невозможность прервать процесс измерения и получить результатв любой момент времени. Для получения среднего значения скорости возду.ха в горной выработке производитсяобвод анемометром. всего сечения выработки, при этом время обвода сечения зависит от размеров .выработкии скорости перемещения анемометра.Поскольку величина интервала времени измерения таким анемометром устанавливается до начала замера ипотом не может быть изменена, перемещаТБ йнемометр по сечению необходимо таким образом, чтобы совпали мо".менты времени окончания перемеще- Ь 5 ния анемометра по сечению выработкии окончания измерения, чего труднодобиться. Это создает ряд неудобствпри измерениях и снижает точность измерения,Целью изобретения является увеличение точности измерения среднегозначения скорости движения воздуха.Цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик скоростивоздуха, выход которого соединенс первым входом первого ключа, второйвход которого подключен к прямомувыходу триггера интервала времени отсчета, генератор тактовых импульсов,два одновибратора и блок индикации,состоящий из последовательно соединенных двоично-десятичного счетчика,дешифратора и цифровых индикаторов, введены генератор высокочастотных импульсов, реверсивный счетчик,схема ИЛИ, два ключа, двоичный счетчик, счетчик тактовых импульсов,схема РАВНОЗНАЧНОСТЬ, триггер включения и кнопки Пуск и Результат, которые подключены соответственно к Я и В-входу триггера включения, выход которого соединен с Р-входом триггера интервала времени от-,счета, а через первый одновибраторс В-входом двоично-десятичного счетчика, реверсивного счетчика, двоичного счетчика, счетчика тактовых импульсов и триггера интервала времени отсчета, С-вход которого подключен к выходу генератора тактовыхимпульсов и к второму входу второгоключа, первый вход которого соединенс прямым выходом триггера интервалавремени отсчета, а выход - со счетным входом счетчика тактовых импульсов, выходы которого подключены кпервым входам схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ,вторые входы которой соединеныс выходами двоичного счетчика, а выходчерез второй одновибратор. - со счетньм входом двоично-десятичного счет-,чика и с В-входомдвоичного счетчика, счетным входом подключенного квыходу третьего ключа и к вычитаю"щему входу реверсивного счетчика,суммирующий вход которого соединен свыходом первого ключа, а выходы подключены к входам схемы ИЛИ, вйходомсоединенной с первым входом третьегоключа, второй вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных импульсов, а третий входк инверсному выходу триггера интервала времени отсчета, при этом С-входдешифратора соединен с В-входом триггера включения. На чертеже приведена функциональная схема прибора.Прибор содержит датчик 1 скорости, подключенный к первому входу ключа 2 на суммирующем входе реверсивного счетчика 3, Входы схемы ИЛИ 4 подключены к прямьм выходам .реверсивного советчика 3, а выход - к третьему входу ключа 5 на вычитающем входе этого. счетчика. Кнопки Пуск б и фРезультат 1 7 подключены .соответственно к 8- и К-входам триггера 8. Одновибратор 9 подключен по входу к прямому выходу триггера 8, и по выходу - н К- входам всех триггеров и счетчиков 10 устройства, кроме триггера. 8. Триг-. гер 10 по Р-входу подключен к прямому выходу триггера 8Генератор 11 тактовых импульсов подключен к С-входу триггера 10 и 5 второму входу ключа 12, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера 10. Генератор 13 высокочастотных импульсов подключен к второму входу ключа 5; Двоичный счетчик 14 и счетчик 15 тактовых импульсов подключены по Т-входам к ключам Ь и 12 соответственно, а по выходам - к схеме РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16. Одновибратор 17 подключен по входу к выходу схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16, а по выходу - к К-входу двоичного счетчика 14 и счетному входу блока 18 индикации, в который входят двоично-десятичный ечетчик 19, дешифратор 20 и цифровые индикаторы 21, причем С-вход дешифратора подключен к кнопке фРезультат 7.