Схема подключения норд э3м

Блок электронный НОРД-Э3М применяется для вычисления объема и расхода жидкости или газа в составе турбинных счетчиков МИГ, НОРД, АГАТ-1М

Блок электронный НОРД-Э3М применяется для вычисления объема и расхода жидкости или газа в составе турбинных счетчиков МИГ, НОРД-М, АГАТ-М, а также в составе других счетчиков жидкости или газа, имеющих выходной сигнал передающих преобразователей в виде электрических импульсов, количество которых пропорционально объему прошедшей через счетчик жидкости или газа.

Блок электронный НОРД-Э3М, блок НОРД, НОРД, вторичка НОРД

Характеристики блока НОРД -Э3М электронного :
• преобразование частотного электрического сигнала в единицы объема и расхода;
• выдача весовых импульсных сигналов;
• выдача токового сигнала 4 … 20 мА, соответствующего значения расхода, с линейным преобразованием.

Параметры преобразований вводятся потребителем и хранятся в памяти блока.

Блок предназначен для установки вне взрывоопасных зон.

Вид климатического исполнения – УХЛ 4.2 для работы при температуре от +5 до +40 °С. .

Верхнее значение относительной влажности – 95% при +30°С.

Блок электронный НОРД-Э3М, блок НОРД, НОРД, вторичка НОРД

Источник

1.Теоретическая часть

Блок электронный НОРД-ЭЗМ предназначен для пересчета импульсов от передающего преобразователя турбинного счетчика жидкости или газа.

Функциональное назначение блока:

1. Пересчет импульсов от передающего преобразователя счетчика жидкости или газа в единицы объема, накопления их на цифровом счетчике, а также выдача выходных сигналов на внешние устройства,
2. То же но, с коррекцией измеренного объема жидкости на температуру +20 0 С,
3. Индикация расхода на шкале стрелочного указателя.

Блок может применяться в составе турбинных счетчиков НОРД и АГАТ, а также в составе других счетчиков жидкости или газа, имеющих выходной сигнал передающих преобразователей в виде электрических импульсов, количество которых пропорционально объему прошедшей жидкости или газа.

Блок пригоден для эксплуатации в климатических условиях по группе 3а изделий ГСП согласно ГОСТ 12997-76:

1) Температура окружающего воздуха от 5 до 40 0 С;

2) Относительная влажность до 80%.

1.2. Устройство и работа блока.

1.2.1. Описание структурной схемы блока.

Блок состоит из следующих узлов:

• Усилителя – формирователя,
• Умножителя,
• Делителей 1 и 2,
• Преобразователя сопротивления – код,
• Вычитателя,
• Одновибратора,
• Цифрового счетчика,
• Преобразователей 1 и 2 частота – ток,
• Стрелочного указателя,
• Реле времени,
• Формирователя двухполярных импульсов,
• Стабилизатора
• Уровня,
• Реле 1 и 2,
• Источника питания.

Усилитель – формирователь предназначен для усиления входных импульсов и преобразования их в импульсы прямоугольной формы.

Умножитель предназначен для увеличения количества входных импульсов в К_у раз, где К_у – коэффициент умножения (1, 10 или 100).

Делители 1 и 2 предназначены для уменьшения количества входных импульсов в К и К_пл – коэффициенты деления.

Преобразователь сопротивления – код предназначен для преобразования приращения активного сопротивления, подключенного на его вход, в единичный код по запускающему сигналу. Вычитатель предназначен для выделения разности количеств импульсов, поступивших на первый и второй вход.

Одновибратор предназначен для формирования импульсов определенной длительности по запускающему импульсу и имеет повышенную нагрузочную способность.

Цифровой счетчик предназначен для накопления количества входных импульсов т представляет собой электромеханический счетчик барабанного типа.

Преобразователи 1 и 2 частота – ток предназначены для преобразования частоты входного сигнала в пропорциональный ток.

Стрелочный указатель предназначен для измерения тока на выходе преобразователя 1 частота – ток.

Реле времени предназначено для выдачи сигнала при отсутствии на его входе импульсов.

Формирователь двухполярных импульсов предназначен для исключения постоянной составляющей входных импульсов.

Стабилизатор уровня предназначен для ограничения верхнего уровня входных импульсов.

Реле 1 и 2 предназначены для использования их контактов на внешних дистанционных устройствах.

Источник питания предназначен для электропитания узлов блока.

1.2.2. Работа блока в режиме без коррекции на температуру.

