SU690418A1 - Цифровое устройство дл измерени относительной влажности - Google Patents

Description

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА П ставШ св зйно также с измерительной схемой, нормирующим преобраэователем , узлом допусков, с пусковым устройством. . Датчик температуры и датчик абсолютной влажности включены в иэмерй тельную схему так, чтобы напр жение на ее выходе соответствовало непосредственно относительной влажности Св зь измерительной схемы с устройством автоматического перебора уставок обеспечивает режимные изменени  в измерительной схеме в зависимости от значений набранной уставки. Напр жение с выхода измерительной схе№1 , пропорциональное относительной влажности, поступает на вход нормирующего преобразовател , где вычитаетс  из нап1  жени  уставки, поступаю щего с нелинейного выхода устройства автоматического перебора уставок Полученную разность напр жений норШруют и сравнив.авэт с допуском в цифровой форме, и, если величина нърмирбванного напр жени  меньше или равна допуску, прекращают автомати .ческий перебор уставок, получа  при эт6й относительную влажность воздуха в цифровой форме. Недостатком этого устройства  вл еТсЯ невозможность получени  высокой точности при определении относи;тельной влажности воздуха. Этот недостаток вызван тем, что фактически относительную влажность воздуха определ ют ,, опериру  аналоговыми вели чинами, причем уставки дл  оперировани  с этими величинами задают так же в аналоговой форме,«и, таким образом , к notpeimocTH, которую дает. саОма измерительна  схема при требуе мом режиме, прибавл етс  погрешност Ьтйетбчности установки самого режи ма. ., .....,. -ч .;..,: .... , . .: Целью изобрет,ени   вл етс  првыШёние точности измерени  относитель ной влажности воздуха. Эта цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве измерительна  схема выполнена в виде подключе ных входами к выходам преоЬразбвате л  двух элементов И, Другие входа которых соедшнены с выходом третьего элемента и и входом первого счёт чйка, сбединенного по выходам через группу схем переноса со вторым .счетчййом, первый вход которого сое . с генератором импульсов и пер вым входом четвертого элемента И, а выходы - с входами п того элемента И, выход которого соединен с импуль ными вход aNm группы, схем переноса НС йходс л триггера, выходом подклю че 1ного к второму Гвходу второго сче чйка, второму входу четвертого элемента И и к входам делитель пер вого к второго узлов делени , причем вход делимое первого узла делени  соединен с выходом четвертого элемента И, а вход делимое второго узла делени  соединен с выкодом первого узла делени  и с входом третьего счетчика, выход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого подсоединен к выходу второго узла делени  и к первому входу третьего элемента И, вторым входом соединенного с выходом второго триггера, при этом выходи первого и второго элементов и соединены соответственно с входами делимое и делитель третьего узла делени , выход которого соединен со счетчиком ре-. зультата, -: На фиг, 1 п|редставлена Функцирйальйа  схема описываемого цифрового устройства дл  измерени  относительной .вла ности воздуха; на фиг.2 Фувкцио1 альна  схема узла делени . Устройство содержит датчик 1 температуры точки росы, датчик 2 температуры воздуха, преобразователь 3, эЯеМёнтьа и 4, 5, б, счетчик 7, группу схем переноса 8, счетчик 9, генератор 10 импульсов, элементы И 11, 12, триггер 13, узел делени  14, 15, счетчик 16, триггер 17, узел делени  18, счетчик результата 19. Узел делени  14 состоит из счетчика делимого 20, счетчика делейи  21f группы схем переноса 22. ВЬзходы датчиков 1 и 2 соединены :С входами преобразовател  3, выходы которого соединены с одними из входов элементов И 4 и 5, другие вхоДы этих элементов срединены с входом счетчика 7 и Выходом элемента И б. Установочные входы счетчика 9 соединены через; группы схем переноса 8с выхоДаШ счетчика 7, Выход генератора импульсов 10 соединен с суммируюВзии входом счетчика 9 и с одним из аходОв э ёйе та И ii. выходы счётчика 9 4eipfe3 эйёмент И 12 соединены с. импульййыш входами группы схем переноса 8 и с входом триггера 13, внход соединён с вычитаюшм входом счетчика 9, с . входом элемента И 11 и входами делитель узлов делени  14 и 15. Вход делимое узла делени  14 соединен с выходом элемента И 11, а вход делиузЛа Jделени  15 соединен с выходом узла делени  14 и входом счетчика 16, выхрд которого соединен с одним из входов триггера 17, другой вход этого триггера соединен с выходом узла делени  15, Выход триггера 17 св зан с одним из входов элемента И 6, другой вход это.