SU805332A1 - Устройство дл вычислени относительнойВлАжНОСТи ВОздуХА - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, примен емой в метеорологии . Известен цифровой измеритель влажности воздуха, содержащий Д51тчик температуры , датчик абсолютной влажности измерительную схему, нормирующий пре образователь, устройство автоматичес кого перебора уставок, цифровой преобразователь , узел допусков, пусково устройство . Недостатком .устройства  вл етс  н высока  точность измерени , обусловленна  тем, что относительную влажность воздуха определ ют, обрабатыва аналоговые величины, причем уставки дл  обработки задают также в аналоговом виде, т.е. к погрешност м измерительной схемы прибавл етс  погрешность установки режима измерени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  циф ровре устройство дл  .измерени  отног сительной влажности воздуха, содержа щее датчики температуры точки росы и температуры воздуха, аналого-цифровой преобразователь, блок управлени , счетчики, делители, группы элементов И, генератор, триггер, элементы И и ИЛИ 2}. Недостатком известного устройства  вл етс  недостаточна  точность при . определении относительной влажности воздуха, вызванна , .во-первых, тем, что нелинейна  зависимость скорости изменени  упругости вод ного пара от температуры аппроксимируетс  кусочнолинейной функцией, т.е. на погрешность результата измерени  относительной влажности вли ет погрешность аппроксимации . Во-вторых, на результат вычислени -относительной влажности воздуха вли ет погрешность формировани  последовательности импульсов, частота которых во времени измен етс  пропорционально скорости изменени  упругости вод ного пара от температуры , вызванна  уходом частоты генератора импульсов. Поскольку длительность каждого дискрета определ етс  частотой импульсов генератора и емкостью счетчика, то при изменении частоты генератора длительность дискретов времени измен етс , что вли ет на результат вычислени  относительной влажности воздуха, в-третьих, на результат вычислени  вли ет погрешность делени , возникающа  из-за того, что

частное от делени  значений упругости вод ного пара при температурах точки росы и воздуха зависит от погрешностей делимого и делител .

Цель устройства - повышение точности вычислени  относительной влажности воздуха.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее датчики температуры точки росы и температуры воздуха, выходы.которых соединены с входами аналого-цифрового преобразовател , управл ющий вход которо го соединен с первым выходом блока управлени , второй выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого и генератора соединены соответственно с входами первого элемента И первый счетчик, выходы которого со-, единены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с группой входов второго счетчика, третий и четве тый счетчики, два делител , второйп тый элементы И, введены полусумматор , две группы элементов И, элемент ИЛИ, причем, первый выход аналогоцифрового преобразовател  соединен с первыми входами первого и третьего счетчиков, выход которого соединен с вторым входом триггера, второй выход аналого-цифрового преобразовател  соединен со вторым входом первого счетчика и первым входом полусумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , четвертый выход которого соединен с первыми входами вторрго элемента И и элементов И второй группы, вторые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходами ёторого- и четвертого счетчиков, выходы элементов И второй группы через элемент ИЛИ соединены с первым входом четвертого счетчика, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами полусумматора , управл ющий выход второго счетчика соединен со вторыми входами третьего и четвертого элемен- тов- И и элементов И первой группы, п тый выход блока управлени  соединен с первым входом п того элемента И и третьими входами элементов И первой группы, выход первого элемента И соединен со входом второго счетчика и вторыми входами второго и п того элементов И, выходы которых через первый и второй делители соответственно соединены со вторыми и третьими входами третьего счетчика, группа входов которого соединена с выходами элементов И третьей группы, первые входы которых соединены с шестым выходом блока управлени , выходы четвертого счетчика соединены с вторыми входами соответствующих элементов И третьей груйпы.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  вычислени  относительной влажности возруха .

Устройство содержит датчик 1 температуры точки росы, датчик 2 температуры воздуха, блок 3 управлени , аналого-цифровой преобразователь 4, генератор 5, триггер б, делители 7 и 8, счетчики 9-12, группы элементов И 13-15, элемент ИЛИ 16, элементы И 17-21, полусумматор 22.

