PL157106B1 - Paliwomierz z korekta nieliniowosci czujników przeplywu PL - Google Patents

Abstract

rystyk pom iarow ych czujników i zawierajacy podsta- wowe zespoly funkcjonalne, do których naleza: licznik zuzycia paliwa, licznik natezenia przeplywu róznico- wego, sterow nik pom iarów i generator zegarowy, zna- mienny tym, ze do zacisków wejsciowych (WEQ) i (WET) korektorów charakterystyk czujników (KOR1) i (KOR2) doprow adzone sa odpow iednio sygnal im pulsowy (O) czujników przeplywu i sygnal analogow y (T) czujników tem peratury paliwa, przy czym wejscie (WEQ) dolaczone jest do wejscia dekodera natezenia przeplyw u (DNP) a wejscie (WET) do wejscia dekodera przedzialu tem pera- tury (DPT) a rów nolegle wyjscia tych dekoderów sa pod- laczone do wejsc adresow ych pamieci (ROM) wspól- czynników korekcyjnych i z kolei wyjscia tej pamieci przylaczone sa do wejsc dekodera im pulsów porcji pali- wowych (DPP) i m noznika czestotliwosci (MCZ); wyjscia dekoderów (DPP) obu korektorów sa sprzegniete z wejs- ciami sygnalowymi licznika zuzycia paliwa (LZP) i tak wyjscie dekodera (DPP) korektora (KOR1) dolaczone jest do wejscia dzielnika im pulsów dolotow ych (DID) a wyjscie dekodera (DPP) korektora (KOR2) dolaczone jest do wejscia licznika im pulsów przelewowych (LIP), zas wyjscia m nozników (MCZ) obu korektorów zlaczone sa z wejsciami zw rotnicy sygnalowej (ZWR), i dalej wyjs- cie dzielnika (DID) jest polaczone równolegle do wejscia wpisujacego licznika róznic (LR) i pierwszego wejscia przerzutnika (RS), natom iast licznik (LR) swoje wejscie ustawiajace m a w ielobitow o sprzegniete z w yjsciem ........ PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ paliwomierza z korektą nieliniowości czujników przepływu przystosowanego do wykonywania pomiarów zużycia paliwa i jego natężenia i uzyskującego na swych wejściach sygnały impulsowe z czujników przepływu paliwa. Czujniki przepływu paliwa, których liczba może być dwa lub jeden w zależności od realizowanej metody pomiaru to jest metody różnicowej lub bezpośredniej może cechować nieliniowość charakterystyki pomiarowej ponieważ zastosowane w paliwomierzu korektory nieliniowość tę korygują. Dotyczy to także korekty temperaturowej tych czujników.

Znane i stosowane są powszechnie mierniki zużycia paliwa oraz mierniki natężenia przepływu. Zwłaszcza znane są mierniki przepływu typu LMP-446 produkowane przez Zakład Doświadczalny Instytutu Lotnictwa w Warszawie oraz przepływomierze typu MP1, MP2, MP3 produkowane przez Przedsiębiorstwo Produkcji Różnej, Handlu i Usług „Dempol“ Oddział w Gdańsku. Przepływomierze te są w zasadzie przystosowane do współpracy z czujnikami przepływu o ustalonej

157 106 stałej czujnika. Z definicji wiadomo, że stała czujnika jest liczbą impulsów uzyskiwanych z wyjścia czujnika wyznaczających objętość jednostkową np. 1 dm³. Z praktyki wiadomo również, że stała czujnika nie jest wartością niezmienną w jego przedziale pomiarowym i w rzeczywistości silnie zależy od natężenia przepływu, zwłaszcza w dolnych granicach przedziału pomiarowego. Dobitnym przykładem nieliniowości przebiegu stałej czujnika w funkcji natężenia przepływu mierzonego medium są czujniki turbinkowe typu PMB produkowane również przez Zakład Doświadczalny Instytutu Lotnictwa w Warszawie.

Wspomniane powyżej konstrukcje przepływomierzy uwzględniają w ograniczonym zakresie wpływ nieliniowości, przy czym korekta tej nieliniowości sprowadza się bądź do zwężenia przedziału pomiarowego bądź do punktowego korygowania stałej czujnika. Obydwa zaprezentowane przyrządy cechuje ograniczona dokładność instrumentalna, która w sumie z nieuniknionym błędem metody pomiarowej czynią te przyrządy mało przydatnymi dla celów powszechnego wykorzystania w technice pomiaru zużycia i pomiaru natężenia zużycia paliw.