В режиме работы без коррекции блок реализует уравнение:

где N – количество импульсов, зарегистрированных цифровым интегратором,

N_вх – количество импульсов от передающего преобразователя турбинного счетчика,

К_пер – коэффициент пересчета.

Импульсы от передающего преобразователя усиливаются и преобразуются в усилителе формирователе и поступают на вход умножителя, где каждый из них вырабатывает один импульс или серию из 10 или 100 импульсов, в зависимости от установки коэффициента умножения.

С выхода умножителя импульсы поступают на вход делителя 1, где их количество уменьшается в К раз (К может принимать значение от 10000 до 99999 с дискретностью 1).

Таким образом, на выходе делителя 1 количество импульсов будет равно:

где К_у – установочный коэффициент умножения,

К – установочный коэффициент деления.

Если = К_пер., то уравнение (2) будет иметь вид:

Каждый импульс с выхода делителя 1 запускает одновибратор, который в свою очередь переводит на один шаг механизм цифрового счетчика.

1.2.3. Работа блока с коррекцией на температуру

В режиме работы с коррекцией, блок реализует уравнение:

где — температура рабочей среды, в которой находится первичный преобразователь температуры,

К_пл – установленный коэффициент плотности.

Усилитель – формирователь, умножитель, делитель 1 и одновибратор работают также, как и в режиме работы блока без коррекции на температуру.

Импульсы с выхода делителя 1 или вычитателя, в зависимости от реализации уравнения (4) или (5) соответственно, запускают преобразователь сопротивление – код и, кроме того, импульсы с выхода делителя 1 поступают на первый вход вычитателя.

Приращения активного сопротивления термометра сопротивления при данной температуре рабочей жидкости к его сопротивлению при минимальной температуре преобразуется в серию импульсов на выходе преобразователя сопротивление – код, количество которых пропорционально температуре рабочей жидкости.

С выхода преобразователя сопротивление – код импульсы поступают на вход делителя 2, где их количество уменьшается в К_пл раз.

Импульсы с выхода делителя 2 поступают на второй вход вычитателя. Вычитатель работает таким образом, что на его выход проходит разность количества импульсов первого и второго входов.

1.2.4. Работа устройств, формирующих сигналы на внешние устройства

Импульсы с выхода одновибратора, кроме срабатывания счетного механизма цифрового счетчика, вызывают срабатывание реле 1, контакты которого используются на внешних устройствах и проходит через стабилизатор уровня на выход.

Импульсы с выхода усилителя – формирователя, кроме умножителя, поступают на входы преобразователей 1 и 2 частота – ток, реле времени и формирователя двухполярных импульсов. Токовый сигнал преобразователя 1 частота – ток подается на стрелочный указатель расхода.

Ток с выхода преобразователя 2 частота – ток, в виде унифицированного сигнала 0…5 мА поступает на внешние устройства.

При отсутствии импульсов на входе блока ,на входе реле времени появляется сигнал , вызывающий срабатывание реле 2, контакты которого используются на внешних устройствах.

Импульсы с выхода формирователя двух полярных импульсов поступают на устройство поверки и градуировки первичных преобразователей.

1.3. Описание принципиальных электрических схем узлов блока

1. Усилитель – формирователь собран на плате «Узел формирования сигналов» и состоит из усилителя А1, транзисторного ключа V4 и схемы 2И-НЕ D 2.1.

Импульсы от передающего преобразователя через контакт 3 поступают на вход усилителя А1, имеющего высокий коэффициент усиления , где преобразуются в импульсы прямоугольной формы и подаются на вход транзисторного ключа V4, являющегося согласующим элементом между выходом усилителя А1 и входом схемы 2И-НЕ D2.1.

Умножитель также собран на плате «Узел формирования сигналов» и состоит из схем 2И-НЕ D6.1, D6.2, D6.4, выполняющих логическую операцию НЕ, схемы 2И-НЕ D2.2, генератора на схемах 2И-НЕ D1.1, D1.2, D1.3, D1.4, триггеров D3.1, D3.2, D7.1, двоично-десятичных счетчиков D4 и D5, тумблеров установки коэффициента умножения S2…S4, расположенных на коммутационной панели.

Импульс с выхода схемы 2И-НЕ D2.1, усилителя-формирователя устанавливает D3.1 в состоянии «0», который по инверсному выходу дает разрешение на деление делителю на 2, состоящего из триггера D3.2, на трактирующем входе «С» которого постоянно действуют импульсы с генератора, и схемы 2И-НЕ D2.2.