Устройство работает следующим образом ..

На первом такте блок 3 подключает датчик 1 температуры точки росы на вход аналого-цифрового преобразовател  4, с выход}а которогоснимаетс  код

N, К. / .

где К - коэффициент пропорциональности ; .

V

модуль температуры точки росы ,«С.. .

При импульсы N поступают на.суммирующий вход счетчика 9, при t-r,,0°C - на вычитающий (управл ющий сигнал на счетчик 9 поступает с аналого-цифрового преобразовател  4) Начальна  установка счетчика 11 равна нулю,. начальна  установка счетчика 9 равна N. В .счетчиках 9 и 11

NC NO

N записаны коды

4К

N9

N, ;

N.

NX.

Ml

Затем блок 3 подает импульс запуска на триггер 6, который устанавливаетс  в единичное состо ние и подает разрешение на первый вход элемента И 17, на другой вход которого поступают импульсы частоты fp с генератора 5. Импульсы частоты Гд проход т через элемент И 21, на другой вход которого подано разрешение с блока 3, через делитель 8 с посто ннъал коэффициентом делени , на выходе которого формируетс  частота

FO i7 , на вычитающий вход счетчио 8

ка 11, уменьша  его содержание до нул , в результате чего триггер 6 устанавливаетс  в исходное нулевое состо ние. Врем  t, в течение которого триггер б находитс  в единичном состо нии, равно.

N-H М«„,, .

вfB

За врем  t на вход счетчика 10 поступает количество импульсов Н2 (делимое):

«2 - jf- Kg F N,..Kg. В счётчике 9 хранитс  число N9 (делитель). На выходе счетчика 10

сформируетс  количество импульсов ll( .(частнбе) :

N Кд ,.|./- Ke

N

0

N

,

,

«т-р.

которое поступает через элементы iH 19 и 20, на другие входы которых поступают, сигналы с полусумматора 22, на вход счетчика 12 (начальна  установка Которого равна N2), в котором будет подсчитано значение, N3 :

. Vtjr, На втором такте работы устройства блок 3 подключает датчик 2 температуры воздуха на вход аналого-цифрового преобразовател  4, на входе которого формируетс  код N4:

N4 KV /t/b/, где /t л/-модуль температурил возду ха, «С.

На втором такте устройство работает также, как и на первом такте, и на вход счетчика 12 поступит количество импульсов К. /to/. Ke 5 N(,4 К. tg

После двух тактов- работы устройства в счетчике 12 будет записано- количество импульсов N :KvltT .p.i-Ka , д-1 а1-К8

N,

i N1 о - - . Г. Г

М2Nt + i -tb

.p

На третьем такте работы устройства блок 3 подает импульс перезаписи на группу элементов И 14, т.е. переписывает код из счетчика 12 в счетчик 11, подает разрешение на элементы И 18 и 15, записывает единицу в счетчик 12 и подает импульс запуска на триггер 6. Импульсы с генератора 5 через элементы И 17 и 18, делитель 7, на выходе которого формируетс  частотаР Рд/ поступают на вычитающий вход счетчика 11, уменьша  его состо ние до нул , в результате чего триггер 6 устанавливаетс  в исходное нулевое состо ние. ta, в течение которого триггер б находитс  в единичном состо нии, равно

. 1б - f V/

( Кд .р.1-У:8 ,.Р, ,-4 / о .

За врем  1,2 импульсы F поступают на вход счетчика 10. Частота импульFI/ на выходе элемента ИЛИ 16 равсов

Пб на

Мб о

где М„„- текущее значение в счетчике 12; А - полна  емкость счетчиков

и 12.

Значение кода счетчике 12 равно

F..dt.

Из последних двух выраженип следует , что

тек - о

Fo-tj

, с.е

откуда

2

где с А .

К. концу времени i- в будет записан код N иь1Х,

(ы T viWI- 8,Kr(tJ-Ke,l Lr2.No.«,.i,.p No.K,-t,.