Istotę wynalazku stanowi układ paliwomierza wyposażonego w indywidualne korektory charakterystyk pomiarowych czujników i zawierającego podstawowe zespoły funkcyjne: licznika zużycia paliwa, licznika natężenia przepływu różnicowego i sterownika pomiarów pobudzanego impulsami generatora zegarowego. Do zacisków wejściowych korektorów doprowadzone są odpowiednio: sygnał impulsowy czujnika przepływu do wejścia dekodera przedziału natężenia przepływu a sygnał analogowy temperatury paliwa do wejścia dekodera przedziału temperatury. Dekoder natężenia przepływu posiada wejście sterujące dołączone do wyjścia impulsów taktujących generatora zegarowego. Wyjścia równoległe tych dekoderów są podłączone do wejść adresowych pamięci współczynników korekcyjnych a wyjścia tej pamięci do wejść dekodera impulsów porcji paliwowych i mnożnika częstotliwości tych impulsów.

Wyjścia dekoderów porcji paliwowych obu korektorów są sprzęgnięte z wejściami sygnałowymi licznika zużycia paliwa i tak wyjście dekodera korektora pierwszego dołączone jest do wejścia dzielnika impulsów dolotowych a wyjście dekodera korektora drugiego dołączone jest do wejścia licznika impulsów przelewowych. Wyjścia mnożników częstotliwości obu korektorów złączone są z wejściami zwrotnicy sygnałowej w zespole licznika natężenia przepływu. Z kolei wyjście dzielnika impulsów dolotowych jest podłączone równolegle do wejścia wpisującego licznika różnic i wejścia pobudzającego przerzutnika typu RS. Licznik różnic swoje wejście ustawiające ma wielobitowo sprzęgnięte z wyjściem licznika impulsów przelewowych, zaś jego wejście zliczające dołączone jest do wyjścia bramki koniunkcji realizującej iloczyn logiczny sygnałów docierających na jej dwa wejścia a wejścia tej bramki koniunkcji połączone są z wyjściem generatora zegarowego i wyjściem przerzutnika typu RS. Natomiast wyjście przepełnienia licznika różnic jest dołączone do drugiego wejścia przerzutnika typu RS. Wyjście przerzutnika typz RS jest ponadto przyłączone do wejścia uniwibratora zaś wyjście tegoż dołączone jest do wejścia zerującego licznika impulsów przelewowych. Do wyjścia bramki koniunkcji dołączone jest również wejście dzielnika impulsów różnicowych a wyjście tego dzielnika jest jednocześnie wyjściem paliwomierza dostarczającym impulsów pobudzających cewkę liczydła elektromechanicznego.

Ponadto wspomniana zwrotnica sygnałowa ma swoje wyjście złączone z wejściem zliczającym licznika uniwersalnego, natomiast jej wejście sterujące jest podłączone do wejścia kierunku zliczania licznika uniwersalnego a także do wyjścia pierwszego sygnałów sterujących układu sterownika. Drugie wyjście tego sterownika połączone jest z wejściem zerującym licznika uniwersalnego a z kolei wejście układu sterownika przyłączone jest do wyjścia impulsów taktujących generatora zegarowego. Wyjście tego generatora złączone jest także z wejściami sterującymi dekoderów porcji paliwowych i mnożników częstotliwości obu korektorów.

Wielobitowe wyjście licznika uniwersalnego jest zarazem wyjściem paliwomierza podłączonym do wskaźnika cyfrowego licznika natężenia przepływu.

Paliwomierz z korektą nieliniowości czujników przepływu, według wynalazku, jest przedstawiony w postaci schematu blokowego na rysunku.

Struktura połączeń blokowych paliwomierza z korektą nieliniowości czujników przepływu jest następująca. Do zacisków wejściowych WEQ i WET korektorów charakterystyk czujników KOR1 i KOR2 doprowadzone są odpowiednio: sygnał impulsowy Q czujników przepływu i sygnał analogowy T czujników temperatury paliwa. Wejście WEQ dołączone jest do wejścia dekodera natężenia przepływu DNP a wejście WET do wejścia dekodera przedziału temperatury DPT.