При установке тумблеров в положение «Х100», деление триггером D3.2 будет производиться до тех пор, пока на его выходе не образуется 100 импульсов. Эти импульсы подсчитываются двоично-десятичными счетчиками D4 и D5, и после 100 импульсов по трактируемому входу С произойдет переброс триггера D7.1 в состояние «0». Уровень логического «0» с его прямого выхода по входу S установит триггер D3.1 в состояние «1» и уровень логического «0» с инверсного выхода этого триггера дает запрет на деление делителю на 2 и установит триггер D7.1 в состояние «1», подготавливая его к следующему циклу работы, уровень логической «1» с прямого выхода триггера D3.1 поддерживает двоично-десятичные счетчики D4 и D5 в состоянии «0».

С приходом следующего импульса с выхода схемы 2И-НЕ D2.1 усилителя-формирователя описанный процесс повторяется.

Таким образом, на каждый импульс с выхода усилителя-формирователя на прямом выходе триггера D3.2,являющегося выходом умножителя, образуется серия из 100 импульсов.

При установке тумблеров в положение «Х10» или «Х1» процесс умножения аналогичен описанному, за исключением того, что установка в состояние «1» по входу триггера D3.1производится соответственно с выхода схем 2И-НЕ D6.4 или D6.1.

2.Вычитатель собран на плате «Узел коррекции» и состоит из схем 2И-НЕ D5.1, D7.1, D7.2 и триггера D4.2.

На вход S триггера D4.2 воздействуют импульсы с инверсного выхода делителя 2, на входе D постоянно поддерживается уровень логического «0», на вход С воздействуют инвертированные импульсы с выхода делителя 1, на входе R постоянно поддерживается уровень логической «1».

Исходно триггер D4.2 находится в состоянии «0», давая разрешение на прохождение импульсов с выхода делителя 1 на выход схемы 2И-НЕ D7.3. Кроме этого импульсы подтверждают состояние «0» триггера D4.2. При кратковременном воздействии уровня логического «0» на вход S триггера D4.2 он опрокидывается в состояние «1». Тогда последующий импульс с делителя 1 не пройдет на выход схемы 2И-НЕ D7.3, т.к. на его входе 13 действует уровень логического «0» с инверсного выхода триггера D4.2.Однако задним фронтом этого импульса триггер D4.2 возвращается в состояние «0», и в дальнейшем, до прихода импульса на вход S триггера, импульсы с делителя 1 будут проходить на выход схемы 2И-НЕ D7.3.

Таким образом, из последовательности импульсов с делителя 1 вычитается количество импульсов с делителя 2 и на выход схемы 2И-НЕ D7.3 проходит количество импульсов, равное их разности.

3.Структурная схема преобразователя сопротивление-код изображена в Приложении1.

Преобразователь содержит измерительный мост из резисторов R1, R2, R3, Rt., источник питания Ип измерительного моста, нуль-орган, балансирующие резисторы R 1 …R 7 , ключи К1…К8 и схему управления ключами К1…К7 балансирующих резисторов и ключом К8 измерительного моста.

Плечи измерительного моста подобраны так, что при заданной минимальной температуре (-20 0 С) он находится в балансе. При увеличении температуры на выходной диагонали появляется напряжение разбаланса из-за увеличения сопротивления термометра Rt.

С приходом импульса запуска схема управления ключами разрывает ключи К1…К7, замыкает ключ К8, и на измерительный мост поступает питание. При наличии разбаланса на выходе нуль-органа имеется сигнал, который поддерживает схему управления ключами в динамическом режиме. При этом в двоичном коде работают ключи К1…К7 и поддерживает в замкнутом состоянии ключ К8.

По первому такту замыкается ключ К1, и параллельно резистору R3 подключается резистор R1, приближая измерительный мост к балансу (условия баланса: RtR3=R1R2 ).Если баланс не наступил, то по второму такту разрывается ключ К1 и замыкается ключ К2, подключая параллельно резистору R3 резистор R 2 , т.к.

