Измеритель вязкости жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к и верителям вязкости жидкостей, обеспечивающим автоматическое измерение пязкости контролируемпи жидкой среды- Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет автоматизации получения результата измерения . В устройство, содержащее программное реле 1, электродвигатели 2 и 3, электромагнитные муфты 4 и 5, кинематически связывающие барабаны 6 и 7 с электродвигателями 2 и 3, зонды 8 и 9 с зондотросами 10 и 11 и с тросами 12 и 13, грузы 14 и 15 и отметчики 16 и 17 угла поворота барабанов 6 и 7, введены формирователь 18, блок 19 временного управления, блок 20 формирования результата, блок 21 выдачи результата и индикатор 22, что позвочнет автоматизировать получение резуль 1ТЫ измерения без использования сложного вычислительного блока (мик -ю )НМ) , а также тюпучлть оператив- iivii информацию о вязкости контролируемой жнцк н-ц. 3 з.п.ф-лы, 4 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)С G 01 N 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (6)) 1408301 (21) 4485707/25 (22) 22к09.88 (46) 1 5. 02 . 9 1 . Ен л . N 6 (7I) Ивановский инженерно-строительный институт и Московская хлопчатобумажная фабрика им.М.ВкФрунзе (72) М. I.Ãрузнов, В.Ф.Глазунов, Ю.."I.Êóëàãèí, В.В.Г!ахнач, А. К.Иванков. и Л.II.Грузнов (53) 548.137(088,8) (56) Авторское свидетельство С(;Ср

II !408301, кл. С 01 N !i/10, 1987. (54) ИЗМ1 .РИТЕ)1) ВЯВК0<. ТИ ЖИ)!КОГТИ (57) Изобретение с тносится к и мерительной технике, а именно к измерителям вязкости жидкостей, обеспсчиванччим а втоматичес кое и чм«рение p R кости контролируем 1й жидкой среды.

Пель изобретения — ();)ñøèâåíèå фупкпи„„SU„„1627918 А 2 опальных возможностей за счет автоматизадии получения результата измерения. В устройство, содержащее программное реле 1, электродвигатели 2 и 3, электромагнитные муфты 4 и 5, кинематически связыванщие барабаны 6 н 7 с электродвигателями 2 H 3, зонды

8 и 9 с зондотросами 10 и 11 и с тро— сами 12 и )3, грузы 14 и 15 и отметчикп 16 и 17 угла поворота барабанов 6 и 7, введены формирователь 18, блок 19 временного управления, блок 20 формирования результата, блок 21 выдачи результата и индикатор 22, чтс позволяет авт 1матиэировать получение рс ультата измерения без использования сложного вычислит<и.,ногo блока

3 мк (ммк ю intl), к ккккк ккукккк ккерктмв- g пу1 i:нформап и» о вязкости контролир;— гмой жипк и ги. 3 э.п.ф-лы, 4 ил. !1, l 62? 918

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям вязкости жидкостей, обеспечивающим автоматическое измерение вязкости контролируемой жидкой среды.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет автоматизации получения результата изме-. ренная. 10

lla фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя вязкости; на фпг.2 — функциональная схема блока временного управления; на фиг.3— функциональная схема блока формирова- 15 ния результата; на фиг.4 — функциональная схема блока выдачи результата.

Измеритель вязкости жидкости содержит (фпг.l) программное реле 1, электродвигатели 2 и 3, электромагнитные муфты 4 и 5, кинематически связанные с барабанами 6 и 7, зонды 8 и 9 с зондопроводниками 10 и )l.и с тросамн 12 и 13, грузы 14 и 15, от- 25 метчики 16 и 17 угла поворота барабанов 6 и 7, формирователь 18, блок 19 временного управления, блок 20 формирования результата, блок 21 выдачи результата, индикатор 22, блок 23 регулирования вязкости и вычислительный блок 24, например ЭВМ.