с-е

вьи

Полученный результат пр мо пропорционален , значению относительной влажности воздуха. Известно, что упругость вод ного пара находитс  в следующей зависимости от температуры:

jat

T.63a6i ЪП

Е 6,

6И070-10

+ t

где t-- температура, °С.

25

Если в последней формуле подставить вместо i- температуру воздуха, получают значение Е - упругость вод ного пара при температуре воздуха, если вместо i подставить температуру

30 точки росы, получают значение упругости вод ного пара при температуре точки росы. Значение относительной влажности воздуха i вычисл етс  по формуле

35

jtO

чоио i .

.

Если-в предлагаемом устройстве при н ть ,, .

., .(326 а ,

...0,

то результат вычислени  можно представить в виде

,

r2t5biL:f2leJ

.oL .p ънвА

Ю10

- .

что пр мо пропорционально значению . относительной влажности воздуха.

Запись показателей cxenetiHr соответствукхцих температурам точки росы и воздуха в счетчик 12 происходив следук цим образом.

Claims (2)

1. Три соотношенгй  между знаками температур точки росы и воздуха представлены в таблице. . Импульсы с выхода счетчика 10 на входы счетчика 12 (суммирующий или вычитающий ) поступают в зависимости от такта работы устройства ( а О со ответствует первому такту, когда на вход .аналого-цифрового преобразовател  4 подключен датчик 1 температуры точки росы) и от знака измерен ной температуры (в О соответству ет положительной температуре точки росы или воздуха). На выходах полусумматора 22 формируютс  сигналы с: с аЬ + aF; ab + ab, которые поступают на в-ходы элементо И 19 И- 20 соответственно. Технико-экономический эффект пред ла1аемого устройства по сравнению с известным заключаетс  в повьлиеуии точности вычислени  относительной влажности воздуха. По сравнению с и вестным в изобретении устранены погрешности операции делени , погрешности аппроксимации зависимости упругости вод ного пара от температуры кусочно-линейной функцией, погрешно ти генератора импульсов заполнени . Как следует из работы устройства, н результат измерени  не вли ют погрешности элементов, вход щих в состав устройства. Практически точность вычислени  относительной влаж ности воздуха ограничена точностью Формула изобретени  Устройство дл  вычислени  относи тельной влажности воздуха, содержаще датчики температуры тбчки росы и тем пературы воздуха, выходы которых соединены с входами аналого-цифрового преобразовател , управл ющий вход ко торого соединен, с.первым выходом бло Ка управлени , второй выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого и генератора соединен соответственно с входами первого эле мента И, первый счетчик, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с группой входов второго счетчика, тре тий, и четвертый счетчики, два делител , второй-п тый элементы И, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в негр введены полусумматор, две группы элементов И,-элемент ИЛИ, причем первый выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с первыми входами первого и третьего счетчиков, выход оторого соединен со вторым входом триггера , второй выход аналого-цифрового преобразовател  соединен со вторалм входом первого счетчика и первым входом полусумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени , четгвертый выход которого соединен с первыми входами второго элемента И и элементов И второй группы , вторые и третьи входы которых соединены с соответствующими выходами второго и четвертого счетчиков, выходы элементов И второй группы через элемент ИЛИ соедине-ны с первым входом четвертого счетчика, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соединены с соответствующими выходами полусумматора, управл ющий выход второго счетчика соединен со вторыми входами третьего и четвертого элементов И и элементов И первой группы, п тый выход блока управлени  соединен с первым входом п того элемента И и третьими входами элементов И первой группы, выход первого элемента И соединен со входом .второго счетчика и вторыми входами второго и п того элементов И, выходы которых через первый и второй делители соответственно соединены со вторыми и третьими входами третьего счетчика, групла входов которого соединена с выходами элементов И третьей группы, первые входы которых соединены с шестым выходом блока управлени , выходы четвертого счетчика соединены с вторыми входами соответствующих элементов И третьей группы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 443350, кл.Q01W 1/11, 1973.
2. 2. Авторское .свидетельство СССР по за вке W 2523086, кл. G 01 W 1/11, 1977 (прототип).