R 1 >R 2 >R 3 >R 4 R 5 >R 6 >R 7 ,

то измерительный мост станет еще ближе к балансу. По третьему такту параллельно резистору R3 оказываются подключенными R 1 и R 2 , по четвертому — R 3 , по пятому – R 3 и R 1 , по шестому- R 3 и R 2 , по седьмому- R 3 , R 5 и R 1 , по восьмому- R 4 и т.д. в двоичном коде до тех пор, пока не наступит баланс. При этом сигнал на выходе нуль-органа, вход которого подключен к выходу измерительного моста, исчезнет и схема управления перейдет в статический режим, т.е. ключи К1…К7 останутся в том состоянии, при котором наступил баланс, а ключ К8 разорвется, предотвращая термометр сопротивления Rt от перегрева.

На каждый такт работы ключей К1…К8 на выход схемы управления ключами проходит один импульс. Балансирующие резисторы расчитаны так, что число тактов равно:

где Nт – число тактов,

t- текущая температура среды, в которой находится термометр сопротивления, 0 С,

t_min— минимальная температура среды, равная –20 0 С (например, t = +15 0 С, t = -20 0 С, тогда Nт = 15-(-20) = 35 ).

С приходом следующего импульса запуска процесс повторяется. Измерительный мост состоит из резисторов R46,R48,…R51, расположенных на плате «Узел коррекции», подстроечного резистора R52.

Нуль-орган собран на плате «Узел коррекции» и состоит из операционного усилителя А1 и транзисторного ключа V26. Вход операционного усилителя А1 подключен к выходной диагонали измерительного моста. При разбалансе на выходе усилителя будет отрицательное напряжение, транзистор V26 будет заперт и на его коллекторе установится уровень логической «1». Если наступит баланс измерительного моста, то на выходе операционного усилителя А1 будет положительное напряжение, транзистор V26 откроется и на его коллекторе будет уровень логического «0».

Балансирующие резисторы и их ключи собраны на плате «Узел коррекции» и включают в себя резисторы R1…R12, R14, R16, R18, R20, R22, R24, R26 и транзисторы V8…V14.

Схема управления ключами собрана на плате «Узел коррекции» и состоит из схем 2И-НЕ D5.2, D5.3, D7.1, D7.4, D5.4, D3.4,ждущего мультивибратора на схемах 2И-НЕ D8.1, D8.2, D8.3, D8.4,выполняющего функцию схемы задержки, генератора на схемах 2И-НЕ D10.1, D10.2, D10.3, D10.4, двоичного семиразрядного счетчиках на триггерах D1.1, D1.2, D2.1, D2.2, D3.1, D3.2, D4.1, и триггеров D9.1, D9.2. Импульс запуска , пройдя через схемы 2И-НЕ D7.1 и D7.4, сбрасывает двоичный счетчик в состояние “0”, и на управление ключами идут уровни логического “0” с единичных выходов триггеров D1.1, D1.2, D2.1, D2.2, D3.1, D3.2, D4.1, тем самым разрывая ключи.

Кроме того, запускается ждущий мультивибратор, который задним фронтом импульса опрокидывает в состояние “0” триггер D9.1. Тогда импульсы с выхода генератора начинают проходить на трактирующий вход С триггера D9.2, работающего в режиме давления на два. Импульсы с прямого выхода триггера D9.2поступают на вход двоичного счетчика, в котором каждый триггер управляет соответствующим ключом, причем состояние “0” определяет разомкнутое состояние ключа, а состояние “1”- замкнутое. Кроме того, импульсы с прямого выхода триггера D9.2, инвертируясь схемой 2И-НЕ D5.3, проходят на вход делителя 2. Триггер D9.1 находится в состоянии «0» до тех пор, пока на его входе S не появится уровень логического «0» с коллектора транзистора V26 нуль-орган, т.е. до наступления баланса измерительного моста. После этого триггер D9.1 опрокидывается в состояние «1» и прохождение импульсов с генератора на тактирующий вход с триггера D9.2 прекращается. При наличии хотя бы на одном из выходов схемы 2И-НЕ D5.4 уровня логического «0» на выходе схемы 2И-НЕ D6.4 будет также уровень логического «0», который управляет ключом источника питания измерительного моста.

Одновибратор собран на плате «Узел формирования сигналов» и состоит из схемы 2И-НЕ D6.3, триггера на схемах 2И-НЕ D2.3 и D2.4,время задающей цепи R40, R41, C15, транзисторов V24, V26, V27, V30.

Запускающий импульс перебрасывает триггер и начинается заряд конденсатора С15 через резистор R40, до тех пор, пока не откроется транзистор V24 и опрокинет триггер в исходное состояние. При перебрасывании триггера отпираются транзисторы V26, V27, V30, в результате чего на нагрузку подается питание.