Програм ьное реле 1 подключено одним выходом ко входам отметчиков 16

17 угла поворота барабанов 6 и 7, ко входу формирователя 18 и к первому входу блока 19 временного управления, а другим выходом — ко входам питания электродвигателей 2 и 3 и электромагнитных муфт 4 и 5. Выходы отметчиков 40

16 и 17 угла поворота барабанов 6 и 7 подключены к входам вычислительного блока 24 и к третьему и четвертому входам блока 20 фо1 мирования результата. Выход формирователя 18 соединен 4 с вторым входом блока 19 временного управления и с первым входом блока 20 формирования результата, подключенного вторым входом — к выходу блока 19 временного управления и выхОДОм кО входам блока 21 выдачи результата, выход которого подсоединен ко входам индикатора 22 и блока 23 регулирова-. ния вязкости.

Блок 19 временного управления со55 держит (фиг. 2) генератор 25 импульсов> элемент И 26, счетчик 27 импульсов, элементы И 28 и 29, элемент НЕ

30, счетчик 31 импульсов, элементы

И 32 и 33, элемент HE 34, Выход гене- . ратора 25 импульсов соединен с одними входами элементов И 26 и 29. Обнуляющие входы счетчиков 27 и 31 импульсов являются первым входом блока, вторым входом которого являются вторые входы элементов И 26 и 29. Элемент И 26 подсоединен третьим входом к выходу элемента НЕ 30 и выходом— к счетному входу счетчика 27 импульсов, выходы которого соединены с входами элемента И 28, подключенного выходом к третьему входу элемента И 29, к одному входу элемента И 33 и ко входу элемента НЕ 30. Элемент И 29 подсоединен четверть>м входом к выходу элемента ПЕ 34 и к другому входу элемента И 3О> выход которого является выходом блока, Выход элемента И 29 соединен со счетным входом счетчика

3l импульсов, выходы которого подсоединены ко входам элемента И 32, подключенного выходом ко входу эпемента

НЕ 34.

Работа блока 19 временного управления заключается (фиг ° 2) в следующем, Счетчиком 27 импульсов отсчитывается промежуток времени, через который начинается непосредственно процесс измерения вязкости. Счетчиком 31 импульсов отсчитывается промежуток времени> в.течение которого осуществляется измерение вязкости. В течение этого промежутка времени на выходе блока 19 формируется разрешающий сигнал.

Импульс с второго входа блока 19 в каждом цикле измерения поступает на обнуляющие входы счетчика 27 и 31 импульсов. На выходах элементов И 28 и 32 при этом появляется запрещающий потенциал. Инвертируя его, элемент

FIE, 30 открывает по третьему входу эле мент И 26. Получаемый после инвертирования выходной разрешающий потенциал элемента HE 34 открывает по четвертому входу элемент И 29 и по второму входу элемент И 33. При подаче разрешающего потенциала на первый вход блока 19 (при переходе программного реле 1 во вторую позицию) по первым входам открывается элемент И 26 и 29, на вторые входы которых подаются импульсы с выхода генератора 25 импульсов. Элемент И 29 при этом остается закрытым запрещающим потенциалом на третьем входе, а элемент И 26 пропус кает импульсы с выхода генератора 25 импульсов на счетный вход счетчика

5 162

27 импульсов. Суммирование импульсов этим счетчиком продолжается н течение заданного промежутка времени до тех пор, пока код его содержимого не станет ранным заданному. При этом появляется разрешающий потенииал на выходе элемента И 28. При этом инвертированный элемент НЕ 30 напряжением будет закрыт элемент И 26 и импульсы с выхода генератора 25 импульсов нм пропускаться не будут. Содержимое счетчика 27 импульсов сс1храняется неизменным. Подаваемым с выхода элемента

И 28 сигналом элемент И 33 открывается по его первому входу. Па его выходе появляется разрешающий потенциал, который выдается на выход блока 19, Разрешающий потенциал с выхода элемента И 28 открывает по третьему входу элемент И 29. Импульсы с выхода генератора 25 импульсон проходят через него на счетный вход счетчика 31 импульсов. Начинается отсчет промежутка времени измерения вязкости. Как только сумма импульсов в счетчике 31 импульсов достигает требуемого значения, появляется разрешающий потенциал на выходе элемента И 32, которым после инвертирования элементом НЕ 34 B запрещающий потенциал запирается по четвертому входу элемент И 29, фиксируя состояние счетчика 31 импульсов. Этим потенциалом также запирается по второму входу элемент И 33.

