RU132206U1 - Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина - Google Patents
Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина Download PDFInfo
- Publication number
- RU132206U1 RU132206U1 RU2013123330/28U RU2013123330U RU132206U1 RU 132206 U1 RU132206 U1 RU 132206U1 RU 2013123330/28 U RU2013123330/28 U RU 2013123330/28U RU 2013123330 U RU2013123330 U RU 2013123330U RU 132206 U1 RU132206 U1 RU 132206U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- generator
- data processing
- processing unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Устройство для экспрессного контроля октанового числа бензина, содержащее встроенные в общий корпус автономный блок питания, цилиндрический емкостной датчик, подключенный к входу первого генератора, и датчик температуры, подключенный ко входу второго генератора, выход которого соединен с первым входом блока обработки данных, причем первый выход первого генератора подключен ко второму входу блока обработки данных через аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока обработки данных, второй выход которого подключен к блоку сопряжения и цифровому индикатору, дополнительно введены кварцевый генератор и блок вычитания частот, а на центральный стержень цилиндрического емкостного датчика нанесено диэлектрическое покрытие, при этом второй выход первого генератора подключен к первому входу блока вычитания частот, выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока вычитания частот, выход которого подключен к третьему входу блока обработки данных.
Description
Полезная модель относится к средствам измерений параметров физической среды и может быть использована для экспрессного измерения октанового числа бензинов разных марок.
Известно устройство для экспресс-контроля качества автомобильного бензина, содержащее генератор, емкостный датчик цилиндрической формы, источник напряжения питания и блок цифровой индикации на основе аналого-цифрового преобразователя и жидкокристаллического индикатора [Патент РФ №2287811, МПК G01N 27/22].
В этом приборе для получения результата измерения, пропорционального октановому числу, применена кусочно-линейная аппроксимация характеристики преобразования с помощью аналоговых схем детектора, сумматора и пороговых усилителей, нестабильность параметров которых приводит к уменьшению точности контроля. На погрешность устройства существенное влияние оказывает также температура контролируемого бензина, увеличение которой приводит к прямо пропорциональному повышению получаемых результатов, так как октановое число зависит не только от диэлектрической проницаемости бензина, но и от температуры и плотности бензина. Несмотря на то, что в этом устройстве реализуется разновременное измерение диэлектрической проницаемости и электрической проводимости бензина, наличие аналоговых функциональных преобразователей сигналов приводит к ограничению диапазона контроля. В частности, измерение дополнительного параметра - удельной электрической проводимости - выполняется в диапазоне наносименс/метр, что эквивалентно измерению сопротивления бензина в диапазоне от сотен мегаом до десятков гигаом. Однако наличие даже небольшого процентного состава воды, ацетона или других примесей в бензине приводит к уменьшению его электрического сопротивления до десятков - сотен килоом, что ограничивает возможность практического применения этого прибора.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемого устройства является устройство для измерения октанового числа бензина, содержащее встроенные в общий корпус цилиндрический емкостной датчик и датчик температуры, подключенные к входам первого и второго генераторов, выходы которых соединены с первым и вторым входами блока обработки данных, первый выход которого соединен с блоками сопряжения и индикации. При этом второй выход первого генератора через аналого-цифровой преобразователь подключен к третьему входу блока обработки данных, второй выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя. [Патент №2460065, МПК G01N 27/22].
Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон измерения активного сопротивления контролируемого бензина, значение которого для высококачественного топлива составляет десятки гигаом, а при наличии воды или электропроводных присадок уменьшается до единиц килоом, что приводит к срыву колебаний первого генератора и, как следствие, не позволяет определять октановое число низкокачественного топлива.
Задачей полезной модели является создание устройства экспрессного контроля октанового числа бензина, позволяющего получить расширение диапазона контроля и повышение чувствительности устройства к контролируемым параметрам.
Эта задача решается тем, что в устройство, содержащее встроенные в общий корпус автономный блок питания, цилиндрический емкостной датчик, подключенный к входу первого генератора, и датчик температуры, подключенный к входу второго генератора, выход которого соединен с первым входом блока обработки данных, причем первый выход первого генератора подключен к второму входу блока обработки данных через аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока обработки данных, второй выход которого подключен к блоку сопряжения и цифровому индикатору, дополнительно введены кварцевый генератор и блок вычитания частот, а на центральный стержень цилиндрического емкостного датчика нанесено диэлектрическое покрытие, при этом второй выход первого генератора подключен к первому входу блока вычитания частот, выход кварцевого генератора соединен с вторым входом блока вычитания частот, выход которого подключен к третьему входу блока обработки данных.