Цифровой счетчик представляет собой электромеханический счетчик импульсов D2, расположенный в приборном блоке.

Реле 1, являющееся нагрузкой одновибратора, расположено на плате «Узел формирования сигналов».

Стабилизатор уровня расположен на плате «Узел формирования сигналов» и представляет собой параметрический стабилизатор напряжения из стабилитрона V28 и резистора R50.

Преобразователь 1 частота – ток состоит из ключа на транзисторе V12, расположенного на плате «Узел формирования сигналов». На вход ключа подаются импульсы напряжения постоянной длительности и амплитуды, которые преобразуются в импульсы тока.

Микроамперметр Р1 указателя мгновенного расхода , расположенный в приборном блоке, измеряет среднее значение этих импульсов.

Преобразователь 2 частота – ток содержит стабилизатор тока на транзисторе V13, расположенный на плате «Узел формирования сигналов», и формирователь импульсов напряжения постоянной длительности и амплитуды на триггер D7.2, транзисторах V6, V9, V7, расположенных на этой же плате, и регулировочном резисторе R, установленном на коммутационной панели, в приборном блоке. Импульс с выхода схемы 2И-НЕ D2.1 умножителя опрокидывает триггер D7.2 в состояние «0». При этом запирается транзисторный ключ V6 и начинается заряд конденсатора С6 через регулировочный резистор. При достижении на нем напряжения , равного напряжению стабилизации стабилитрона V8, включенного в эмиттерную цепь транзистора V7, последний отпирается. Поскольку его коллекторный ток является базовым для транзистора V9, то и этот транзистор отпирается , и уровень логического «0» на его коллекторе переводит триггер D7.2 в состояние «1». При этом запираются транзисторы V9, V7 и отпирается транзистор V6. При этом конденсатор С6 разряжается.

Поскольку напряжение стабилизации стабилитрона и постоянная времени заряда конденсатора С6 – постоянные величины, то на выходах триггера D7.2 будут импульсы постоянной длительности, а с резистора R27 снимаются импульсы постоянной длительности и амплитуды.

Стабилизатор тока на транзисторе V7 преобразует эти импульсы в импульсы тока постоянной длительности и амплитуды, а интегрирующая цепь из конденсатора С7 и резистора R30 выделяет постоянную составляющую тока, которая будет прямо пропорциональна входной частоте.

Формирователь двухполярных импульсов собран на плате «Узел формирования сигналов» и состоит из резистора R32 и конденсатора С8. На его вход подаются импульсы с коллектора транзистора V12 преобразователя 1 частота-ток.

Реле времени состоит из эмиттерного повторителя на транзисторе V17 и усилителя на транзистора V18, расположенных на плате «Узел формирования сигналов», и усилителя на транзисторе V19, расположенного там же.

Импульсы с прямого выхода триггера D7.2 преобразователя 2 частота-ток поступают на базу транзистора V18 и заряжается конденсатор С9. При этом отпираются транзисторы V18 и V19.

При отсутствии входных импульсов напряжения на конденсаторе С9 падает до нуля и транзисторы V18 и V19 закрываются.

Реле 2 установлено на плате «Узел формирования сигналов» и является нагрузкой транзистора V19 реле времени.

4. Микросхемы

В нашей курсовой использовались следующие микросхемы:

К155ЛА3

Микросхема представляет собой 4 логических элемента 2И-НЕ. Содержит 56 интегральных элементов. Корпус типа 201 14-1, масса не более 1г и типа 201 14-8, масса не более 2,2г.

1 — входХ1, 2 — вход Х2, 3 — выход Y1, 4 — вход Х3, 5 — вход Х4, 6 – выход Y3, 9 – вход Х5, 10 – вход Х6, 11 – выход Y4, 12 – вход Х7, 13 – вход Х8, 14 – напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания ……………………………5В5%

Выходное напряжение низкого уровня…………………………0,4В

Выходное напряжение высокого уровня………………………..2,4В

Напряжение на антизвонном диоде…………………………… -1,5В

Входной ток низкого уровня……………………………. -1,6мА

Входной ток высокого уровня………………………………..0,04мА

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения 22мА

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения 8мА

Входной пробивной ток…………………………………………..мА

Ток короткого замыкания………………………………….-18…-55мА

Потребляемая статическая мощность

На 1 логический элемент…………………………………. 19,7мВт

Время задержки распространения при включении…………….15нс

Время задержки распространения при выключении…………..22нс

Источник