Разрешающий потенциал с его выхода, а следовательно, и с выхода блока 19 снимается.

Блок 20 формирования результата содержит (фиг.3) генератор 35 импульсов, триггеры 36 н 37, элементы И 38 и 39, элементы 4С и 41 задержки, одновибратор 42, элемент ИЛИ43, счетчик 44 импульсов и группу элементов И 45, выходы которых являются выходом блока.

Обнуляющий вход счетчика 44 импульсов является первым входом блока. Одно-. вибратор 42, вход которого является вторым входом блока, подсоединен входом к одним входам элементов И 38 и

39 и выходом — к одному входу группы элементов И 45, входы которых соединены с выходами счетчика 44 импуль-. сов, подключенного счетным входом к выходу элемента ИЛИ 43. Триггер 36> единичный вход которого является третьим входом блока, подключен обнупяющим входом к выходу элемента 40 задержки, единичным и нулевым выхода7918 мп к другим входам соответственно элементов И 38 и 39. Триггер 37, единичный вход которого является четвертым входом блока, подсоединен обнуляющим входом к выходу элемепта 41 задержки н единичным выходом — к третьему входу элемента И 39. Выход генератора 35 импульсов соединен с третьим входом элемеита И 38 и с четвертым входом элемента И 39. Выходы элементов И 38 и 39 подключеHbl Ко Põoäaì соответственно элементов 40 и 41 за5

l0 держки и к одному и к другому входам

15 элемента ИЛИ 43.

Блок 20 формирования результата работает (фиг.3) следующим образом.

Поступающим на первый вход блока 20 импульсов обнуляется счетчик 44 импульсон. Разрешающим потенциалом со нторогo входа блока 20 открываются по первым входам элементы И 38 ll 39, на вторые входы которых постоянно подаются следующие с задalllloll частотой

25 прямоут ольные импульсы с выхода гене— ратора 35 импульсов - Если импульс на третий вход блока 20 не поступал, то триггер 36 паходится п нулевом состоянии. Потец>;налами с егo первого и второго выходов соответственно закрыт элемент И 38 и открыт по четвертому входу элем aT И 39. При отсутствии импульсов на четвертом входе блока 20 триггер 37 находится н нулевом состоянии. Потенциалом с ег0 перв эгс Rblxo да закрыт элсмент И 39. При псступлении очерелного импульca lla третий нхс>д блока 20 он переводит г едипичнос состояние триггер 36, который вы40 ходнь>ми потс.нпиалами соответственно открывает элемент И 38 и закрывает элемент И 39, обеспечиная тем самым передачу импульса с третьего входа блока 20 на счетный вход счетчика 44 импульсов даже в том случае, когда чуть позднее появится импульс на четвертом нходе блока 20. Очередной импульс с выхода генератора 35 импульсов пройдет через элемент И 38 и элемснт ИЛИ 43 на счетный вход счетчика

44 импульсов и увеличит его содерГ жнмое на единицу. Импульс с выхода элемента И 38 пройдет и через элемент

40 задержки, в котором задерживается на промежуток времени, необходимый для срабатывания счетчика 44 импульсон и поступает на обнуляющий вход триггера 36, обнуляя его. При поступлении импульса только на четвертый

1627918, регистр 46, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 47, датчик 48 постоянного напряжения и сумматор 49. Выход задатчика 48 соединен с одним входом г сумматора 49. Регистр 46, входы которого являются входами блока, подключен выходами ко в:.одам ЦАП 47, подсоединенного выходом к другому входу сумматора 49, выход которого является выходом блока.