157 106

Równoległe wyjścia tych dekoderów są podłączone do wejść adresowych pamięci ROM współczynników korekcyjnych a wyjścia tej pamięci do wejść dekodera impulsów porcji paliwowych DPP i mnożnika częstotliwości MCZ tych impulsów. Wyjścia dekoderów porcji paliwowych DPP obu korektorów KOR1 i KOR2 są sprzęgnięte z wejściami sygnałowymi licznika zużycia paliwa LZP i tak wyjście dekodera DPP korektora KOR1 dołączone jest do wejścia dzielnika impulsów dolotowych DID a wyjście dekodera DPP korektora KOR2 dołączone jest do wejścia licznika impulsów przelewowych LIP. Wyjścia mnożników częstotliwości MCZ obu korektorów złączone są z wejściami zwrotnicy sygnałowej ZWR. Z kolei wyjście dzielnika impulsów dolotowych DID jest podłączone równolegle do wejścia wpisującego licznika różnic LR i wejścia pierwszego przerztunika RS.

Licznik różnic LR swoje wejście ustawiające ma wielobitowo sprzęgnięte z wyjściem licznika impulsów przelewowych LIP, zaś jego wejście zliczające dołączone jest do wyjścia bramki koniunkcji K do której to bramki dwu wejść podłączone są wyjście generatora zegarowego GZ i wyjście przerzutnika RS. Natomiast wyjście przepełnienia licznika różnic LR jest dołączone do drugiego wejścia przerzutnika RS. Wyjście tego przerzutnika jest ponadto przyłączone do wejścia uniwibratora UV zaś wyjście tegoż złączone jest z wejściem zerującym licznika LIP. Do wyjścia bramki K dołączone jest również wejście dzielnika impulsów różnicowych DIR a wyjście tego dzielnika jest wyjściem paliwomierza WLM. Ponadto zwrotnica ZWR ma wyjście połączone z wejściem zliczającym licznika uniwersalnego LU, natomiast jej wejście sterujące jest podłączone do wejścia kierunku zliczania licznika LU i także do wyjścia pierwszego sterownika STR; drugie wyjście tego sterownika podłączone jest z wejściem zerującym licznika LU i z wyjściem wpisującym WPS paliwomierza a z kolei wejście sterownika STR przyłączone jest do wyjścia generatora zegarowego GZ. Wyjście generatora GZ złączone jest także z wejściami sterującymi: dekoderów DNP i DPP oraz mnożnika częstotliwości MCZ obu korektorów. Wielobitowe wyjście licznika uniwersalnego LU jest zarazem wyjściem trzecim WCY paliwomierza.

Działanie paliwomierza, według wynalazku, jest następujące. Do wejść WEQ obu korektorów docierają impulsy z czujników przepływu instalowanych na dolocie i przelewie paliwa z silnika. Częstotliwość docierających impulsów jest nieliniową funkcją natężenia mierzonego przepływu oraz temperatury paliwa. Analogowe sygnały czujników temperatury, instalowanych w bezpośrednim sąsiedztwie czujników przepływu, są przekazywane do wejść WET tychże korektorów. Ponieważ przed instalacją czujników w systemie pomiaru paliwa dokonane było zdjęcie ich charakterystyk pomiarowych, znany jest zatem przebieg tych charakterystyk w odwzorowaniu Q = f(f, T), gdzie: f - częstotliwość impulsów turbinki czujnika, T - temperatury paliwa. Wejściowe dekodery korektorów, a więc dekoder przedziału natężeń przepływu DNP i dekoder przedziału temperatury paliwa DPT dokonują identyfikacji bieżącego przedziału pomiarowego, wyznaczając w obszarze adresowym pamięci ROM podobszar z zapisaną funkcją korekcyjną charakterystyki pomiarowej przypisaną zidentyfikowanemu przedziałowi. Pamięć funkcji korekcyjnych wyrażonych dyskretnym zapisem zbiorów współczynników korekcyjnych w odpowiednich obszarach pamięci jest zorganizowana w postaci bloków słów 16-bitowych. Współczynniki korekcyjne są zdefiniowane jako podzielniki dekodera impulsów porcji paliwowych DPP.