Конструктивно все функциональные блоки размещены в корпусе устройства, на торце рукоятки которого расположен цифровой индикатор.
На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения октанового числа бензинов, на фиг.2 показана схема первого генератора с подключенным к нему емкостным датчиком, а на фиг.3 приведена схема блока вычитания частот с кварцевым генератором.
В состав устройства входит емкостной датчик 1 цилиндрической формы, один из электродов которого выполнен в виде короткого стержня, покрытого диэлектрической защитной пленкой и расположенного внутри цилиндра с загнутыми внутрь краями. На одной из внутренних стенок этого цилиндра закреплен малогабаритный полупроводниковый датчик температуры 2. Внутренний электрод емкостного датчика 1 подключен к резонансному контуру первого генератора 3, а выход датчика температуры 2 соединен с входом второго генератора 4. Выход кварцевого генератора 5 и первый выход первого генератора 3 и соединены с блоком вычитания частот 6, а второй выход первого генератора 3 через аналого-цифровой преобразователь 7 подключен к одному из входов блока обработки данных 8, два других входа которого соединены соответственно с выходами генератора 4 и блока вычитания частот 6. Перечисленные функциональные узлы размещены в корпусе 9 устройства.
К выходу блока обработки данных 8 подключены блок сопряжения 10 с персональным компьютером и цифровой индикатор 11. Для получения напряжения питания функциональных блоков устройства применен автономный блок питания 12, расположенный в рукоятке устройства 13, а общая клемма блока питания подключена к корпусу устройства.
Принципиальная схема емкостного датчика 1 содержит измеряемую емкость датчика 1.1, эквивалентное сопротивление бензина 1.2, обратно пропорциональное его электрической проводимости, и эквивалентную емкость изоляции диэлектрического покрытия 1.3 центрального стержня (фиг.2).
Схема первого генератора 3 собрана по схеме индуктивной трехточки на полевом транзисторе 3.1, исток которого через первую индуктивность 3.2 соединен с емкостным датчиком 1 и выходом устройства, а через вторую индуктивность 3.3 соединен со вторым выходом первого генератора 3 и через резистивно-емкостной фильтр 3.4, 3.5 подключен к корпусу 8 устройства. При этом затвор полевого транзистора 3.1 через конденсатор обратной связи 3.6 соединен с первым выходом генератора 3, а также через параллельно соединенные резистор 3.7 и диод 3.8 подключен к корпусу устройства (фиг.2).
Кварцевый генератор 5 собран на логическом элементе 5.1 Триггер Шмидта с кварцевым резонатором 5.2 на входе и резистором 5.3 в обратной связи (фиг.3). В схему блока вычитания частот 6 входит формирователь импульсов 6.1, подключенный к первому входу D-триггера 6.2, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 5.
Устройство для измерения октанового числа бензина работает следующим образом.
При выполнении измерений емкостной датчик 1 совместно с датчиком температуры погружается в бензин, в зависимости от октанового числа которого изменяется относительная диэлектрическая проницаемость между обкладками емкостного датчика 1. Это приводит к изменению эквивалентной емкости С1.1 емкостного датчика 1, что изменяет частоту колебаний f3 первого генератора 3, которые поступают на первый вход блока вычитания частот 6. Импульсы образцовой частоты f5 от кварцевого генератора 5 подаются на второй вход блока вычитания частот 6, на выходе которого формируются импульсы разностной частоты f6=f5-f3, которые поступают на первый вход блока обработки данных 8.
Изменение температуры бензина приводит к изменению сопротивления датчика температуры 2 и пропорциональному изменению частоты колебаний f4 второго генератора 4, которые поступают на второй вход блока обработки данных 8. Цифровое измерение частоты колебаний, поступающих от генератора 4 и блока вычитания частот 6, выполняется в блоке обработки данных 8 в течение интервала фиксированной длительности TИЗМ=const, в конце которого в память блока обработки данных 8 записываются два кода: N4=f4·TИЗМ и N6=f6·TИЗМ.
Цифровой код N6 зависит от разностной частоты на выходе блока вычитания частот 6 и соответствует диэлектрической проницаемости контролируемого бензина, а код N4 определяется частотой f4 второго генератора 4 и пропорционален температуре бензина. Кроме этого, на третий вход блока обработки данных 8 поступает код N7 от аналого-цифрового преобразователя 7, значение которого пропорционально электрической проводимости бензина.