Блок 21 выдачи результата работает (фиг.4) следующим образом. Поступающий на вход блока 21 параллельный корреляционный код суммы импульсов с ныхода счетчика 44 .импульсов записывается в регистр 46. Цифроаналоговый преобразователь 47 преобразует его в пропорциснальное аналоговое напряжение, которое выдается на первый вход дет просум.шронан счетчиком 44 импуль- сумматора 49, на второй вход которого выдается постоянное напряжение задатчика 48 постоянного напряжения. Это напряжение задается при настройке из25 мерителя таким образом, что выходное напряжение сумматора 49 характеризует вязкость контролируемой жидкости в виде отклонения от номинального значения. Выходное напряжение сумматора

49 является выходным напряжением блока 21.

В основе работы измерителя вязкости жидкости лежат следующие закономерности. Динамика движения зондов 8 и 9 в процессе измерения характеризуется

35 следующими соотношениями: ьК (() ) )g — Р = 6gR)V

4, 3 ()) ж

40 4, 3

Р— > n R ((7 — P> )p &jq R(V, (2) с выхода генератора 35 импульсов. При снятии напряжения с первого входа блока 20 под гэздействием возникающ го на входе перепада напряжения срабатынает одновибратор 42, формируя одино 1ньп импульс. Этот пмпульс поступаст на вход группы элементов И 45, ор55 гапизуя выдачу на выход блока 20 параллельно корреляционного кода с выхода счетчика 44 импульсов. Блок 21 выдачи результата содержит (фиг.4) вход блока 20 он переводит в единичное состояние триггер 37, который выходным потенциалом открывает элемент

И 39, Очередной импульс с выхода генератора 35 пмпульсон проходит через элементы И 39 и ИЛИ 43 и поступает на счетный вход счетчика 44 импульсон, увеличивая хранящийся в нем код на единицу. Этот же импульс, после задержки элементом 41 эацержки, обпуляет триггер 37. При поступлении имгульсов чуть раньше на третий вход блока 20, а затем на его четвертыи вход импульс, поступающий на третий вход блока 20, суммируется счетчиком 4 пмпульсон в результате процессов, .".ропсходяших н блоке, как описано ранее. Импульс, поступающий на четвертья! вход блока 20, в этом случае бунця счетчиком 44 импульсов произойдет под действием единственного импульса с выхода генератора 35 импульсов или перпопйчальпо будет передан импульс с третьего входа (передача импульса с четвертого входа н этом случае 6y.— дет прекращена), а следующим импульсом с выхода генератора 35 импульсов будет передан импульс с четвертого входа блока 20. В любом случае обнуление триггеров 36 и 37 происходит только после суммирования импульсов с третьего и четвертого нходов блока

20 счетчиком 44 ймпульсон. Как только промежуток времени суммирования заканчивается, снимается разрешающий потенциал с второго входа блока 20.

Элементы И 38 и 39 запираются по первым входам и не пропускают импульсы где R — радиус шаровых зондов 8 и 9; — плотность материала шаровых

) зондов 8 и 9;

1* плотность контролируемой жидкости;

p — ускорение свободного падения;

Р— вес груза 14;

P„ — нес груза 15; измеряем .я вязкость жидкости;

Ч, — скорость равномерного движеженил зонда 8;

V — скорость равномерного движе1 ния зонда 9.

Для упрощения структурной схемы измерителя зонды 8 и 9 следует выбирать идентичными, т.е. имеющими одинаковые радиусы и плотности материалов. (4) (P — Pc) Д с (5) бай (L) +L ) 9 162791

В этом случае сложение уравнения (1) и (2) позволяет получить следующее соотношение:

Pg - Р, 6вКЮ(Ч (+ Ч ) (3) и з

Из уравнения (3) получаем выражение, позволяющее рассчитывать вязкость контролируемой жидкости

Скорость равномерного движения характеризует путь, пройденный за заданный промежуток времени Я с где Е и Š— пути, проходимые, соответственно зондами 8 20 и 9.

Учитывая, что пути, проходимые зондами 8 и 9, пропорциональны углу ловов рота барабанов 6 и 7, на валы которых намотаны зондопроводники 10 и ll, по25 лучаем окончательное выражение для расчета вязкости контролируемой жидкости

Р Д 3 I (6) Зо

6aRRI4(g(i 1 + i<) где К1 — радиус валов барабанов 6 и 7; угол поворота барабанов, при повороте íà который о1 — 35 метчики 16 и 11 угла поворота выдают очередной импульс (метку);

11 и 1 — число импульсов (меток), зафиксированное счетчиком 40

44 импульсов измерителя вязкости жидкости.