го элемента соединен с выходом узла делени  15, Выходы элементов И 4 и 5 св заны с входами делимое и делитель узла делени  18, выход которого подключен -к счетчику результата 19.-/ В предлагаемом устройстве определение относительной влажности производитс  по формуле f «-1-100%, , где f - относительна  влажность воздуха 6 - упругость вод ного пара при температуре точки росы; Е - упругость вод ного пара при температуре сухого термс чвтра (температуре воздуха). Особенностью работы устройства  в л етс  формирование последовательнос ти импузпьсов, частота которых во времени измен етс  пропорционально скорости изменени  упругости вод ного пара от температуры. Одновременно с началом формировани  этой последовательности начинедат формирование двух временных интервалов . Длительность первого временно О интервала пропорциональна измеренно му значению температуры точки росы, длительность BTOpoto временного интё вала пропорциональна измеренному значению тештерату аз воздуха. Суммиру  импульсы сформированной последовательности за первый времённой интервал, получают величину,пропорциональную С. Это следует из зако на, по которому измен етс  частота импульсов пооледовательности, Аналогично, суммиру  импульсы сформированной последовательности за второй временной интервал, получают величину, пропорциональную Е, Затем делением числа, полученного за первы временной интервал на число, получен кое за второй временной интервал, получают величину, пропорциональную относительной влажности воздуха, ; в устройстве временные интервалы, |пропорциональныв температуре точки росы и температуре воздуха, формируютс  соответственно на первом и втором выходах преобразовател  3, На йёрвый и второй входы этого преобразовател  3 поступают сигналы с датчи ка 1 температуры точки росы и датчика 2 тектературы воздуха сОответст .венно. Временной интервал на первом выходе преобразовател  3  вл етс  сигналом разрешени  дл  элемента И 4 временной интервал на втором выходе преобразовател  3  вл етс  сигналом разрешени  дл  элемента И 5. На вторые входы элементов И 4, 5 поступает частота с выхода элемента И б. Эта частота во времени измен етс  пропор ционально скорости изменени  упругос ти вод ного пара от т.емпературы, С выхода элемента И 4 эта частота посту пает в течение временного интервала. пропорционального температуре точки росы, на вход делимое узла делени  18, с выхода элемента И 5 эта частота поотупает на вход делитель узла делени  18 в течение временного интед вала, пропорционального температуре воздуха, с выхода узла делени  18 частное от делени  количества импульсов этих частот поступает на счетчик результата 19, ЧтоОа  опучить последовательность импульсов, частота которых во време ки измен етс  пропорцисжгшьно скорости из №Нвни  yitpyfocTH вод ного паjpa от текшёрату|ЯУ, необходимо в терпение каждо о временного дискрета, соответствующего даскрету температуjpta ДТ, делить число импульсов, пропфциональных Е на число импульсов, пррпорцнональ ых квадрату интервала времени с начала 1работы уст- рсйства, и вычитать из полученного значени  число импульсов, пропорциональйых отноыейин) величины Е к посто нному коэффициенту и к интервалу времени с начала рабсты устройства. Этот принцип и реализован в устрсйст:Ве , . , ; Предлагаемое устройство работает следуювдам образом, ; В счетчики 7 и 9 в момент команды начальна  усггановка (цепи этой команды на , 1 не показаны) записываетс  число импульсов, состветст-. вуюиее величине Е - начальное значение упругости вод ного дара при нижней границе тe пepaтypнoгo диапазона ({31 ерени , По этой же ксжанде в счетчики делител  узлов делени  14 и 15 записываетс  число импульсов, соответствующее Значению температуры Т при Е, - температура нижнего диапазона измерени ). Триrreip 13 управл ет релсимсм работы счетчика 9, исходное состо ние триггера - О, при этом счётчик 9 работает на сложение, Имлульсы с генератора 10 начинают поступать на счетный выход счётчика 9, работающего на слсисение, и на элемент И 11, на втсфом входе которого нет разрешени  с выхода триггера 13, т,ё, импульсы с генератора 10 чеоеэ элемент И 11 не проход т, В счетчике 9 производитс  суммирование импульсов генератораЮ с начальной установкой , соответствующей Е, Как только счетчик 9 переполнитс  и, следовательно , обнулитс , на выходе элемента И 12 формируетс  сигнал, так как элеент И 12 расшифровывает нулевое сосо ние счетчика 9, Сигнал с выхода элемента И 12 поступает на счетный выход триггера 13, триггер 13 уста , поэтому счетчик авливаетс  в 9 теперь будет работать на вычитание, на втором входе элемента И 11 по вЯ етс  разрешение. Этот,.