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы кнопкой , 35 Результат 7 производится установкав нулевое состояние триггера 8Работа устройства начинается после нажатия кнопки,1 Пуск 6. При 40 этом сигнал ф 1 поступает на Я- вход триггера 8, переводит его в единичное состояние и по переднему фрон- ту сигнала с его прямого выхода срабатывает одновибратор 9. Кратко временньм импульсом с выхода одновибратора 9 производится сброс в нулевое состояние триггера 10 и счетчиков 3, 14, 15 и 19. Поскольку на 0"входе триггера 10 присутствует сигнал 1 ф с выхода триггера 8, первый тактовый импульс с выхода генератора 11, поданный на С-вход триггера 10, переводит его в единичное состояние. Сигналом 11 с прямого выхода триггера 10 открываются клю-. чи 2 и 12, импульсы с частотой Йц от датчика 1 скорости воздуха поступают на суммирующий вход реверсивного. счетчика 3, а тактовые импульсы с частотой Й . от генератора 11 -. на 60Твход счетчика 15 тактовых импульсОв, Период следования тактовых импульсов Т = - выбирается таким, чтобы1тколичество импульсов от датчика ско 65 рости воздуха, отсчитанное за время Т, численно соответствовало скорости воздухач 31 Й В процессе работы в реверсивномсчетчике 3 присутствует возрастающее число, равное интегралу от мгновенного значения скорости воздухас момента времени начала измерения,Счетчиком 15 тактовых импульсов фиксируется число тактовых импульсов,прошедших с момента времени началаизмерения.Процесс измерения прерываетсянажатием кнопки Результатф 7.При этом сигнал 1 ф поступает наЦ-вход триггера 8, который переводится в нулевое состояние, и сигнал 0 с его выхода поступает наР-вход триггера 10, Первый тактовыйимпульс от генератора. 11, поданныйна С-вход триггера 10, переводит егов нулевое состояние. Сигналом 0с прямого выхода триггера 10 закрываются.ключи 2 и 12, и в реверсивном счетчике 3 оказывается зафиксированным числоА=Моа в счетчике 15 тактовых импульсовчисло М, соответствующее числу периодов следования тактовых импульсов, которое занял процесс измерения. При этом длительность процессаизмерения Тк,л, производящего в интервале времени между нажатием кнопокПуск 6 и Результат 7, можетвыбираться любой в зависимости отжелания лица, производящего измерение,Ограничение на длительность процессаизмерения накладывается переполнением счетчиков 3 и 15, число.разрядов которых должно выбираться с учетом требуемой максимальной длительности измерения и верхним пределомизмеряемых скоюстей воздуха. Емкость счетчика -15 тактовых импульсовсч Тнзммах фт фемкость реверсивного счетчика 3:"10" выходного сигнала датчика 1 скорости возду"ха, Поскольку процесс измерения занйдцелое число периодов следования тактовых импульсов, Т = НТ, среднеин.тегральное значение скорости воздухаМожет быть найдено по выражениюч: А ЬЙ0 РХ К йОперацию деления чисел А и Н устройство выполняет следунаим образом при появлении сигнала ф 1 наинверсном выходе триггера 10 от" крывается ключ 5, и высокочастотные импульсы Е от триггера 13 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 3 и Т-вход двоичного счетчика 14 Счет счетчиком 14 продолжается до тех пор, пока в нем не будет зафиксировано число, равное числу М, записанному в счетчике 15 тактовых импульсов. При этом на выходе схемы РАВНОЗНАЧНОСТЬ 16 возникает сигнал 1 ф, срабатывает одновибратор 17 и импульс с его выхода производит 15 сброс счетчика 14, а также поступает на Т-вход счетчика 19 блока индикации. После этого цикл работы счетчика 14 повторяется, При этом частота импульсов на выходе одновиб- р 9 ратора 17;ГйОтсчет реверсивного счетчика. 3 продолжается до тех пор, пока на 25 всех его выходах не появится сигнал ег фе0 . При этом появляется сигнал 0 на выходе схемы ИЛИ 4, за" крывается ключ 5 и прекращается отсчет счетчиков 3 и 14. Для обнуления реверсивного счетчика 3 на его вы 30 читакщий вход необходимо подать количество импульсов частоты Г равное записанному в него ранее числу А. Такое же число импульсов поступает на Т-вход счетчика 14.35 Число импульсов, которое формиру" ется одновибратором 17 эа время работы реверсивного счетчика 3 в режиме вычитания, равноАы =Чарт.е. после окончания операции Деления в счетчике 19 блока 18 индикации оказывается зафиксированным число, равное среднеинтегральному значению скорости воздуха эа период измерения. Свечение индикаторов 21 продол. жается до тех пор, пока сигналф 1 ф от кнопки фРезультат 7 поступает на С-вход дещифратора 20. При отпускании кнопки Результат 7 индикаторы 21 гаснут, а результат измерения продолжает храниться в счетчике 19 блока 18 индикации и при повторном нажатии кнопки 7 может быть вновь высвечен индикаторами 21. Поскольку цифровые индикаторы 21 являются ос" новньщ источником энергопотребления схемы устройства, тем самым достигается экономия энергии, потребляемой от автономного источника питания,Для производства следующего замера необходимо нажать кнопку фПуск 6, при этом работа устройства происходит аналогично описанному ранее.Предлагаемое устройство позволит повысить оперативность и точиость измерения расходов воздуха в горных выработках, а также снизит трудоемкость проведения газовых и дисперсионных съемок.ВНИИПИ Заказ 4387/42 7 ираж 873 ПодписноеШ ИВ аищеьаваюЕВФ 4 ЙМ аЕ 4 ЬМюююЙФилиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул ПрОектная, 4