Измеритель вязкости жидкости работает следующим образом.

Измерение вязкости жидкости осуще- 45 ствляется циклически, причем каждый цикл содержит несколько стадий измерения, Стадия приведения зондов 8 и 9 в исходное состояние перед измерением 50 начинается с перехода программного реле 1 в первую позицию. При этом появляется напряжение на первом к лходе программного реле 1, которым включают ся в работу электродвигатели 2 и 3 и электромагнитные муфты 4 и 5 ° Срабатывая, электромагнитные муфты 4 и 5 соединяют вращающиеся оси электродвигателей 2 и 3 с валами соотнетстнеино барабанов 6 и 7. Вращение валов барабанов 6 и 7 приводит к подъему зонда

8 и груза 15 при одновременном опускании зонда 9 и груза 14. Это происходит вследствие наматывания на валы барабанов зондопроводника 10 и троса

13 при одновременном сматынаиии с этих валов троса 12 и зондопроводника II, Этот процесс продолжается до тех пор, пока программное реле 1 не иерейде1 во вторую позицию. За время нахождения программного реле I в первой позиции зонд 8 оказывается поднятым на достаточную высоту, а зонд 9 — опушенным на достзточную глубину в жидкость, После перехода программного реле 1 во вторую позицию начинается началь— ная стадия движения зондов 8 и 9, стадия движения зондов 8 и 9 с изменяющейся скоростью, стадия достижения движения с. равномерной скоростью. В этом режиме снимается напряжение с первого выхода программного реле 1 и подается напряжение на второ: выход этого реле. Электромагнитные муфты

4 и 5 отсоединяют ooè электродвигателей 2 и 3 от валов барабанов 5 и 7.

Вал барабана 6 начинае нр;цаться иод действием веса зонда Я, причем его вращение замедляется грузом 14.

Вал барабана 7 вращается под действием груза 15 и его ращение замедляет зочд 9. Поскольку зонды 8 и 9 движутся в контролируемой жидкс сти, то она также оказывает сопротивление их движению. Тем не менее первоначально неподвижные зонды 8 и 9 некоторый промежуток времени движутся с ускорением, приближаясь к установинп ейся скорости прямолинейного и раниомерного движения. 11апря. ние с второго выхода программного реле 1 включает в работу отметчики 16 и 17 угла поворота, формирователь 18 и служит уиравлякчцим напряжением для блока 1ч временного управления. Отметинки 16 и 17 угла поворс та выдают имиул =ы при каждом повороте соответственно б рабанов 6 и 7 на заданный угол. Эти импульсы передаются соотнет-твенно на первый и второй выходы измерителя, соединенные с входами вычислительного блока 24, и на третий и четвертый входы блока 20 формирования результата. Формирователь

18 н момент подачи на егo вход напряжения генерирует на выходе одиночный

162791 импульс, которым приводятся и исходное состояние перед измере»»иел» блок

19 временного управления и блок 20 формирования результата.

Непосредственно стадия измерения начинается после того, как через заданный промежуток времени, заведомо достаточный для того, чтобы зонды 8 и 9 и двигаться с равномерной скоростью, блок 19 временного управления выдает на второй вход блока 20 формирования результата управляющий потенциал, разрешающий суммиронаш»е

»»мпульсон с выходов отметчикон 16 и

17 угла поворота. По истечении строго заданного промежутка времени этот потенциал блоком 19 временного управлеш»я сш»млется и блок 20 формирова»«»I результата прекращает счет импульсон, поступающих I»à его третий и четнертьп» входы. Накопленная блоком

20 формирования результата сумма импульсов характеризует вязкость контролируемой жидкости. Код этой суммы 25 переписывается н блок 21 выдачи результата и преобразуется н аналоговое напряжение, которое выдается на третий выход измерителя и на индикатор

22, шкала которого проградуиронана н 30 значениях вязкости. С третьего выхода измерителя это напряжение, поступающее на вход блока 23 регулирования вязкости, может быть использовано для

Регулирования вязкости контролируемой жидкости, Использование изобретения позволяет не только автоматизировать получе-. ние данных о вязкости контролируемой жидкости без использования сложных вы- ð числ»»телей (микроЭВМ), но и получать оперативную »»нформацию для регулирования ее вязкости.