же сигнал с выхода элемента И 12 поступает на входы группы схем переноса 8, тем баЙЕЗм даетс разрешение на установку Б счетчик 9 из счетчика 7 числа соответствующего Е. Импульсы с генератора 10 продопжайт поступать на счетный вход счетчика 9, р ботающе-го на вычитание и через элемент й 11, нГа втором входе OWpt ro есть раз р ё1цёниё с выхода триггера 13, импульсы поступаютна вход делимое узла делени  14.Как только из счетчика 9 вычтетс  число импульсов, соответствующее Е, при этом на входе делимое узла делени  14 поступит такое Же количество импульсов, счетчик 9 обнулитс , при на элементе И 12 по витс  сигнал по которому в счетчик 9 будет введено Число из счетчика 7. Ниже будет .. показано, что число, установленное в счетчик 9, будет соответствовать Е, при температуре Tj Т + дТ. По.этому же сигналу с выхода элемента И 12 триггер 13 устанавливаетс  в О в счетчики делител  узлов делени  14 и 15 пёрвпадом с этого триггера добавитс  по , т.е. значение тем пёратуры изменитс  на один дискрет. Этотйь «ёнт и  вл етс  моментом оконч йнй  первого дискрета времени и мойШтс начала второго дискрета времени . Длительность первого .дискрета вр мени, как и любого последующего неиз Шнна и определ етс  частотой импульсов генератора 10 и емкостью счетчик 9. В Первую часть дискрета времени счетчик 9 работает на сложение от не которой начальной установки до обнулйни , во второй части - на вычитани от той же начальной установки до обнулени . Таким образом, количество им пульдов, поступающих на счетчик 9 за отдельный дискре - времени неизменно и равно полной емкости счетчика 9. В первсм дискрете на вход делимое узла делени  14 поступило число импульсов, соответствующее Е, в счетчике делитель этого узла было установлено значение Т; . На выходе узла делени  14 будет получено ко личесТво импульсов, равное , Эти импулйсы поступают на вход целимое узла делени  15, с выхода узла делени  будут поступать импульсы, количество которых определ ютс  соотнаие Емкость счетчика 16. выбираетс  ра ной С, следовательно количество) импульсов переполнени  с выхода счет чика 16 определ етс  соотношением Е .... Ef 17 стТ Триггер 17 и элемент И б предназначены дл  вычитани  импульсных пос ,педоватэльностей с выхода узла деле ни  15 и счетчика 16, т.е. дл  получени  на выходе элемента И б разнос L J Заведомо известно. т, ст, Jli.-ll Следовательно, в прот„ съ межуток времени между двум  импульсами на выходе узла делени  15 может по витьс  только один импульс на выходе счетчика 16. Импульсы с выхода узла делени  15 поступают также на триггер 17, устанавлива  его в О, тем самым триггер 17 дает разретиение на элемент и 6, и импульсы с выхода узла делени  15 проход т на выход элемента И 6. Если по вл етс  импульс iHa выходе счетчика 16, триггер 17 устанавливаетс  в , формиру  запрет на элементе И 6. След.ующий импульс с выхода узла делени  15 через элемент И 6 не пройдет, и только по окончании этого импульса триггер 17 установитс  в О, разреша  прохождение импульсов с. выхода узла делени  15 через элемент И 6. Так осуl l ществл етс  вычитание Результат этого вычитани , получаемый в течение первого дискрета времени , соответствующего Т, поступает на счетный вход счетчика 7, в котором суммируетс  с величиной, соответствующей Е. В результате к началу второго дискрета времени в счетчике 7 зафиксирована величина Е, соответствующа  установленным коэффициентам делени  Tj в счетчиках дели.тел  узлов делени  14 и 15. Во втором и последующих дискретах времени схема функционирует так же. Как и в первом дискрете, Таким образом, на один вход элемента И 4 будет поступать частота, скорость изменени  которой во времени пропорциональна скорости изменени  упругости вод ного пара от температуры . На другой вход элемента И 4 поступает сигнал разреиени , длительность которого пропорциональна температуре точки росы. Поэтому на вход делимое узла делени  поступит число импульсов, пропорциональное упругости вод ного пара при температуре точки росы. Аналогично, с выхода элемента И 5 на вход делитель узла делени  18 поступит число импульсов , пропсчрциональное упругости вод ного пара при температуре воздуха. Частное от делени  этих чисел, про .порциональное относительной влажности воздуха, поступит с выхода узла делени  18 на вход счетчика результата 19.