Для получения результата преобразования, соответствующего октановому числу бензина, в программируемую память блока обработки данных 8 предварительно записывается калибровочная характеристика, т.е. зависимость октанового числа от кода N6, пропорционального разностной частоте, а также две таблицы поправочных коэффициентов. Коэффициенты, записанные в первой таблице, зависят от кода N4, пропорционального частоте f4 второго генератора 4, и при обработке данных служат для автоматического введения поправки на температуру бензина. Коэффициенты, записанные во второй таблице, зависят от значения кода N7, пропорционального электрической проводимости бензина, и в процессе обработки полученных данных служат для коррекции результата N6 цифрового измерения разностной частоты. После совместной обработки кодов в микропроцессорном блоке обработки данных 8 получается результат преобразования, соответствующий октановому числу бензина, который выводится на цифровой индикатор 11.
Блок сопряжения 10 с ПЭВМ служит для записи калибровочной характеристики и поправочных коэффициентов в перепрограммируемую память блока обработки данных 8 в процессе калибровки устройства при использовании бензинов разных марок с известным значением октанового числа. Калибровка устройства практически выполняется при разных температурах и при различном процентном содержании воды или присадок в бензине.
При эксплуатации устройства таблица соответствия октановых чисел бензина измеренной частоте, электропроводности и температуре хранится в памяти блока обработки данных 8, а промежуточные значения октановых чисел рассчитываются в блоке обработки данных 8 методом интерполяции.
Расширение диапазона контроля электрической проводимости обеспечивается за счет применения изоляционного покрытия центрального стержня емкостного датчика 1, позволяющего обеспечить стабильную работу первого генератора 3 даже при высокой электрической проводимости исследуемого топлива. При этом также в предлагаемом устройстве достигается повышение чувствительности к диэлектрическим свойствам топлива за счет измерения разности частот f5 кварцевого генератора 5 и f3 первого генератора 3.
Например, зависимость частоты колебаний первого генератора 3 от эквивалентной емкости С1.1 датчика 1 в схеме прототипа определяется выражением
по которому относительное изменение емкости датчика на 100·ΔC1.1/C1.1=1% приводит к изменению частоты колебаний на величину 100·Δf3.П/f3.П≈0,5%.
В предлагаемом устройстве на частоту колебаний оказывает влияние эквивалентная емкость С1.3 диэлектрического покрытия стержня датчика, с учетом которой частота колебаний определяется формулой
и при одинаковых значениях емкостей датчика и диэлектрического покрытия С1.1≈С1.3 относительное повышение емкости датчика на 100·ΔС1.1/С1.1=1% приводит к снижению частоты колебаний всего лишь на 100·Δf3/f3≈0,25%, что в два раза меньше, чем у прототипа. Однако, при установке частоты импульсов кварцевого генератора 5 на 10% выше начальной частоты колебаний первого генератора 3 при пустом датчике 1 по условию f5≥1,1f3, разностная частота на выходе блока вычитания частот 6 составит f6=f5-f3≈0,1f3, поэтому аналогичное увеличение емкости датчика на 100·ΔС1.1/C1.1=1% приведет к относительному изменению частоты на выходе блока вычитания частот на величину на 100·Δf3/f6≈2,5%, т.е. в пять раз больше, чем у прототипа, что эквивалентно пятикратному повышению чувствительности устройства.
На выходах схемы генератора 3 (фиг.2) формируются два параметра: по частоте колебаний f3 можно судить о диэлектрической проницаемости и октановом числе, а по напряжению U3 на резистивно-емкостном фильтре 3.4, 3.5 - о проводимости бензина, которая растет при увеличении содержания электропроводящих примесей в бензине. Это позволяет использовать напряжение U3 совместно с частотой f4 генератора 4, пропорциональной температуре, для коррекции результатов измерений октанового числа бензинов.