Ф.о p м yл a».» з о б p e т е н»» я 45

1. Измеритель вязкости жидкости по авт.сн. 11 1408301, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет автоматизации получения резуль50 тата измерения, н него введены блок временного управления, блок формирования результата, блок выдачи результата, индикатор и формирователь, подключе»»нь»»» входом к входам отметчиков угла поворота и к первому входу блока

55 временного управления и выходом— к первому входу блока формирования результата и к второму

8 12 вкладу блока врел»енного управления, выход которого соединен с вторым входом блока формирования результата ю ° йодсоединенного третьим и четвертым входами к выходам соответственно первого и второго отметчиков угла поворота и группой выходов — к группе входов блока выдачи результата, выход которого, явля»ощийся третьим выходом измерителя, соединен с входом индикатора.

2, Измеритель по и.1, о т л и ч аю шийся тем, что в нем блок временного управления содержит первый и второй счетчики импульсов, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый и второй элементы

НЕ и первый генератор импульсов, выход которого соединен с одними входами первого и третьего элементов И, обнуляющие входы обоих счетчиков импульсон являются первым входом блока, вторым входом которого являются вторые входы первого и третьего элементов И, первый элемент И подсоединен третьим входом к выходу первого элемента НЕ и выходом — к счетному входу первого счетчика импульсон, выходы которого соединены с входами второго элемента И, подключенного выходом к третьему входу третьего элемента И, к одному входу пятого элемента И и к входу первого элемента НЕ, третий элемент И подсоединен четвертым входом к выходу второго элемента НЕ и к другому входу пятого элемента И, ныход которого является выходом блока, выход третьего элемента И соединен с счетным входом второго счетчика импульсов, выходы которого подсоединены к входал» четвертого элемента И, подключенного выходом к входу второго элемента К1.

3. Измеритель по и.1, о т л и ч аю шийся тем, что н нем блок формирования результата содержит второй генератор импульсов, два триггера, шестой и седьмой элементы И, два элемента задержки, одновибратор, элемент

ИЛИ, группу элементов И и третий счетчик импульсов, обнуляющий вход которого является первым нходом блока, однонибратор, вход которого является вторым входом блока, подсоединен входом к одним входам шестого и седьмого элементон И и выходом — к одному входу группы элементов И, выходытретьего счетчика импульсов соединены с другими входами элементов И, вы16Р7918

14 ходы которых являются выходами блока, первый триггер, единичный вход которого является третьим входом блока, подключен обнулялцим входом к выходу первого элемента задержки, единичным и нулевым выходами — к другим входам соответственно шестого и седьмого элементов И, второй триггер, единичный вход которого является чегвертым входом блока, подсоединен обнуляюшим входом к выходу второго элемента задержки и единичным выходом — к третьему входу седьмого элемента И, выход второго генератора импульсов соединен с третьим входом шестого элемента И и с четвертым входом седь!munro элемента

И, выходы шестого и седьмого элементов И подключены к входам соответствечно первого и второго элементов задержки и к одному и другому входам элемента ИЛИ, выход которого соеди5 нен со счетным входом третьего счетчика импульсов.

4. 11 меритель по п.1, о т л и ч alo шийся тем, что в Heì блок выдачи результата содержит регистр, цифроаналоговый преобразователь, сумматор и задатчик постоянного напряжения, выход которого соединен с одним входом сумматора, регистр, входы которого являются входами блока, подключен выходами к входам цифроаналогового преобразователя, подсоединенного выходом . другому входу сумматора, выход которого является выходом блока.

1627918

Составитель В.Костихин

Редактор Л.Долинич Техред М.Пидьц< Корректор М. СамбоРскаЯ

Заказ 334

Тираж 383

Подписное

В16ПШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101