Jeżeli współczynniki korekcyjne oznaczymy jako X(Q, T) to dekoder porcji paliwowych będzie realizował funkcję modulo X(Q, T). W wyniku działania dekoderów DPP ma ich wyjściach pojawiają się impulsy porcji paliwowych o częstotliwościach £d (dolot) i fp (przelew). Impulsy dolotowe są przekazywane do dzielnika DID zliczającego je z sekwencją modulo D na przykład D = 100 natomiast impulsy przelewowe są zliczane w liczniku LIP. Zasadą poprawnej instalacji paliwowej jest to, że natężenie przepływu paliwa na dolocie silnika jest większe niż natężenie na przelewie - stąd częstotliwość impulsów dolotowych będzie wyższą niż przelewowych. Zatem w momencie wygenerowania w dzielniku DID impulsu wpisu, licznik LIP zarejestruje liczbę impulsów mniejszą od D. Ta liczba impulsów zostaje wpisana do licznika różnic LR. Licznik LR jest również licznikiem zaprogramowanym na zliczanie modulo D. Ponieważ jego stan startowy zawsze odwzorowuje stan licznika LIP, więc zliczenie brakujących impulsów do stanu D jest równoznaczne ze zliczeniem różnicy impulsów dolotowych i przelewowych. Sprzętowa realizacja liczenia tych różnic polega na odblokowywaniu bramki koniunkcji K na czas zliczania tej różnicy. Impulsy zliczane, którymi w tym wypadku są impulsy zegarowe o częstotliwości fen przenikają na wejściu

157 106 licznika LR w trakcie trwania stanu wysokiego na wyjściu przerzutnika RS, który wyjście swe ma połączone z wejściem blokującym bramki. Przerzutnik RS jest ustawiany w stan wysoki w momencie pojawiania się impulsu na wyjściu dzielnika DID natomiast jest przestawiany w stan niski impulsem przepełnienia pojawiającym się na wyjściu licznika LR. Zbocze narastające impulsu wytwarzanego na wyjściu przerzutnika RS pobudza uniwibrator UV, który generuje impuls zerujący licznik LIP. Kasowanie stanu licznika LIP, po każdym pojawieniu się impulsu na wyjściu dzielnika DID jest konieczne ze względu na przyjętą metodę pomiaru licznika zużycia paliwa LZP obejmującego wymienione wyżej bloki funkcyjne. Licznik LZP obejmuje jeszcze dzielnik impulsów różnicowych DIR, pobudzany impulsami z wyjścia bramki koniunkcji K. Zadaniem tego dzielnika jest normowanie właściwego wymiaru wyniku pomiarowego.

Paliwomierz realizuje również pomiar natężenia przepływu różnicowego. W tym celu w korektorach KOR1 i KOR2 zastosowano układy mnożące częstotliwość generowanych impulsów porcji paliwowych MCZ. Zwielokrotnienie częstotliwości fo i fp w stosunku M-krotnym pozwala na osiągnięcie pożądanej dynamiki pomiarów natężenia.