Кроме того, малая потребляемая мощность устройства обеспечивается за счет применения в генераторе 3 полевом транзистора (например, типа КП303Е), который большую часть каждого периода колебаний работает в режиме отсечки, поэтому его максимальный ток питания не превышает десятков микроампер. Низкое энергопотребление также обеспечивается за счет применения КМОП микропроцессора и жидкокристаллического цифрового индикатора. Применение в кварцевом генераторе 4 и блоке вычитания частот КМОП микросхем с высоким входным сопротивлением (триггера Шмидта 5.1 в генераторе 5 и формирователя импульсов 6.1 на одной микросхеме типа К561ТЛ1, D-триггера - на микросхеме К561ТМ2) позволяет исключить их влияние на стабильность частоты f3 при низкой мощности потребления. В итоге повышается время автономной работы устройства без замены элементов гальванического питания в широком диапазоне электропроводимости и при высокой чувствительности к октановому числу топлива.
Claims (1)
- Устройство для экспрессного контроля октанового числа бензина, содержащее встроенные в общий корпус автономный блок питания, цилиндрический емкостной датчик, подключенный к входу первого генератора, и датчик температуры, подключенный ко входу второго генератора, выход которого соединен с первым входом блока обработки данных, причем первый выход первого генератора подключен ко второму входу блока обработки данных через аналого-цифровой преобразователь, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока обработки данных, второй выход которого подключен к блоку сопряжения и цифровому индикатору, дополнительно введены кварцевый генератор и блок вычитания частот, а на центральный стержень цилиндрического емкостного датчика нанесено диэлектрическое покрытие, при этом второй выход первого генератора подключен к первому входу блока вычитания частот, выход кварцевого генератора соединен со вторым входом блока вычитания частот, выход которого подключен к третьему входу блока обработки данных.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123330/28U RU132206U1 (ru) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123330/28U RU132206U1 (ru) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU132206U1 true RU132206U1 (ru) | 2013-09-10 |
Family
ID=49165324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123330/28U RU132206U1 (ru) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU132206U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561241C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-08-27 | Владимир Алексеевич Смолин | Устройство для оперативного контроля качества бензина |
RU2653777C1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-05-14 | Юрий Викторович Казарин | Устройство для оперативного определения октанового числа автомобильных бензинов |
-
2013
- 2013-05-21 RU RU2013123330/28U patent/RU132206U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561241C1 (ru) * | 2014-05-19 | 2015-08-27 | Владимир Алексеевич Смолин | Устройство для оперативного контроля качества бензина |
RU2653777C1 (ru) * | 2017-07-10 | 2018-05-14 | Юрий Викторович Казарин | Устройство для оперативного определения октанового числа автомобильных бензинов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2019118259A (ru) | Система, генерирующая аэрозоль, с парами электродов | |
RU2391677C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN103017863A (zh) | 一种平行板多电极电容式油位传感器 | |
RU132206U1 (ru) | Устройство экспрессного контроля октанового числа бензина | |
JP5741967B2 (ja) | 燃料性状センサ及びその故障検出方法 | |
RU2460065C1 (ru) | Устройство для измерения октанового числа бензинов | |
JP6075965B2 (ja) | 液体濃度検出装置 | |
RU2395816C1 (ru) | Микроконтроллерное устройство для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов | |
CN204154354U (zh) | 一种带自动标定和自动校正的智能电容物位计 | |
CN205318240U (zh) | 一种非接触电容感应式液位传感器 | |
RU2307347C1 (ru) | Прибор для индикации октанового числа автомобильных бензинов | |
CN203396459U (zh) | 一种自校准的电容式液位传感器 | |
RU2685579C1 (ru) | Способ измерения влажности сыпучих материалов и устройство для его осуществления | |
CN113237526A (zh) | 一种非接触式液体体积和质量自动测量装置及测量方法 | |
JP2010210241A (ja) | 液体用濃度測定装置 | |
RU2461841C1 (ru) | Устройство измерения активного сопротивления диссипативных cg-двухполюсников | |
RU10464U1 (ru) | Устройство для измерения влажности | |
RU175330U1 (ru) | Емкостный датчик для измерения уровня жидкости | |
US11480536B2 (en) | Method and sensor for determining the permittivity of a cell population | |
SU67091A1 (ru) | Устройство дл дистанционного определени уровн жидкости или сыпучих материалов | |
RU2329473C2 (ru) | Устройство контроля уровня | |
UA126458U (uk) | Пристрій вимірювання рівня рідини з частотним виходом на основі ємнісного чутливого елемента | |
RU2561241C1 (ru) | Устройство для оперативного контроля качества бензина | |
US20140116119A1 (en) | Device and Method for Measuring a Quantity of Water in Oil or Oil Products | |
RU2647564C1 (ru) | Способ измерения электрической емкости |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131012 |