Узел делени  14 или 15 (см, фиг712) состоит из двух двоичных счетчиков |20, 21 и группы элементов И 22, Счет чик 20  вл етс  счетчиком делимого , счетчик 21 - счетчиком делител . Выходы разр дных тртггеров счетчика 21 соединены с входаш сос ветствующих элементов И 22, а выхоЕ (ы этих элементов соединены с установочными входами счетчика 20, Число из счетчика: 21 перезаписываетс в параллельном обратном коде в счетчик 20 по каждому импульсу переполнени  Ма выходе счетчика 20, Наприм еслв |кужно производить Деление на 2, в счетчик 21 записываетс  1, импульсна  последовательность подаетс  на счетный вход счетчика 20 и по каждому второму импульсу на входе этого счетчика на выходе счетчика 20 будет по вл тьс  импульс переполнени ,Если нужно производить деление на 3 в счетчик 21 записываетс  число 2 и.т«д

Технико-эконс мческий эффект предлагаемого цифрового устройства измерени  относительной влажности воздуха заключаетс  в повышении точности при измерении относительной влажаос;ги . Дл  получени  относительной влажностИ воздуха при заданной погрешности измерени  необходимо выбрать соответствующую дискретность температуры (времени) , диапазон изменени  и дискретность Е, Т,е, емкость счетчиков 7 и 9,

I , --,

Ферула изобретени 

Цифровое устройство дл  измерени  относительной влажности воздуха, содержащее датчики температуры точки росы и температуры воздуха, соединенные с входами преобразовател , а также измерительную схему, отличаю щ ё е с   тем, что, с целью повышени  точности, в нем измерительна  схема выполнена в виде подключенных входами к выходам преобразовател  двух элементов И, другие входы которых соединены с выходсм третьего элемента И и вхсздом счетчика, соединенного по выходс1М через группу схем переноса со вторым счетчиком, первый вход которого соединен с генератором импульсов и первым входом четвертого элемента И, а выходы - с входгшш п того элемента И, выход которого соединен симпульсными входами группы. схем переноса и с входом триггера, выходом подключенного к второму вхо .ду второго счетчика, втсчрюму входу |Четвертого элемента И и к входам ;делитель первого и второго узлов делени , причем вход делимое первого узла делени  соединен с выходом четвертого И, а вход делимое второго узла делени  соединен с выходом первого узла давлени  и с входом третьего счетчика, выход которого соединен с первым входом второго триггера, втсчрой вход которого подсоединен к выходу второго узла делени  и к первому входу третьего элемента И, втсфым входом соединенного с выходом втсфого триггера, при этом выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входами делимое

и делитель

третьего узла делени , выход которого соединен со счетчик результата.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе.

1, Патент США 3719810, кл, 235-151,3, 1973.

2 о Авторское.свидетельство СССР № 443350, кл, aolWl/ll, 1973,