Z uwagi na przeznaczenie tego pomiaru, a więc szybkie uzyskiwanie odpowiedzi na zmienne stany eksploatacji silnika, przykładowo obserwowanie reakcji natężenia spalania paliwa w funkcji nastaw listwy paliwowej („stopnia jazdy), pomiar natężenia przepływu różnicowego musi cechować duża dynamika. Zwielokrotnienie częstotliwości impulsów fo i fp umożliwia osiągnięcie tego celu. Impulsy Mfo Mfp docierają do zwrotnicy ZWR licznika natężenia przepływu LNP. Z wyjścia tej zwrotnicy impulsy te przenikają na wejście licznika uniwersalnego LU, charakteryzującego się możliwością zliczania ich „wprzód i „wstecz. Kierunek zliczania tych impulsów jest jednoznacznie przyporządkowany torowi transmisji impulsów w zwrotnicy ZWR, a sterowanie tym procesem jest realizowane z wyjścia sterującego sterownika STR. Symetryczny przebieg sterujący, o częstotliwości fsi, jest podawany na wejście sterujące zwrotnicy ZWR i licznika LU. Według przyjętej konwencji sterowania, wysoki poziom tego sygnału przestawia zwrotnicę ZWR na transmisję impulsów Mfo oraz zliczanie „wprzód licznika uniwersalnego LU, natomiast niski poziom sygnału sterującego zmienia położenie zwrotnicy na transmisję impulsów Mfp do licznika LU oraz ustawia ten licznik na zliczanie „wstecz. Drugie wyjście sterujące sterownika STR dostarcza krótkich impulsów wpisujących o częstotliwości fs2, pojawiających się po zakończeniu stanu zliczania „wstecz licznika LU. W tych momentach następuje przepisanie wyniku z wyjścia licznika uniwersalnego LU, będącego zarazem wyjściem paliwomierza WCY, do zewnętrznego wskaźnika cyfrowego. Impuls z drugiego wyjścia sterownika STR jest przekazywany na wyjście wpisujące WPS paliwomierza, a zarazem na wejście zerujące licznika LU, powodując skasowanie jego stanu i przygotowując ten licznik do następnego cyklu pomiarowego.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Paliwomierz z korektą nieliniowości czujników przepływu wyposażony w indywidualne korektory charakterystyk pomiarowych czujników i zawierający podstawowe zespoły funkcjonalne, do których należą: licznik zużycia paliwa, licznik natężenia przepływu różnicowego, sterownik pomiarów i generator zegarowy, znamienny tym, że do zacisków wejściowych (WEQ) i (WET) korektorów charakterystyk czujników (KOR1) i (KOR2) doprowadzone są odpowiednio sygnał impulsowy (Q) czujników przepływu i sygnał analogowy (T) czujników temperatury paliwa, przy czym wejście (WEQ) dołączone jest do wejścia dekodera natężenia przepływu (DNP) a wejście (WET) do wejścia dekodera przedziału temperatury (DPT) a równoległe wyjścia tych dekoderów są podłączone do wejść adresowych pamięci (ROM) współczynników korekcyjnych i z kolei wyjścia tej pamięci przyłączone są do wejść dekodera impulsów porcji paliwowych (DPP) i mnożnika częstotliwości (MCZ); wyjścia dekoderów (DPP) obu korektorów są sprzęgnięte z wejściami sygnałowymi licznika zużycia paliwa (LZP) i tak wyjście dekodera (DPP) korektora (KOR1) dołączone jest do wejścia dzielnika impulsów dolotowych (DID) a wyjście dekodera (DPP) korektora (KOR2) dołączone jest do wejścia licznika impulsów przelewowych (LIP), zaś wyjścia mnożników (MCZ) obu korektorów złączone są z wejściami zwrotnicy sygnałowej (ZWR), i dalej wyjście dzielnika (DID) jest połączone równolegle do wejścia wpisującego licznika różnic (LR) i pierwszego wejścia przerzutnika (RS), natomiast licznik (LR) swoje wejście ustawiające ma wielobitowo sprzęgnięte z wyjściem licznika impulsów przelewowych (LIP) a jego wejście zliczające dołączone jest do wyjścia bramki koniunkcji (K) do której to bramki obu wejść podłączone są wyjście generatora zegarowego (GZ) i wyjście przerzutnika (RS), natomiast wyjście przepełnionego licznika (LR) jest dołączone do drugiego wejścia przerzutnika (RS) zaś wyjście tego przerzutnika jest ponadto przyłączone do wejścia uniwibratora (UV) a wyjście tegoż złączone jest z wejściem zerującym licznika (LIP), ponadto wyjście bramki (K) dołączone jest do wejścia dzielnika impulsów różnicowych (DIR) a wyjście tego dzielnika jest wyjściem (WLM) paliwomierza; zwrotnica (ZWR) ma wyjście połączone z wejściem zliczającym licznika (LU), natomiast jej wejście sterujące, połączone z wejściem kierunku zliczania licznika (LU), jest dołączone do pierwszego wyjścia sterownika (STR) a drugie wyjście tego sterownika połączone jest z wejściem zerującym licznika (LU) i z wyjściem wpisującym (WSP) paliwomierza, przy czym wejście sterownika (STR) połączone jest z wyjściem generatora zegarowego (GZ), także to wyjście generatora dołączone jest do wejść sterujących: dekoderów (DNP) i (DPP) oraz mnożników (MCZ) obu korektorów, zaś wielobitowe wyjście licznika uniwersalnego (LU) jest zarazem trzecim wyjściem paliwomierza (WCY).